【IT168 专稿】在上篇文章中我们介绍了服务器的TCO特性以及TCO的构成情况，在本文中我们将从TCO的角度来看看服务器形态的发展变化。大约5年前，三分之二的服务器都还是塔式服务器，只有三分之一是机架服务器。但今天，形势已经发生了颠覆性的变化，70%是机架服务器，近10%是刀片服务器，剩下20%左右才是塔式服务器。
机架服务器凭什么占据主流地位
1）塔式服务器
但这并不意味着塔式服务器会完全退出市场，大多数企业用户还希望塔式产品继续存在。特别是对于那些需要少数几台小型服务器的用户而言，机架服务器还是偏贵，扩展性也不如塔式的好，而且还需要导轨等诸多配件。而塔式服务器却可以在一台机器里面运行多种应用如域服务、微软SMB版本等，这也有助于减少TCO。
但是，当你的服务器数量超过几台以上，你就需要KVM设备，以节省空间，并在安装配置软件时可以方便快速地在不同服务器之间来回切换。你可能需要远程控制管理模块，以方便你不在办公室的时候远程重启机器。同时，为了通过internet实现访问，你还需要安装网关、防火墙、VPN软件等等。另外，线缆也越来越多，包括接在以太网交换机上的普通网线和远程管理线，连在KVM交换机上的KVM线缆，每台服务器还需要两根电源线（冗余电源），管理这么多线缆成为问题。最后，你还需要一个更好的地方存放这些服务器，而不会象以前一样随便放在满是灰尘的桌子上。
2）机架服务器
面对这么多问题，机架服务器提供了很好的解决办法。在把许多机架服务器安装进机柜之后，线缆管理、升级和维修服务器都会方便很多，而且可以大大地减少管理和运营成本。另外，机架服务器比塔式服务器体积小很多，这也有助于减少昂贵的机房空间成本。唯一的缺点就是你不得不购买同样是19英寸宽的东西——交换机、路由器、KVM等等。
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线缆管理架和机架导轨让服务器升级和管理变得很容易
众所周知，一个普通机柜的高度是42U（1U=1.75英寸或4.4厘米），而大多数机架服务器是1U-4U高。那么，不同高度的机架服务器的特性是怎样的呢？
如果按每U提供的计算处理能力来看，1U机架服务器无疑是密度最高的。甚至有些1U机型可以安装4颗双核处理器，如超微的SC818S+-1000和Iwill的H4103 。这类服务器非常适用于高性能计算（HPC）领域，但对于某些存储密集型的应用来说，还需要在外部存储上进行额外的投资。1U服务器的主要不足之处在于扩展能力有限：至多1-2个水平型PCI-X/PCI-E插槽，小型电源比普通电源要贵很多，硬盘的数量也有限制，一般只能安装2-4块硬盘，而且1U服务器采用更小的7000-10000转的风扇。
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1U服务器——HP DL145
相对而言，2U服务器可以使用更多普通的电源和风扇，因此比1U服务器会便宜些。但有些2U服务器如SUN的T2000使用半高的垂直扩展槽，这样用户在选择第三方的PCI-X/E卡时就会有所限制。
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2U服务器——Sun T2000
3U和4U服务器的优势在于可以垂直地安置PCI-X/E卡，从而扩展性得到大大增强。硬盘也可以垂直地安放，这样可以在机箱内安装更多的本地硬盘，比如有些机型可以安装8块硬盘甚至更多。
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4U服务器——HP DL585
刀片服务器的涅磐
刀片服务器背后的理念其实是非常有创意的。举个例子，假如我们需要12台可靠性较高的1U服务器，而且需要有KVM、网络和管理功能，那么我们需要的配件是24个电源（冗余电源）、12根KVM线缆、至少24根网线（每台服务器需管理线和网络线各一根），这还不包括连接外部存储和其他设备的线缆。
我们很难想象，能够把12台服务器装进一个6-7U的机箱里，然后配上3（2+1冗余）或4（2+2冗余）颗大电源（以替换24块小电源），并让这么多服务器共享一套网络交换机、KVM和管理模块。但刀片服务器却可以轻松地做到：在一个6U、7U或10U的机箱里放入8-14个可热插拔、垂直安装的“迷你型服务器”——刀片。一块刀片一般包括1-2颗处理器、内存、硬盘和网络控制器。在安装刀片时，就象在存储阵列中安装热插拔硬盘一样，可以非常方便地把刀片插入系统机箱中的导槽中，然后刀片跟机箱的共享背板连接，背板再连着电源、DVD光驱、以太网和/或光纤交换机、KVM交换机等等。
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单个刀片和刀片机箱
从TCO的角度来看，刀片服务器管理起来更容易，在更小的空间里提供更多的处理能力，而且花费也更少。因为许多部件都可以共享，跟1U服务器不同。比如在上面的例子中，我们采用刀片服务器后，就不再需要12个DVD光驱、12个不同的远程管理模块和24块电源了。
在英特尔、IBM、HP、DELL这四大服务器巨头看来，刀片服务器无疑是服务器产业发展的方向所在。事实上，刀片服务器的市场份额在在飞快增长，去年大约增长了40%以上。对于某些应用而言，刀片服务器已经确立了非常重要的地位。这四大巨头认同的刀片的刀片服务器的主要优势主要包括：
- 降低线缆管理复杂性
- 节省运行成本
- 节省数据中心的空间
- 降低硬件采购成本
- 提升高可用性
- 提高电能使用效率
2003年底，也就是刀片服务器兴起的第二年，IDC曾预测，刀片服务器的市场份额在2007年会达到服务器总出货量的27%。但目前，IDC调查发现刀片服务器在服务器市场上只占到5-7%的份额。不过IDC仍然预测，刀片服务器到2010年会占到25%的份额。可见，刀片服务器还不完善，要想完全取代机架服务器还有很长的路要走。刀片产品的问题主要体现在成本、灵活性和标准化等方面。
1） 难以降低硬件采购成本
从理论上来说，由于减少了许多重复的不必要的部件如DVD、电源以及KVM和网络等线缆，刀片服务器的采购成本会比同等数量的机架服务器低。但是，IBM、HP和DELL的产品之间还不能兼容，没有标准化：每一家都有自己的专有刀片架构。正因为没有标准，其他厂商要想大规模进入这一市场还很难，这也使得IBM、HP和DELL刀片产品的价格居高不下。
面对质疑，这些大厂商提供的研究结果却认为，满配的刀片服务器和同一厂商的最贵的机架服务器相比，成本还是节省不少。但实际上，如果用户采取的是“在机箱里逐渐地增加刀片”的做法，就会发现，机架服务器的性价比更高。因为大多数刀片及相关产品都比相应的机架产品昂贵，一般刀片机箱需要4000-8000美元，刀片也比1U机架价格高，至少不便宜。
显然，高昂的价格除了跟量产规模有关，跟竞争不够充分也大有关系。在机架服务器市场上，大厂商面临许多二线厂商的充分竞争，从而大大降低了传统机架产品的价格。而在刀片服务器市场上还看不到这种充分的竞争，这也是HP和IBM为什么如此重视刀片的一大主要原因。考虑到硬件采购成本在总TCO中占有40-50%的份额，很明显，这一市场急需开放标准，以引入更多更充分的竞争才行。
2）灵活性不够
大多数刀片服务器的灵活性不如机架服务器。比如刀片在高性能数据库应用中，无法通过外部RAID卡来配备磁盘阵列。另外，如果用户需要大容量内存的数据库服务器，而又不想通过机群方式构建，刀片也会显得力不从心。因为，有16根内存插槽的机架服务器在市场上很容易买到，而刀片服务器大多只能支持4-8根内存插槽。可见，刀片服务器的灵活性比较弱，就算有合适的产品，价格也是奇高无比。
大多数情况下，刀片支持2.5英寸的硬盘，这不仅比3.5英寸的硬盘贵，而且性能也差一些，这也是拜“刀片追求高密度”所赐。今天，一个典型的刀片至多只能安装140GB硬盘，而有不少机架产品却可以配备2TB（4X500GB）的存储能力。
最后，没有标准化也是一大障碍因素。用户无法把不同厂商的优秀的产品混合安装在同一个机箱里。一旦用户从某一个厂商购买了机箱，也就意味着，必须从同一个厂商那里购买刀片。日后的升级扩展和维护服务也同样无法摆脱同一个厂商的束缚。
刀片服务器的出路和挑战
刀片背后的思想其实是非常先进的——共享电源、网络、KVM和管理等模块，如果再能获得跟机架服务器一样的灵活性，刀片的前途将不可限量。Rackable系统公司已经走出了第一步，可以让用户在他们的机箱中使用3.5英寸硬盘和普通的ATX主板，这可以获得更多的灵活性，也能降低成本。
而对刀片服务器来说，真正的挑战来自于虚拟化——在一台高端机架服务器上安装VMWare ESX虚拟化软件的做法。目前来看，跟微软的Virtual Server和VMWare GSX Server相比，VMWare ESX对系统资源的损耗很少，测试表明，仅有5%左右的性能损耗。
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两个物理CPU，每颗CPU支持8个虚拟机（VM）
从理论上说，使用一台全冗余且功能强大的机架服务器来运行多个虚拟机是个很不错的方法。跟刀片服务器相比，CPU和内存资源能够得到充分的利用。例如，假设有8个CPU核，要在10个不同的虚拟机上运行10个应用，我们可以把4个核分配给对资源要求最苛刻的一个应用，把另外2个核分配给其他9个应用，余下两个核备用。这样，你分配给某一个虚拟机的CPU核数也就是这些应用所能获得的最大CPU处理能力。
结论
在本文中，我们讨论了服务器的特性，并从TCO的角度重点讨论了塔式、机架式和刀片服务器的差异和竞争。真正理想的外形结构在市场上还没有出现。
机架服务器可以提供很高的灵活性，但一个充满机架服务器的机柜有着太多的线缆、电源、DVD光驱和其他并不一定需要的部件。而刀片服务器虽然在市场上已经对机架服务器构成了强大的挑战，但却缺少足够的灵活性。大厂商都不想在刀片机箱上实现真正的标准化，这使得刀片竞争还不够充分，价格也很昂贵。不过，对于高性能计算、电信和大型WEB应用而言，刀片服务器确实为数据中心带来了非常不错的选择。
混合型刀片服务器和配备虚拟机的高端机架服务器是两个不错的方向，因为可以获得更好的灵活性，更好地利用资源，适应不同服务器应用的不同需求。
