服务器结构

一、三种服务器结构简介我们在各种媒体上经常可以见到塔式、机架式和刀片式这三种服务器类型的说法，其实这是服务器目前主要的三种结构类型，也就是说这就是服务器在结构上的一种分类方式。

之所以会有不同的服务器结构类型，主要是为了满足不同用户和应用的需求。

1. 塔式服务器塔式服务器是我们见得最多，也是应用最为普遍的一种服务器结构类型。

它的外形与我们现在普遍采用的立式PC机差不多，不同的只是机箱可能大些，机架多些（如图1所示），因为在其中安装的组件比普通PC机多些。

图1（点击看大图）这种塔式服务器由于其机箱比较大，所以在服务器的扩展性和散热方面都具有较高的优势，服务器的配置也可以很高（当然也可以非常低）。

正因如此，它可以适用于功能要求比较齐全的应用，如最常见的通用服务器（集多种常见服务器应用于一身，也可以配置成多种不同的服务器角色）通常就是采用塔式结构的，因为功能多，组件和功耗都可能较多，所以在系统散热方面的要求更高，而机箱大些是最有效的措施之一。

这种结构服务器适用面较广，目前常见的入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型，当然也有部门级，甚至企业级服务器采用这一结构。

由于机箱大，对组件稳定性要求相对后面要介绍的机架式和刀片式这两种服务器结构来说要低许多，就像台式PC 在散热性方面要远低于笔记本电脑一样。

所以这类服务器的价格通常比较低，加上其强大的服务器功能和良好的服务器性能，塔式服务器所具有性价比应是最高的。

2. 机架式服务器机架式是一种优化结构类型，它主要是为了尽可能减少服务器空间的占用而设计。

机架式服务器属于一种比较新型的结构类型服务器，如图2所示。

图2（点击看大图）我们知道，许多网络设备都有机架式这种结构，如交换机、路由器、防火墙，甚至Modem 等。

之所以这些设备都有这样一种结构类型，那是因为这些设备按国际机柜标准进行结构设计后，就可把所有这些网络设备统一地安装在一个大型的标准机柜中。

这样一方面可以使设备占用最小的空间，另一方面则便于与其它网络设备的连接和管理。

还可使机房更美观、整洁，因为所有设备都用一个机柜安装，就不会显示那么零乱。

机架设备安装的机柜有一个国际通用标准，如19英寸机柜要求机柜的宽度是标准的英寸，高度方面有多种不同的规格，具体要根据实际需要而定，如10U、24U、30U、35U、40U、42U等。

其中的“U”为机柜的高度单位，1U就是1个基本单元高度，相当于1.75英寸高。

机柜的深度没作限制。

如图3左、右图所示分别为一个标准19英寸机柜正、侧视图。

在机柜中有许多机架，所有标准机架设备（包括机架服务器）都可以直接插入机柜的机架中，通过机架或者镙钉与机柜固定在一起。

图3（点击看大图）机架式服务器因为整个空间大大缩小，所以这类服务器的热稳定性要求相对塔式服务器来说要更高些，这就决定了这类服务器中的组件都必须是经过优化设计筛选的，其中的许多关键组件与塔式服务器中的有较大区别（如主板、各种接口板等），另外通常还需采取特别的散热措施。

机架式服务器与塔式服务器之间的区别也像笔记本电脑台式机电脑之间的区别那样。

也正因如此，机架式服务器在同等配置上，与塔式服务器相比价格要贵上许多（通常在30%左右），这可能也是那位网友所见到两种同配置不同结构服务器的价格差那么大的原因。

在同等配置中，机架式服务器的性价比要比塔式服务器低些，但它可以为用户节省机房难得的空间。

在扩展性方面，机架式服务器因为机箱空间小，所以机箱内的扩展性能较差，但它可通过服务器群集，或者外接扩展柜的方式进行非常有效的扩展。

如IBM的x445服务器，通过基本的4路服务器模块之间的互联，目前就可以扩展至32路服务器系统。

也因为机箱空间较小，机架式服务器的机箱中组件不可安装太多，功能不可能很齐全，所以这种机架式服务器通常属于功能型服务器，就是一款服务器主要专注于某一方面的应用，如远程存储、Web、远程接入等，而不是在一个服务器同时运行多种服务器应用。

在所专注的某方面，性能可以做到非常优越，特别是它所具有的优良扩展性能，使机架式服务器的某一方面功能特别强，特别适合一些特殊行业应用。

3. 刀片服务器刀片服务器是一种称之为“HAHD（High Availability High Density，高可用高密度）”的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的。

在结构上它比前面介绍的机架式服务器更紧凑，因为它像刀片一样非常薄，而且可以根据需要选择是否插入整个服务器系统的机柜中，所以称之为“刀片服务器”，如图4所示。

图4（点击看大图）刀片服务器与机架式服务器一样，也可安装在标准的机柜中。

它可以是单独一个刀片服务器，也可以是包括多个相对独立的“刀片”的服务器系统，每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。

它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统，如Windows NT/2000、Linux、Solaris等等，类似于一个个独立的服务器。

在这种模式下，每一个主板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。

不过可以用系统软件将这些主板集合成一个服务器群集。

在群集模式下，所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同的用户群服务。

在群集中插入新的“刀片”，就可以提高整体性能。

而由于每块“刀片”都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。

在有多个“刀片”的服务器系统中，每个刀片的CPU可以配置成为不同的子系统。

整个机架中的服务器可以通过新型的智能KVM转换板共享一套光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标，以访问多台服务器，从而便于进行升级、维护和访问服务器上的文件。

由此可以看出，刀片服务器在扩展性能和可管理性方面比起机架式服务器更具优势。

但它与机架式服务器一样，通常也属于功能型服务器，一个刀片服务器系统只是针对某一应用而特别设计的。

对于电信、ISP/ICP等要求服务器高密度配置的行业来说，机柜式服务器所具有的紧凑结构和高性能是用户最佳的选择。

从某一角度而言，刀片服务器实现了机柜优化的自然飞跃。

刀片服务器将机柜式服务器所占用的空间密度再一次提高了50%。

在机柜系统配置好的前提下，将1U机架优化服务器系统移植到刀片服务器上，所占用的空间只是原来的1/3～1/2。

而在一个标准的机柜式环境中，刀片服务器的处理密度要提高四到五倍。

比如在处理1024节点的高密度计算服务器环境里，如果全部采用1U配置的服务器，则需要24个机柜，其中不包括以太网交换集线器所占用的机柜空间，而采用插有8个“刀片”的刀片式服务器，只需要9个机柜，却包括了以太网交换集线器的机柜空间。

目前，作为服务器领域的新星，这种高密度的刀片服务器所带来的市场前景已经被各大服务器厂商所看好，其中当然包括IBM、HP、SUN、DELL等这些国际大牌和像联想、浪潮、曙光等国内知名品牌。

几乎每一品牌的服务器分类中都单独为这一结构服务器划分了一个产品系列。

工业研究机构Gartner Inc.预计，2004年将有大约358,000台刀片服务器投放到市场中，相对于去年的175,000台增长了105%。

然而，刀片服务器目前缺乏统一的标准，是这个市场存在的最大问题，用户选择时还须谨慎。

综上所述，塔式服务器可具有非常复杂的功能，单机价格最便宜，所以性价比最高。

但整体性能和扩展性能都稍差，属通用服务器类型。

机架式和刀片式服务器两者均在空间占用上相比塔式服务器来说具有较大优势，特别是刀片服务器；而且机架式和刀片式服务器的扩展性能非常优越，可以在某一应用领域提供非常强大的性能支持，特别适用于特殊行业，或者特殊应用采用。

机架式服务器与刀片式服务器相比，刀片式服务器的冗余性和可升级性能更加强大，同时总体拥有成本也有所降低，所以总体上来说，刀片服务器比机架式服务器的性价比更高些，但相对塔式服务器来说性价比又稍有欠缺，在整个三个服务器结构类型中，处于中等位置。

刀片服务器:一种新兴的服务器体系结构Mike Roberts (March 2002)随着体系结构向基于标准的、机架密集的服务器的转变，数据中心将产生许多问题，新兴的刀片服务器的体系结构将能够缓解和解决这些问题。

刀片服务器能够提高服务器的密度，改善可管理性，降低功率消耗，增强部署和可服务性，所有这些都将降低总的所有权成本。

尽管最初的刀片服务器的实现十分适用于扩展到IT基础设施的前端，但该体系结构很可能将继续发展，并在整个数据中心发挥重要的作用。

随着系统从单片电路和专有的体系结构向更具有成本效率的基于标准的服务器结构的转变，越来越多的机架密集的服务器进入到系统环境中，数据中心的管理员和IT人员必须设法解决由此而产生的问题。

虽然机架密集的服务器增长十分迅速，但供应商并不象关心提高密度那样关注部署、可服务性、成本和管理等问题。

刀片服务器是一种新兴的下一代服务器的体系结构，它将能够缓解现有的许多问题，并将开始改变供应商设计基于标准的服务器的方式。

什么是刀片服务器?虽然生产商可能实现许多种类的刀片服务器的系统，但从根本上来说，刀片服务器就是一个卡上的服务器--一个单独的主板上包含一个完整的计算机系统，包括处理器、内存、网络连接和相关的电子器件（参见图1）。

大部分刀片服务器最初包括某种程度的本地磁盘存储，并提供外部存储访问的途径，详细内容将在本文后面讨论。

图 1. 服务器设计中的变化每个刀片服务器都有其自己的操作系统实例，因此管理员可以为不同的应用或终端用户分配单独的刀片服务器，并且刀片服务器的插入或移去（热插拔）不影响其它刀片服务器的运行。

如果将多个刀片服务器插入一个机架或机柜的中平面中，那么该机架或机柜的基础设施就能够共用，例如电源、冷却设备、网络设备和布线等，同时具有冗余特性。

为什么要使用刀片服务器?从根本上说，系统供应商利用刀片服务器为客户提供的解决方案，提高了数据中心的效率，并最终降低了总的所有权成本。

数据中心效率的提高包括以下几个方面：降低硬件成本与传统的服务器不同的是，每个刀片服务器不需要单独的机架和基础设施，因此刀片服务器相对廉价。

通过多个系统共用电源、冷却设备、管理硬件和布线系统，可以极大地降低每个服务器的成本，如图 2 所示。

图 2. 刀片服务器的经济情况现在供应商可以将客户分别购买的部件，例如远程管理卡、以太网交换机甚至KVM（键盘、显示器和鼠标）转换器，以极低的成本集成在机架上。

从可靠性的观点来看，多个服务器共用高质量的部件也是十分有意义的，因为系统可发生故障的部件减少了。

因为初始的投资成本与机架相关，因此，刀片服务器更适合于集中式数据中心环境，而非只有少量服务器的分布式站点。

简化部署和维修部署多个服务器是一个耗时和资源密集的过程。

管理员需要将每个服务器安装在机架中，进行电源和网络布线，并为其安装软件。