选择UCS的理由_--_思科UCS的优势.docx

一、 传统刀片系统存在的问题近年来随着刀片服务器的快速发展，数据中心建设项目中更多地采用刀片服务器进行集群构建，主要原因是刀片服务器相比于传统机架式服务器具有计算密度更高、功耗散热更低、可靠性高以及可管理性更高等优点。但我们发现，随着数量的提高，复杂性也越来越高。刀片服务器在解决了一些问题的同时，也带来了新的问题。首先是内部组件众多，通常会包含有多口以太网交换机、多口SAN光纤交换机、多口Infiniband交换机、管理模块等部件，如果考虑冗余则所有组件数量成倍增加，造成布线密度高，散热不佳、能耗高等问题，而且管理不高效，针对每个刀片机箱，除了许多独立的操作系统需要管理以外，LAN、SAN、Infiniband网络、服务器、存储都需要管理，很多时候，我们需要不同的团队使用不同的工具管理刀片机箱的不同方面。传统刀片服务器内部组件的复杂性以及外部网络连接的复杂性如下图所示：其次，每台服务器都有着自已唯的一标识，包括WWN（World wide name），MAC Address，BIOS，Firmware。当服务器故障时，操作系统及应用需要迁移至备用服务器时，以上这些参数需预先在备用服务器上手动的配置及修改好，然后操作系统及应用才能迁移，这就意味着更长的宕机时间。为什么要预先在备用服务器上手工配置这些参数呢？WWN号与HBA的物理端口相关; MAC地址通常是服务器上安装的系统软件或应用软件Licenses（使用许可）绑定的对象，MAC地址的改变将造成这些软件无法在新的服务器上运行;BIOS中定义了服务器启动相关的信息等，因此应用在往备用服务器迁移时，备用服务器的这些底层环境参数设置需预先进行修改以便与之前保持一致。而在云计算环境下，最首要的要求是计算架构要有足够的灵活性以方便资源的调配以及应用的迁移，因此云计算架构的建设对服务器系统的架构、散热、功耗、管理维护等方面都提出了更高的要求。因此我们必须对传统刀片服务器所使用的常规架构进行革新，目前业内出现了一种创新的计算架构设计方法：统一计算系统。它是一种新的计算模式，是对传统刀片服务器架构的革新，它采用了一种纯粹的架构方式，在一个紧密结合的系统中整合了计算、网络、存储接入与虚拟化功能，旨在降低总体拥有成本，同时提高业务灵活性。二、 思科统一计算的优势该系统包含一个低延时无丢包万兆以太网统一交换网络阵列，以及多台企业级x86 架构服务器。它是一个集成的可扩展多机箱平台，在统一的管理域中管理所有资源，最多支持将320个刀片做为一个管理域进行资源调配管理。统一计算系统架构如下图所示：统一计算系统主要组件说明：互联阵列交换机是统一计算系统的核心组成部分，为刀片集群提供低延时、无丢包以及支持FCoE技术的万兆以太网统一交换阵列连接。同时，通过在扩展槽中支持的FC光纤通道扩展卡，该互联阵列还可与传统SAN网络互连。所有连接到互联阵列交换机上的机箱和刀片服务器，均成为单一高可用管理域的组成部分。通过支持统一以太网交换阵列技术，互联阵列交换机可以为其域内的所有刀片机箱及服务器提供了局域网（LAN）和存储域网络（SAN）连接。管理系统内嵌在互联阵列交换机上，它创建了一个统一的管理域，可将40个刀片机箱，即320台刀片服务器做为一个计算资源池进行统一的调度和管理。刀片机箱及万兆以太网阵列扩展模块，刀片机箱内置四端口支持FCoE技术的万兆以太网阵列扩展模块，做为统一I/O模块为刀片机箱提供统一网络连接功能。阵列扩展模块相当于互联阵列交换机的一块远端接口卡或称线路卡，它将统一交换阵列延伸到每一个刀片服务器机箱中。并通过互联阵列交换机进行配置和管理，因此刀片机箱的功能更像是一个装载有刀片服务器的远程线路卡，阵列扩展模块上的每个万兆以太网端口均能够支持标准IP协议，并可通过标准的数据中心以太网技术/FCoE技术封装支持光纤通道FC流量，从而实现了计算、存储、管理、HPC进程通信等流量的统一I/O，消除了在刀片服务器中提供多种交换机的复杂性和管理的复杂性。每个刀片服务器机箱中都配有两个阵列扩展模块，实现冗余。每个阵列扩展模块提供四个支持FCoE技术的万兆以太网端口与互联阵列交换机进行互联，这样单个刀片服务器机箱可提供8个万兆以太网带宽连接。系统特点总结如下： 一个单一的系统整合了 基础网络: 统一交换，支持数据中心以太网和FCOE技术主机平台:工业标准x86服务器平台，经过优化的虚拟机技术存储: 多种连接方式应用、平台和网络三合一的虚拟化 统一的管理模式真正数据中心端到端的动态资源部署，当管理域内的某个应用所在的刀片服务器出现故障时，系统可根据策略自动在管理域内找到一个相同性能的空闲的刀片来迁移应用，保证应用的宕机时间最短。 高效的扩展内存扩展技术，更少的服务器支持更多的应用和虚拟机 成本降低减少了服务器, 交换机, 适配器, 布线降低了耗电减少了管理设备的数量统一计算系统专为云计算及虚拟化而优化，与传统的刀片服务器系统的对比优势汇总如下：1) 统一计算系统简化了当今服务器和网络部署的方式。采用FCOE 技术实现三网融合。思科UCS首创的FCoE技术（目前已经成为国际标准）实现了Fiber Channel流量在 10G 以太网中传输，整合 I/O 到同一条线缆，减少了适配器，线缆和端口数量，单个网卡及单根连线就能将服务器同时联向以太网和 Fiber Channel 网络，从而达到节省设备数量和布线简化。思科云方案传统刀片方案- 无需管理模块，所有管理配置工作由6120XP完成，且天然冗余；- 单一入口，全局视图，可以看到所有设备，包括交换机本身，以及任意刀片的部件；- 每机箱配置2个管理模块，否则没有冗余；- 刀片机箱需要单独管理，管理员帐号和密码需要一一对应；- 需要额外的服务器和软件才有全局视图，需要额外的费用和设备- 由思科的管理模板对相同性质的服务器做批量设置；- 由于在统一界面看到所有设备，跨机箱设置极其简单；- 对服务器预先设置网络和存储如VLAN和VSAN；- 单台服务器管理，无法规模配置；- 需要进交换机配置界面配置VLAN；- 需要进入SAN交换机配置VSAN- 跨机箱配置很困难它将交换资源集中在一起，通过消除刀片机箱内部的交换，减少了网络接入层分段。该架构采用了统一以太网交换阵列，在一个统一的网络基础设施上传输局域网、存储和高性能计算流量。这一方法能够整合或完全消除多个服务器适配器、机箱多个异构网络交换机、线缆及其它支外围础设施。通过统一计算系统的I/O整合，我们可以减少40%的布线，66%的部件，同时这些简化相比传统计算环境，可将支持基础设施所需的电源、冷却、管理和安全设备减少一半。2) 状态计算实现资源池，快速备机自动更换集成计算、网络、存储接入以及虚拟化技术为一体的统一计算架构更容易实现资源调配的自动化。整个集群做为一个计算资源池进行统一的调度和管理，实现了刀片资源的动态调度以及刀片故障时的自动冗余切换功能。思科UCS将系统的BIOS、UUID、固件、网卡配置（MAC地址、VLAN、QoS）、HBA配置（WWN、VSAN、带宽限制）等方面从硬件中抽象成软件配置，从而可以实现快速的备机更换。思科刀片系统的Service Profile和无状态计算概念，所有刀片服务器在没有配置前均可视为裸机，因此，刀片服务器的物理位置或者说插入那个机箱已经不再重要，这样，就为跨机箱的服务器冗余做好物理上的准备。这个概念以前我们并没有接触过，在实际测试过程中，发现以Service Profile为中心的管理有其天然的优势，服务器成为“裸计算资源”的概念使得动态调整计算资源成为可能，而这是云计算的一个先决条件。我们设置了“服务器资源池”，并将某个配置文件关联到此“服务器资源池”，该配置文件会自动寻找第一个可用的服务器资源，并和它做关联。当该服务器损坏，配置文件会继续寻找第二个可用服务器资源并自动与之关联。由于配置文件中规定了服务器的物理参数如MAC地址，WWN地址，VLAN和VSAN的连接，boot order等各项参数，新的服务器也即备机就会具有和老服务器一样的物理参数，由此，无需在网络和SAN设备上做任何重新设置，备机就具有老服务器的所有特性，如果采用boot from SAN的模式，OS和用户应用就可自动重启，完全无需人工干预。传统冷备模式需要大量的人工干预，并且需要事先准备好所有的介质，而UCS的自动备机技术则完全避免了类似的情况，实现了备机的自动切换。这个特性大大降低了系统维护的复杂度并且提高了系统整体可用性。3) “一次布线”思科云方案支持全方位的虚拟化，包括操作系统级别，硬件级别及芯片级别的虚拟化。实现了IO操作全部远程软件实现，需求变动，无需重新进行机房布线，只需要在软件中稍作更改即可。由于采用了Service Profile的架构，所有配置和设置均在Service Profile里完成，物理上无需再更改连线，即可实现诸如备机自动启用，不同物理服务器在不同逻辑组织中的自由切换等工作。传统刀片服务器在完成类似工作时，将不得不去更改网络跳线或SAN条线，并更改网络交换机和SAN 交换机的设置，会导致维护复杂度的提高和更多的出错可能，对于云平台这样需要经常更换设置的需求不相适应。思科云方案传统刀片方案- 一次连接技术，物理连接后，无论如何更改配置，都不需要更改物理连接- 传统技术，更改配置需要物理更改连接4）独创的CNA 卡实现虚拟化硬件加速，提升虚机性能 传统的刀片服务器为部署虚拟环境增加了不必要的成本、复杂性和风险。在大多数网络部署中，网络接入层被分为三个层次，很难控制网络连接并保证其安全，增加了VM到VM联网的延迟，难以进行高效管理： 接入层交换机通常属于数据中心基础设施范畴，由网络管理员管理，对安全和QoS进行高效控制。 刀片服务器中的交换机增加了一个新网络层，它们使用的处理器和特性集常常与数据中心接入层交换机所用的处理器和特性集不同。 虚拟软件厂商部署的软件交换机占用CPU周期来模拟网络硬件，其代价就是降低应用性能。这些软交换机常常超出了网络管理员的控制范围，经常由服务器管理员配置。这些环境中的接入层划分导致的结果是，在同一刀片服务器中的虚拟机、同一机箱中的虚拟机或不同机箱中的虚拟机之间通信时，采用不同交换设备来实现VM到VM通信。很难在各层实现统一管理，尤其是在虚拟机在服务器间动态移动时就更为困难。当服务器配置了Cisco UCS M81KR虚拟接口卡时，思科统一计算系统能发挥最大功效。这些卡采用灵活配置的I/O，使Cisco UCS Manager能创建多达128个（其中8个预留，供系统使用）以太网NIC或光纤通道HBA的任意组合，其身份（MAC地址和WWN）可动态编程。这个虚拟接口卡提供了足够的接口，保证每个虚拟机都能拥有一个或多个专用物理接口，因此不再需要虚拟软件层面的交换。Cisco UCS Manager与VMware vCenter软件共用，能够协调虚拟机及它们直接与之通信的接口的创建和移动。Cisco UCS Manager中的端口配置文件定义了虚拟机所使用的NIC配置，在创建VM或将VM移动到另一服务器时，灵活地引导管理器配置虚拟机所需的接口。端口配置文件的名称与VMware ESX服务器中的端口组名称相对应。当VMware ESX服务器希望创建一个新虚拟机或设置虚拟机移动的目的地时，它将端口组名称告知虚拟接口卡。虚拟接口卡向Cisco UCS Manager询问具有相同名称的端口配置文件，然后虚拟机就能使用预期的设备来连接网络。 VM Direct Path技术进一步优化了虚拟机I/O，使所有I/O流量完全绕行绕开了虚拟软件的管理程序，因此消除了I/O敏感型工作负载虚拟化时所遗留的瓶颈之一。思科支持采用Cisco UCS M81KR的VM Direct Path，它建立在同一VN-Link基础上，便于配置和管理5）Cisco VN-Link技术助力虚拟机的迁移与管理虚拟机迁移是云计算实现弹性调度的重要特性，但是也对管理、配置、安全等带来了重要的挑战，如虚拟机从一个物理迁移到另外一个物理机，其配置特性如VLAN、QOS等是否跟随移动，其安全特性是否跟随移动？思科统一计算系统中的每台服务器都通过一条或多条物理链路连接到统一交换平台。Cisco VN-Link技术能在单一物理链路上配置多条虚拟链路。虚拟链路将虚拟机中的一个虚拟NIC (vNIC)连接到交换平台中的一个虚拟接口。当使用Cisco UCS M81KR虚拟接口卡时，从与虚拟机连接的物理接口创建一条虚拟链路（参见下图）。这使得对于虚拟机的网络连接的管理能像管理物理服务器的物理链路一样进行。虽然进出虚拟机的所有流量都通过各自不同的虚拟链路传输，但QoS、VLAN和访问控制列表(ACL)等属性能从单一管理点统一管理。 一个虚拟接口与一个物理接口相关联，这种关联能根据需要改变。当一个虚拟机从一台服务器移动到另一台服务器，该虚拟机的虚拟链路所连的虚拟接口只要简单地与另一个物理端口建立关联就可以了。现在，虚拟机的网络特性也能随它们一起在服务器间移动，不必再在多个交换层间进行复杂的协调。 在统一交换平台中的虚拟接口与服务器中虚拟接口卡所支持的物理接口之间，思科统一计算系统通过硬件部署了Cisco VN-Link技术。在使用非Cisco UCS M81KR接口来传输虚拟机网络流量时，使用Cisco Nexus 1000V系列交换机，在软件中也能实现相同的管理简洁性。6）减少的分立管理设备的数量传统机架服务器或传统刀片服务器，需要大量的LAN和SAN交换机，思科云方案极大降低了这个数字。思科UCS首创的FCoE技术（目前已经成为国际标准）实现了Fiber Channel流量在 10G 以太网中传输，整合 I/O 到同一条线缆，减少了适配器，线缆和端口数量，单个网卡及单根连线就能将服务器同时联向以太网和 Fiber Channel 网络，从而达到节省设备数量和布线简化。思科云方案传统刀片方案- 无需管理模块，所有管理配置工作由6120XP完成，且天然冗余；- 单一入口，全局视图，可以看到所有设备，包括交换机本身，以及任意刀片的部件；- 每机箱配置2个管理模块，否则没有冗余；- 刀片机箱需要单独管理，管理员帐号和密码需要一一对应；- 需要额外的服务器和软件才有全局视图，需要额外的费用和设备- 由思科的管理模板对相同性质的服务器做批量设置；- 由于在统一界面看到所有设备，跨机箱设置极其简单；- 对服务器预先设置网络和存储如VLAN和VSAN；- 单台服务器管理，无法规模配置；- 需要进交换机配置界面配置VLAN；- 需要进入SAN交换机配置VSAN- 跨机箱配置很困难三、云计算数据中心虚拟化集群设计技术3.1应用虚拟化部署WEB服务器、应用服务器、DB服务器数量在虚拟化环境中是可以动态合理按需调度 这是云计算的核心优势。虚拟化技术在应用和物理资源间构建了中间层，屏蔽底层物理平台的差异，可以按需快速调整、复用。WEB/应用服务器建议部署在一组服务器资源池中，而数据库建议部署在独立的服务器资源池中，原因是数据库层相对变更小，同时为提高数据库安全，需要在数据库层和应用/web层之间形成可靠的物理安全隔离。业务波动会带来资源需求的波动，为了保障资源供给，建议构建独立的备用资源池，可按需调配到需要的服务器资源池，并可快速释放。通过无状态计算技术，任意一个物理服务器可以在不同时间段对不同应用提供支持，按需快速调整切换，实现资源复用。3.2应用和web服务器部署基本名词定义：服务器在主板(chipset)上通过物理接口（Socket）连接物理CPU，通常每个物理CPU被称为一路（way）。每个物理CPU又由多个处理核(core，每个core有独立的一、二级缓存，但共用第三级缓存)组成， Intel CPU还有一种处理器虚拟化技术（Hyper-Thread），能够通过通道分时技术将每个处理核（Core）虚拟成两个逻辑处理核(core)。从操作系统看，每个core或者逻辑core都是一个独立的处理器(Processor)。因此，以最新的Intel E7处理器为例（最多可以有10个core），在四路服务器上拥有40个core，如果打开Hyper-Thread功能，就拥有80个核。通常情况，开启Hyper-Thread功能会影响整体性能，因为增加了处理器调度的消耗。Vmware设计原则：对于在线生产系统，部署于一台物理服务器的vCPU数量不要超过服务器的core数，否则会有一定性能下降。Web和应用服务大多采用基于JAVA的技术进行开发并遵循J2EE标准，此类应用具有良好的跨平台性，对不同的OS不敏感。在实际部署中，此类应用主要瓶颈在：1. 通常受JVM（Java虚拟执行器）的影响，其性能扩展能力较差，通常在超过8个core情况，应用在单一节点的处理能力会下降。2. 对于短连接，小数据量访问类型应用，瓶颈往往在于网络IO访问通道的队列上，因此往往需要有多个虚拟网卡提供并行通道来提升处理能力。因此对于Web和应用服务器，采用虚拟机技术进行部署能够获得比较好的性价比，对于不同的虚拟机要有独立的网络接口，提供独立的网络策略以应对不同应用的需求。应用的压力取决于并发数、业务逻辑复杂度 （比如大于100并发用户或数据分析型应用属于压力较大应用）对于大压力Java应用，通常推荐建议不要超过8vCPU，且不要开启hypervisor (四路10core的服务器，可以支持5个节点)对于轻型Java应用，通常建议不要超过2vCPU, (4路10core的服务器，可以支持40个，开启hypervisor)网络侧需要有足够的虚拟网卡与虚拟机对应，并有独立的网络策略进行流控实际部署中建议轻重混合部署-即一个物理服务器即支持大压力应用的虚拟机也保护小压力的虚拟机，这样可获得较均匀的资源负载。应用/web服务器虚拟化部署中，除了要考虑服务器虚拟化外，还要考虑相应的负载均衡、网络管理和安全三大因素，真正实现面向业务的快速部署、按需调整。负载均衡：建议引入独立的硬件负载均衡设备提供业务的分担，负载均衡可以按预定的策略将任务分担到两个或多个应用节点（VM）,并且可以监控不过虚拟机间的业务关联。通过管理API的集成，可以在配置虚拟机的同时，完成负载均衡组的配置，简化管理压力。负载均衡起到两个作用：性能聚合：将过个虚拟机或物理节点性能聚合起来，提供大业务的支撑。高可用：多节点部署环境，当任何一个节点出现故障时，还可以由另外一个或多个节点提供业务支撑，业务不中断。虚拟网络交换机：虚拟网络交换机可用将网络管理由物理端口推进到虚拟机的虚拟网络端口，确保每个虚拟机有独立且互不影响的网络策略。并可以保障网络侧的配置可用根据虚拟机的漂移而漂移，虚拟机实现无障碍迁移。虚拟防火墙：在虚拟化环境下，虚拟机间的通讯很多不走外接物理防火墙，通过虚拟防火墙可以将防火墙的防护延时到虚拟机间，提升虚拟化环境部署的安全性。3.3数据库应用部署数据库的性能取决于以下五个方面：数据库设计、应用压力、IO处理能力、网络连接能力。在此设计文档我们认为数据库都有很好的设计，网络连接能力由前述高速网格保障。通常情况数据库的应用压力取决于并发用户数（同时在线并发出业务请求的用户），IO处理能力取决于数据量和IO压力，通常IO压力的衡量指标包括随机IO处理能力（IOPS，每秒IO数）和顺序IO处理能力（Bandwidth，带宽）。根据以上划分情况，我们把数据库大体分为三类：数据大小（GB）IO处理能力并发用户数每秒IO处理数带宽（MB/s）小型数据库小于100G小于800小于50小于50中型数据库100G- 1000G800-500050-30050-300大型数据库大于1000G大于5000300大于300说明：*四个边界条件落于不同数据库定义范围的，取最高值。比如某数据库容量只有50G,但每秒IO处理数达到2000个，则此数据库为中型数据库。*此处容量均为实际可用容量，对于容量为30TB以上的超大型数据库需要单独分析。*每秒IO处理数为磁盘或阵列上观察到的物理IO数量。*并发用户为同时在线并发出数据库请求的用户数。并发用户数的衡量和用户请求的压力有很大关系，对于简单查询用户，范围可适当放宽。1.小型数据库对于以查询为主（且并发用户较小，如小于100）的轻型数据库可采用整合为主的方法，将数据库部署于虚拟机或将多个数据库整合到一个数据库的方法，有效减少数据库的管理点并提升资源利用率。将小型数据库部署于虚拟机的方法，优点在从数据库侧看和传统部署完全相同，不需要对数据库的规划和连接方式做任何修改，迁移简单。还有一种整合方式就是将多个小数据库迁移到一个数据库中，相互以独立的用户和表空间隔离；应用连接也以各种的数据库用户和密码进行数据访问，这种方式需要做一些数据库规划和连接方式调整，但是这种方式能够有效的减少数据库的数量，大大减少数据库管理员压力。2.中型数据库中型数据库，特别是对响应时间有一定要求的数据库，不建议部署在虚拟机上，原因是虚拟机是将文件系统仿真成磁盘来构建虚拟机的存储，因此IO性能较差。因此对此类型数据库建议部署于裸刀片上，如果压力较轻，可以考虑一个裸刀片部署两到三个中型数据库，以操作系统用户进行分割。而对于关键应用的中型数据库，建议采用两节点的并行数据库技术（如Oracle RAC）,不是因为性能扩展，而是应为应用高可用保护，当一个节点出现故障，另外一个节点可以无缝接管（接管时间为秒级）。思科统一计算平台UCS提供无状态技术，可以快速修复故障节点，使系统快速恢复到高可用保护状态（恢复时间为数分钟级）。3.大型数据库对于大型数据库应用，建议考虑Oracle RAC并行数据库实现横向扩展。传统大型数据库通常部署在小型机上，采用主备模式，纵向扩展。缺点： 1.业务连续性: 数据库为单点，任何相关的服务器硬件、OS、数据库的异常均会导致至少半小时以上的全业务停机。任何和数据库相关的软硬件维护均会导致计划内停机。 2.性能扩展：只能一台机器内竖向扩展，无法横向扩展，当用户量及模块增加时，易遭遇服务器天花板现象。 3.任务分担：生产、备份、检查无法为多台服务器分担，易在生产数据库服务器形成热点瓶颈，降低整体性能而采用RAC并行数据库进行横向扩展：优点： 1.业务连续性: 系统平台无单点，最大限度减少计划内外停机时间。 2.性能扩展：横向扩展，当用户量及模块增加时，无需推翻重新部署。 3.任务分担：生产、备份、检查为多台服务器分担，保障整体性能部署于x86平台的数据库资源池可以获得最佳的性价比：三、 与友商对比的实测报告4.1评测目标厂商1）思科系统(中国)网络技术有限公司Cisco Systems (China) Technology Co., Ltd.2）中国惠普有限公司 China Hewlett-Packard Co., Ltd.3） 国际商业机器中国有限公司 International Business Machines Co., Ltd. China4.2全球市场占有率下图是X86服务器在2011年第一季度的市场份额。图1 X86全球市场份额（2011年1季度）数据来源：IDC Worldwide Quarterly Server Tracker在这份最新出炉的全球市场份额报告中,传统老牌三强中的HP和IBM继续占据了前两名的显著位置. 不过我们要对另外一家相对新加入市场的x86服务器厂商Cisco的表现感到惊奇: 由图可见，思科的UCS在全球的市场份额有10.5%, 在推出自己的UCS(统一计算系统)短短两年的时间之后思科已经超越了另一家传统刀片厂商DELL, 首次占据了市场占有率的第三位. 这一历史性的成绩表明,虽然短期内还无法撼动HP和IBM的地位,但是思科UCS服务器系统通过具备格局变革能力的创新,快速占领了x86计算细分市场的份额.图2 全球 X86刀片服务器市场份额对于数据中心创新的要求使得思科统一计算系统(UCS)在快速增长的X86刀片服务器市场中占据第3位，并且市场份额正在攀升中。采用UCS的客户正在改变服务器行业格局，思科的增长速度远远超过了市场的发展速度。从另一个角度来说，市场对创新的不断要求推动了UCS的增长。全球X86刀片服务器市场中的客户，已有超过10%的份额迁移至思科，在美国，这一数值接近20%。4.3性能先进性在评测目标厂商产品性能先进性方面，我们采用了世界知名性能测试组织SPEC.org所公布的测试数据。SPEC (the Standard Performance Evaluation Corporation, 标准性能评估机构) 是一个全球性的第三方性能测试非盈利组织，它旨在确立、修改以及认定一系列服务器应用性能评估的标准。该组织成立于1988年，在美国加州注册，由超过60家公司成员构成，囊括了欧美和日本的主要计算机厂商，如思科、IBM、Microsoft、Oracle、惠普、Fujitsu、NEC、Dell、Hitachi、Intel、Sun等。SPEC服务器应用性能测试是目前业界最标准和权威的基准测试，其测试集主要有七大方面，包括CPU、图形/应用处理、高性能计算机/消息传递接口(MPI)、Java客户机/服务器、邮件服务器、网络文件系统、Web服务器。本次性能评估所采纳的SPEC基准测试数据的选择标准如下： 实用性：结合平安重庆的应用的部署情况来选择 合理性：仅采纳2路服务器和4路服务器的数据做对比评估 时效性：仅选择在2011年上半年所公布的测试数据 针对性：仅选择基于X86架构的测试数据2路服务器基准测试排名：测试指标指标意义思科惠普IBM备注CINT2006rate该指标用于衡量服务器在整形数据运算的处理能力，适用于大部分商业应用。1-4CFP2006rate该指标用于衡量服务器在浮点数据运算的处理能力，适用于大部分科学计算应用。1254OMPM2001该指标用于衡量服务器的并行计算能力，分为OMPM2001和OMPL2001两类，前者为标准工作负载的测试结果，后者为大规模工作负载的测试结果。1-8OMPL2001该指标用于衡量服务器的并行计算能力，分为OMPM2001和OMPL2001两类，前者为标准工作负载的测试结果，后者为大规模工作负载的测试结果。1-SPECjbb2005该指标用于衡量服务器运行典型Java商业应用的能力。1165SPECjEnterprise2010该指标用于衡量服务器在运行Java EE 5或以后版本环境下的综合性能，测试场景包含了应用服务器和数据库服务器，以及其他支撑基础架构。-所有厂商均没有2路服务器进行该指标测试SPECweb2009该指标用于衡量服务器的处理HTTP和HTTPS请求的能力，测试动态网页包括 惠普, JSP和ASPX.-该指标最新的结果为2009年10月的测试数据，故没有厂商有合适排名，但为体现评估的完整性，特列出该指标注1：因为一家厂商可以测试不同的服务器型号，所以上表中排名指的是某厂商最高的服务器排名。注2：某些厂商的排名低于前25位，或者没有2011年上半年的测试结果，均以“-”号代替。图表 3 SPEC.org在2011年上半年发布的X86架构2路服务器测试结果数据来源：/benchmarks.html4路服务器基准测试排名：测试指标指标意义思科惠普IBM备注CINT2006rate该指标用于衡量服务器在整形数据运算的处理能力，适用于大部分商业应用。1257CFP2006rate该指标用于衡量服务器在浮点数据运算的处理能力，适用于大部分科学计算应用。-173OMPM2001该指标用于衡量服务器的并行计算能力，分为OMPM2001和OMPL2001两类，前者为标准工作负载的测试结果，后者为大规模工作负载的测试结果。1-OMPL2001该指标用于衡量服务器的并行计算能力，分为OMPM2001和OMPL2001两类，前者为标准工作负载的测试结果，后者为大规模工作负载的测试结果。1-SPECjbb2005该指标用于衡量服务器运行典型Java商业应用的能力。2106SPECjEnterprise2010该指标用于衡量服务器在运行Java EE 5或以后版本环境下的综合性能，测试场景包含了应用服务器和数据库服务器，以及其他支撑基础架构。1-2Java EE应用服务器为8路，数据库服务器为4路。SPECweb2009该指标用于衡量服务器的处理HTTP和HTTPS请求的能力，测试动态网页包括 惠普, JSP和ASPX.-该指标最新的结果为2009年10月的测试数据，故没有厂商有合适排名，但为体现评估的完整性，特列出该指标注1：因为一家厂商可以测试不同的服务器型号，所以上表中排名指的是某厂商最高的服务器排名。注2：某些厂商的排名低于前25位，或者没有2011年上半年的测试结果，均以“-”号代替。图表4 SPEC.org在2011年上半年发布的X86架构4路服务器测试结果数据来源：/benchmarks.html根据上两张表可以看出，思科UCS服务器在各个性能测试方面均占有较大的优势，IBM其次，而惠普居末。此外，我们在分析最新的测试结果发现，Intel最新推出的E7系列至强CPU，在性能方面比上一代至强CPU有大幅提高，许多最新的世界纪录均由采用E7系列CPU的服务器产生。4.4功能先进性4.4.1可管理性概述可管理性用于描述整个刀片服务器系统在后期维护管时的复杂度和简易性，以管理工具的数量和系统管理平台是否开放并提供相关开发接口为度量。应用场景与价值应用于后期日常维护工作，其价值体现于维护管理的统一性、简易性和开放性。厂商支持情况思科惠普IBM是否支持单一管理域下的多设备管理（包括刀片和机架服务器）支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现。不支持机架服务器管理不支持机架服务器管理是否跨机箱管理支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现。支持，大于4个刀片机箱时每个机箱需要额外许可证费用，许可证费用昂贵支持，需要额外许可证费用，许可证费用昂贵是否支持设备firmware统一管理，升级/降级/所有设备保持同一版本支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现，无须任何费用，且在操作系统安装前即可实施完毕支持，但是需要在操作系统上安装代理程序，且需要额外管理服务器，需要额外软件和费用支持，但是需要在操作系统上安装代理程序，且需要额外管理服务器，需要额外软件和费用是否支持服务器物理参数迁徙（实现快速冷备功能）支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现，工作服务器的所有物理参数可以无缝迁徙到备机上功能有限，仅MAC地址WWPN/WWNN等参数可以迁徙，无法将诸如BIOS设置，启动顺序等服务器参数进行迁徙功能有限，仅MAC地址WWPN/WWNN等参数可以迁徙，无法将诸如BIOS设置，启动顺序等服务器参数进行迁徙是否支持组织架构划分以方便服务器管理（按部门或按业务类型划分）支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现，在多服务器情况下可以大大降低管理复杂度不支持，且无软件可以实现类似功能，需要第三方软件实现不支持，且无软件可以实现类似功能，需要第三方软件实现是否支持为每个组织架构活业务类型设置单独的服务器配置模板支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现，在多服务器情况下可以大大降低管理复杂度不支持，且无软件可以实现类似功能，需要第三方软件实现不支持，且无软件可以实现类似功能，需要第三方软件实现是否支持硬件状态监控和告警支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现，可监控诸如CPU，内存主板温度等诸多参数，并可用曲线示意图展示支持，需要额外软件和服务器，并需要在服务器操作系统上安装代理程序支持，需要额外软件和服务器，并需要在服务器操作系统上安装代理程序是否支持硬件自动侦测，并自动应用配置模板，实现自动将新硬件配置成符合要求的firmware版本，BIOS设置等支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现不支持不支持是否支持网络端口流量监控（包括收发包数量，广播报数量，错误包数量等）支持，此为纯硬件功能，无须额外软件即可实现不支持，需要第三方软件实现，需要额外费用不支持，需要第三方软件实现，需要额外费用统一管理固件11以太网11光纤通道11接口识别11硬件状态11访问11整个机架合计177简化架构（减少复杂度、减少错误、节能、增加运行时间）管理模块022I/O支架2810背板开放性63%28%35%4.4.2 I/O整合情况概述I/O整合描述通过先进的数据中心以太网技术对数据业务和光纤通道进行统一的物理承载。应用场景与价值应用于数据中心布线系统，其价值体现于整个数据中心布线及管理的统一性。厂商支持情况思科惠普IBM是否支持新一代数据中心以太网规范支持不支持，依然是传统以太网+FC存储+管理网的模式不支持，依然是传统以太网+FC存储+管理网的模式是否支持大二层打通技术支持不支持不支持是否支持双活数据中心以及虚拟机在双活数据中心中的迁徙支持，虚拟机无须做任何操作即可在多个数据中心之间迁徙不支持，虚拟机在不同数据中心之间迁徙需要修改众多参数不支持，虚拟机在不同数据中心之间迁徙需要修改众多参数是否支持新一代虚拟机管控技术支持，VN-TAG技术，相关产品已发售多年不支持，相应规范还在起草中不支持，相应规范还在起草中是否支持对任意虚拟机的QoS设置，优先级设置，流量控制设置支持，此为纯硬件功能，无须额外软件和费用需要额外软件和费用需要额外软件和费用是否支持SR-IOV技术支持，思科PALO卡已发售多年不支持不支持刀片机箱内交换机上行链路是否支持FCoE支持不支持，上行联络仅支持FC和以太网，无法连接FCoE存储不支持，上行联络仅支持FC和以太网，无法连接FCoE存储支持支持支持刀片与刀箱内交换扩展模块是否支持FCoE支持支持支持4.4.3高可用性概述高可用性描述刀片在与外部进行I/O交换的过程中相关模块/组件出现问题时对系统的影响。应用场景与价值系统某组件出现故障时系统的容错能力。厂家支持情况思科惠普IBM是否提供上行I/O的双路径设计支持，基于6120XP的主机模式即可实现双活路径不支持，由于有STP协议，只能有一条路径不支持，由于有STP协议，只能有一条路径是否提供服务器双网卡的双活应用支持不支持，由于有STP协议，只能有一条路径不支持，由于有STP协议，只能有一条路径是否提供服务器双网卡的高可用支持支持，需要操作系统作NIC teaming，仅一个网卡可用支持，需要操作系统作NIC teaming，仅一个网卡可用是否支持服务器双网卡的高可用切换支持，此为纯硬件功能，切换无需时间支持，NIC teaming的failover，需要操作系统参与，切换时间为秒级支持，NIC teaming的failover，需要操作系统参与，切换时间为秒级是否支持刀片系统到上行交换机的联络错误侦测支持，此为纯硬件功能，即使刀片系统到上行交换机链路出现错误，刀片服务器上网卡即可实现切换，由于是双活路径，2块网卡仍然可用不支持，刀片系统到上行交换机的链路出现错误，刀片系统内无法反应，网卡的NIC teaming不做切换，网络连接将中断，需要额外复杂设置并配合上行交换机设置才能实现不支持，刀片系统到上行交换机的链路出现错误，刀片系统内无法反应，网卡的NIC teaming不做切换，网络连接将中断，需要额外复杂设置并配合上行交换机设置才能实现网络高可用是否需要操作系统参与无需操作系统参与需要操作系统参与，每台服务器需要配置需要操作系统参与，每台服务器需要配置多机箱时是否能对不同服务器设置网络路径模板（即某批服务器的心跳和生产与另一批服务器的心跳和生产为不同路径以实现均衡负载）支持，此为纯硬件功能，该方式允许服务器在装操作系统是无须考虑网卡顺序的不同，所有服务器安装步骤一致不支持，当需要考虑网络的均衡负载，不同服务器安装操作系统时必须考虑网卡的属性并单独配置，服务器数量多时非常容易出错不支持，当需要考虑网络的均衡负载，不同服务器安装操作系统时必须考虑网卡的属性并单独配置，服务器数量多时非常容易出错44.4刀片服务器的网络性能概述刀片服务器系统所配置的接入层交换机的交换能力。应用场景与价值刀片服务器系统接入层交换机是业务应用最终连接服务器的关键，系统整体I/O吞吐效率关乎于此。厂家支持情况思科惠普IBM任意刀片服务器之间的连接跳数1跳多跳，视服务器数量和连接状况而定多跳，视服务器数量和连接状况而定4.4.5可扩展性概述单个管理域所支持的最大刀箱数目。应用场景与价值此特性反应系统的扩展能力，针对用户业务及应用的未来扩展至关重要。厂家支持情况思科惠普IBM单一管理域最大服务器数量40个刀片笼子，共320台刀片，无需任何第三方软件和许可证费用超过4个笼子，每个笼子需要配置virtual connect的许可证，费用高，且需要额外的服务器安装管理软件需要额外的服务器安装管理软件，管理软件需要收费4.4.6对虚拟化的支持情况概述虚拟化是提升服务器效率、提升部署能力、降低维护管理成本的重要手段。描述刀片服务器系统在首次部署完毕后后期日常维护、业务调度时的灵活性以及给管理带来的负担的大小为衡量。应用场景与价值应用场景体现在刀箱系统的后期运维过程中，价值表现为后期业务部署及调度的灵活性以及最小化管理负担为优。厂家支持情况思科惠普IBM支持主流主机虚拟化技术支持支持支持支持无状态计算能力支持部分支持不支持虚拟化环境下负载均衡集成能力支持无无虚拟化环境下的安全隔离方案支持无无支持网络接口虚拟化支持（虚拟化能力强，56）支持（较弱，最大10）支持（较弱）4.4.7支持SAP HANA情况概述SAPHANA(SAPHigh-PerformanceAnalyticAppliance)是SAP高性能分析应用软件的简称，它借助主存储器、处理器技术和应用诀窍领域的最新成果，充分发挥内存数据处理的威力，使分析应用软件获得了前所未有的效能，并由此开启了一个全新的应用软件