刀片服务器第一次见到的时候,观感会和常规服务器差别很大。机箱内部竖向插入一叠薄主板,每一块主板就是一台独立服务器,自带CPU、内存、硬盘、网卡,电源、散热组件和管理模块由整个机箱共享。这套架构设计思路,和塔式、机架式服务器完全不同。塔式服务器单机单独占用空间,机架服务器依靠U单位衡量高度,刀片服务器则把计算密度提升到新层次。一台标准42U机柜,如果部署普通1U服务器最多放置四十二台,换成刀片机箱,同等空间轻松容纳上百片刀片。机房租金按照机柜计费的场景,高密度特性可以直接压缩硬件投入成本。
省电是刀片服务器经常被提到的优势。传统机房每台服务器单独配备电源,电源转换效率参差不齐,老旧设备能达到七八成转换效率就算不错,剩余电能全部转化成热量。刀片机箱搭载大功率集中电源,转换效率普遍超过百分之九十,大量服务器统一供电,整体电力损耗远低于单机独立供电。散热设计同理,大风扇相比小型风扇能效更高,机箱一体化风道设计,优于每台服务器独立散热。有机房改造项目测算,同等算力条件下,刀片方案电费相比传统1U服务器能降低两到三成,机房空调负载也随之下降。

机房布线的麻烦,没有实操经验的人很难体会。单台服务器至少配备两根网线、两根电源线,四十二台机架服务器就会产生上百根线缆,交换机端口密密麻麻,故障排查梳理线路十分耗费人力。刀片机箱依靠背板完成内部走线,网络、供电都在机箱内部完成对接,对外只需要少量上联线和管理线路。单台机箱外部只有寥寥几根线路,运维人员更换刀片类似更换硬盘,直接插拔,不用钻到机柜后方整理线路。规模扩大之后,这种设计带来的运维优势很明显,减少线缆就等于减少潜在故障点。
管理模块是刀片服务器另一项容易被忽略的优势。机箱内置管理板,所有刀片的带外管理、KVM切换、远程开关机、固件升级都通过同一个入口操作。不用为每台机器单独配置管理口和授权,登录统一界面就能查看全部刀片运行状态。批量部署系统时,基于模板一次性推送,几十台刀片同步完成安装,对比单台挂载ISO、插U盘安装效率高很多。虚拟化场景下优势会进一步放大,集群宿主机都在同一机箱,调度与监控可以做到更精细。
但刀片服务器也存在短板。采购成本偏高是很多人的第一感受,空机箱本身价格不菲,部分空机箱价格超过中端机架服务器,刀片硬件还需要单独采购。前期投入门槛高,如果只需要少量服务器,购买刀片机箱的预算,足够购置多台机架服务器,性价比并不划算。刀片方案想要省钱,前提是机箱插满或者接近满载,依靠高密度摊薄机箱采购成本。机箱只安装两三片刀片,就如同购置大户型只使用一个房间。
厂商锁定是无法回避的问题。不同品牌刀片机箱和刀片硬件互不兼容,惠普刀片无法装入戴尔机箱,联想刀片也不能适配华为机箱。选定品牌之后,后续扩容基本只能继续采购同品牌刀片,议价空间被压缩。想要更换品牌,机箱连同刀片都要整体替换,沉没成本很高。机架服务器没有这类限制,标准19英寸宽度,任意品牌设备都能上架,混合部署没有障碍。刀片这种封闭特性在采购阶段感受不强,等到三五年后计划更换供应商,限制才会凸显。
功耗与热量集中带来新的难题。刀片机箱将几十台服务器的热量汇集在密闭机箱内,对机房制冷能力的要求高于分散部署的机架服务器。机房空调能力不足时,刀片机箱满载运行,局部温度会快速飙升。同时刀片机箱风扇转速更高,噪音大于普通服务器,放置在办公环境基本无法接受。机箱电源与风扇属于单点组件,虽然带有冗余设计,一旦故障会影响机箱内部全部刀片,不像机架服务器单台故障不影响其余设备运行。
硬件扩展能力偏弱。机架服务器可以加装各类PCIe硬件,GPU、HBA卡、万兆网卡都能扩展。刀片受板卡尺寸限制,可加装扩展卡类型、数量都有限,网络、存储连接大多依靠机箱交换模块与直通模块。业务需要大量本地PCIe设备或是专用加速卡,刀片服务器不是合适选择。单块刀片的CPU、内存上限,通常低于同代高端机架服务器,追求单机极限性能的场景不适合刀片。
存储同样属于刀片的短板。早期刀片本地硬盘位很少,很多机型仅有两个2.5英寸盘位,本地存储容量有限。后续产品有所优化,但对比机架服务器十几个盘位的配置依旧差距明显。多数刀片部署方案搭配SAN或者分布式存储,本地硬盘仅用来安装系统,业务数据存放外部存储。这就需要额外采购存储阵列、光纤交换机,整体项目成本继续上升。
是否选用刀片服务器,核心取决于部署规模和业务场景。几十台规模的虚拟化集群、云计算节点、高密度计算业务,刀片的高密度、易管理优势能够抵消硬件成本。小型部署、硬件需要灵活扩展、预算有限的场景,机架服务器会更加合适。刀片服务器并不是性能更强的服务器类型,只是把计算密度做到极致,代价是牺牲硬件弹性、抬高前期投入。明确业务需求优先追求高密度还是灵活扩展,选型结论自然就能确定。