挑戰超高運算密度的Dell刀鋒伺服器

傳統資料中心，所需要的設備包括了伺服器、儲存設備、網路設備，以及用來安裝這些機器的機架，換句話說，通常都需要至少一整個機櫃，才可以建置這樣的環境。

近幾年，經濟的不景氣使得企業開始重視節能，試圖減少每一分不必要的支出，減少每一度不必浪費的電力，以達到最高的電力使用率。

而傳統資料中心這類占用機房空間，設備消耗大量電力，同時產生大量熱能，需要更多空調，減低機房的溫度等。因此，在資料中心如何降低整體耗電，並且善用每一分電力，就變成處理器、伺服器，以及儲存設備等廠商，共同追尋的目標。

因此，便有廠商開始推出高密度的伺服器，藉由共用的電源、減少的機架空間等設計，減低伺服器本身的耗電，提高機架每U空間的使用率等。

這類型產品比較常見的應用，包括可在1U機架式伺服器內安裝2臺伺服器，或是2U機殼中容納4臺伺服器節點的雙胞胎伺服器，或者採用ARM架構處理器，以及Atom等處理器，運算效能較低，但是耗電量也相當低的微型伺服器。此外，市面上還有發展歷史相當悠久，但不普及的刀鋒伺服器，也是高密度伺服器的選擇之一，這三種伺服器之間最大的差異，在於管理介面、伺服器密度與運算效能。

以雙胞胎伺服器與傳統機架式伺服器相比，前者固然擁有多一倍的伺服器密度，但是在管理上，同樣需要逐一遠端登入或本機連線才可操作；而有些微型伺服器雖然擁有整合的管理系統，以及超高的伺服器密度，但大多採用低功耗、效能也相對偏低的處理器，即使能容納的實體伺服器的數量相當驚人，但整體的運算效能卻不得不受限。

而一般刀鋒伺服器在密度上，可在9U或10U的空間內容納14或16臺伺服器節點，在伺服器的密度上並不比前述這兩種伺服器高，但是它同時兼顧了整合式的管理介面，且擁有和一般機架式伺服器同等級的處理器，對需要運算效能同時有大量伺服器需求的機房環境而言，採用刀鋒伺服器在管理上會比較有利。

然而，過去刀鋒伺服器內接的節點僅有伺服器模組，且因為價格偏高，在市場上的接受度一直都不高，對多數中小企業而言，寧願採用傳統機架式或雙胞胎伺服器，雖然在管理上會比較瑣碎與複雜，但系統建置成本比較能負荷。

在這樣的趨勢下，刀鋒伺服器勢必要另闢新的定位，而不是只有整合的管理介面、高密度伺服器，以及網路模組，只能作為機房的基礎設備。

在刀鋒伺服器的廠商中，Dell也面臨同樣的挑戰，而他們的作法，是過去幾年陸續併購儲存以及網通廠商，並將這些併購的產品及技術，與本身既有的刀鋒伺服器整合，推出將資料中心微型化的解決方案Datacenter-in-a-Box，針對機房空間有限，需要高運算效能，同時也需要高散熱能力的環境。

具有超大容量，可裝滿高達32臺2路伺服器，密度是一般刀鋒的2倍

Datacenter-in-a-Box的核心產品就是 M1000e刀鋒機櫃，它可內接多臺伺服器節點，且機背也都有模組化的網路節點，而且還可安裝EqualLogic磁碟陣列模組。也就是說，資料中心所需要的硬體設備，包括伺服器、儲存與網路設備等，全部與刀鋒伺服器整合在一起，整臺刀鋒機箱就是一個功能完整，且只占用10U機箱空間的資料中心。

Dell M1000e機櫃中可安裝的伺服器節點類型，除了全高、半高，最特別之處在於，可支援四分之一高尺寸的刀鋒伺服器，如果裝滿這個尺寸的伺服器節點，整座M1000e最多一共可安裝32臺2路伺服器，是目前所有刀鋒伺服器中密度最高的機種。

目前M1000e可搭載的伺服器節點型號相當多，除了依照大小可分為3種，還可依照處理器插槽數量分為二路與四路，且同時支援Intel Xeon系列與AMD Opteron等兩大平臺，伺服器節點選擇多達10多種。

其中最為特別的，就是型號為M420，它是一款尺寸僅有四分之一高的二路伺服器節點，如果M1000e刀鋒機箱內部，裝滿M420伺服器節點，在10U高的機箱中，一共可安裝多達32臺伺服器，以處理器數量來看，M420是採用Intel Xeon E5-2400系列處理器的2路伺服器，若整臺M1000e插滿32臺M420伺服器，若以處理器總量來看，一共會有64顆處理器，最多核心數量可達512核心，數量相當驚人。

在10U尺寸的M1000e機箱中，全部裝上尺寸僅有四分之一高的伺服器節點時，最多可容納32臺2路伺服器，使用多達64顆Xeon E5-2400處理器，最多可達512個處理器核心，是目前最高密度的刀鋒產品。

磁碟陣列也能整合到刀鋒機箱內

一般刀鋒伺服器僅扮演著計算能力與網路設備的提供者，除了伺服器節點內接的硬碟之外，刀鋒伺服器本身並沒有儲存模組，必須透過外接的儲存陣列提供儲存能力，也因此單一刀鋒機箱，無法建置一個完整的資料中心。

而現在，Dell M1000e刀鋒機箱可安裝EqualLogic PS-M4110磁碟陣列的儲存節點，將外接的儲存設備整合到機箱內，大幅節省建置資料中心時，所需要的設備數量與空間。

整體而言，如果以傳統機架式伺服器來建置32臺伺服器，所需的空間至少也要32U的機架空間，如果再加上1U的網路設備，以及2U的磁碟陣列，所需的空間就已逼近一櫃42U的標準機櫃。相較之下，尺寸僅有10U的M1000e刀鋒伺服器，光是在伺服器的容量上就可以節省相當多的空間。

提供可延展的集中管理介面

任何刀鋒伺服器機箱，不論是否裝滿伺服器，通常是一機多用的情況，因此在部署或管理，都會是相當複雜且麻煩的工作。這種情況下，一套可以整合節點、機箱管理功能的介面，就顯得相當便利與重要。

目前，能讓Dell M1000e刀鋒伺服器內建的全部節點統合在一起控管的，就是安裝於機箱背面的機箱管理控制器（Chassis Management Controller，CMC）。只要將這個控制器連接網路，管理人員就可透過網路登入管理介面，同時監控與管理刀鋒伺服器內接的所有節點。

而且，CMC管理模組還可支援串接，最多可將9臺M1000e刀鋒機箱串接在一起，並透過單一網頁管理介面，就可以同時管理多臺刀鋒機箱，以及內接的全部伺服器和儲存模組。

我們以同樣32臺實體伺服器的環境來看，如果使用傳統機架式伺服器建置，至少需要32U高度的機櫃、136條纜線，但是如果採用刀鋒伺服器，透過整合的網路交換器與CMC管理介面，只需要3條纜線，而且只需要10U高度的空間。

另外，以整櫃式套件來比，例如，先前iThome測試過的捷洲Hoover整櫃式基礎架構，作用和安裝了PS-M4110磁碟陣列的Dell M1000e刀鋒伺服器一樣，同時包含了伺服器、網路交換器與儲存設備。在纜線的數量上，Hoover雖然僅有4臺設備，但是整體所需要的電源線、網路與光纖等，總數量將近20條。

單是Hoover所採用的四節點的Hermes S2824雙胞胎伺服器，每節點都需要3條網路線（2臺與交換器連接，1條對外連接），也就是3個節點就有9條網路線，而4節點裝滿時，就需要12條網路線。另外，若再加上Hoover所整合的儲存設備與交換器都需要連接的纜線，以及每臺設備的電源線，在整套設備後方的纜線總數量，將相當驚人。

而M1000e透過整合的機箱、網路模組，以及CMC管理介面，大幅減少伺服器、儲存與網路設備之間連接所需的纜線，也大幅減少管理負擔。文⊙林柏凱

Dell刀鋒機箱硬體拆機大檢驗

Dell的刀鋒伺服器，是由M1000e機箱、伺服器節點、網路模組，以及EqualLogic儲存陣列所組成。其中，伺服器節點尺寸有全高、半高，以及目前刀鋒伺服器中最小的四分之一高，如果採用這種伺服器節點，可達到32臺2路伺服器節點的超高密度

1 半高伺服器節點

採用半高尺寸的伺服器節點模組，最多可在10U的M1000e機箱中，安裝16臺伺服器節點。

尺寸為目前這類半高的伺服器節點型號，以及支援的處理器平臺相當多，包括採用Intel Xeon系列處理器的M610、M620、M710HD，以及目前最新的M520，而AMD Opteron系列處理器的則有M605。

圖中是屬於前2代的M600，主要採用Intel Xeon 5000系列處理器，內建8個記憶體插槽，並可安裝2臺2.5吋硬碟。而最新推出的M620節點則是採用Xeon E5-2600系列處理器，內建24個記憶體插槽，最大容量可達768GB，並可安裝2臺2.5吋硬碟或固態硬碟。

Dell刀鋒伺服器節點在前後代的差異，主要是採用不同世代的處理器，例如Intel Xeon 5000系列與E5-2600系列，也因為處理器所支援的記憶體容量不同，可安裝的記憶體插槽數量也不同。

M600

2 全高伺服器節點

Dell刀鋒伺服器中，全高的伺服器節點型號也相當豐富，包括採用Intel Xeon處理器的620x 、M710、M820、M910，以及搭配AMD Opteron處理器的M805與M905。與半高節點之間最大的差異，在於它的內部空間是半高節點的一倍，因此可安裝更多的處理器或記憶體，甚至加裝全高的PCIe介面裝置。

在全高的伺服器節點中，比較特別的就是可額外安裝PCIe介面卡的M610x，這個節點和半高的M610規格其實一樣，都是採用Intel Xeon 5500或5600系列處理器，內建12個記憶體插槽。M610與M610x唯一的差別，就在於後者的內部空間較大，並內建2個PCIe x16插槽，且可搭配Nvidia M2050、M2070與M2090，或是AMD FirePro 7800P等GPU運算卡。

M905

3 四分之一高伺服器節點

而Dell在伺服器節點型號和其他廠商不同之處，在於提供體積更小的選擇：四分之一高的刀鋒伺服器，以最新的M420為例，是目前刀鋒伺服器中，體積最小的節點，高度只有四分之一高，因此整臺10U機箱內，一共可安裝多臺32臺伺服器。而且這個節點的體積雖然小，但它居然還可做到採用2路的架構，而且是採用Intel Xeon E5-2400系列處理器，如果以處理器數量來看，整臺刀鋒機箱若插滿32臺M420，一共有多達64顆處理器（2 × 32），再以E5-2400系列處理器最多內建8核心來看，整臺刀鋒一共有512個處理器核心。

對需要大量伺服器的環境而言，在10U的機架空間中，還不到一座機櫃的容量，即可擁有32臺伺服器。

M420

4 EqualLogic磁碟陣列

M1000e刀鋒機箱可安裝EqualLogic磁碟陣列，因此這臺10U大小的設備，就包含了伺服器、儲存與網路設備。
而且，EqualLogic PS-M4110 iSCSI本身就是功能完整，可獨立運作的儲存設備，而不是磁碟擴充設備。在規格上，PS-M4110可安裝2臺支援熱抽換及備援的控制器，每個控制器分別內建2GB記憶體，兩臺協同運作時就一共有4GB快取記憶體。而每臺PS-M4110最多都可安裝14臺2.5吋的SAS硬碟或固態硬碟。

在操作上，PS-M4110的前方面板，有每臺硬碟的狀態燈號顯示，而且，即使PS-M4110正在運作，這個儲存節點也可像抽屜一樣拉出，不需關機，可直接熱抽換控制器或硬碟，維護系統時很簡便。

PS-M4110

5 資訊面板

資訊面板

在M1000e機身的前端，和Dell大多數的PowerEdge伺服器一樣，都有一塊資訊面板，不過，和一般機架式伺服器不同的地方，在於M1000e的資訊面板，可完整顯示整臺刀鋒機箱中每個節點的運作狀態。

檢視刀鋒機箱詳細資訊

選擇刀鋒詳細資訊之後，資訊面板可以顯示目前機箱的溫度、耗電量與管理控制器（Chassis Management Controller，CMC）的運作狀態。

可針對個別節點與整臺機箱

進入資訊面板之後，一共有三個選項，包括面板本身設定、節點資訊，以及機箱資訊等，透過畫面旁的方向鍵選擇，並點選確定，就可檢視細節資訊。

檢視單一節點詳細資訊
透過面板旁的方向鍵，選擇欲檢視的節點之後，即可看到每個節點的狀態，如果有任何錯誤訊息出現，管理者都可直接檢視內容。

檢視機箱後方各元件狀態
資訊面板同樣可檢視機身後方元件，包括機箱控制器、iKVM節點、風扇，以及電源供應器，這時不必點選，可透過燈號即時了解狀態。

Dell刀鋒機箱背面檢視

1 機箱管理控制器

主要用於M1000e機箱的管理控制器（Chassis Management Controller，CMC），可同時與每臺刀鋒伺服器節點內建的遠端存取控制器（iDRAC）連接，IT人員可透過登入其中的網頁操作介面，同時監控與管理機箱與全部的節點。

另外，在同時建置多臺M1000e刀鋒伺服器機箱的環境下，IT人員也可透過菊花鏈的方式，將最多9臺刀鋒機箱串接起來統合管理，因此CMC模組上目前有2個網路埠，分別用於與單臺刀鋒伺服器的連線，以及與其他M1000e機箱串接的STK埠。每臺1000e機箱還可選擇安裝第二臺CMC模組，以便相互備援。

2 iKVM

提供KVM over IP功能的iKVM模組，是屬於選購模組，內建1個VGA視訊埠、2個USB埠，以及1個GbE網路埠，能直接連鍵盤、滑鼠和螢幕。透過iKVM模組，IT人員可從遠端連接M1000e機箱登入操作。然而，這個模組和CMC不同的地方是，每臺刀鋒機箱只能安裝1組iKVM模組。此外，M1000e機身正面也內建了2個USB埠，以及1個VGA視訊埠，在網路中斷的狀況下，可從這裡插上鍵盤、滑鼠與螢幕，以便直接連刀鋒機箱。

3 散熱風扇

每臺M1000e的機箱後方，一共可安裝9臺散熱風扇，主要是針對機箱前方的伺服器與儲存節點散熱，並沒有針對後方的網路、CMC與iKVM模組額外設計散熱風扇。

這些風扇的放置方式一共分為3排，且每排有3臺，分別位於機箱後方的左、右兩側與正中央，能均勻地將刀鋒機箱內的熱氣往後方送出。

4 電源供應器

這臺刀鋒伺服器一共可安裝6臺電源供應器，而且全部配置於機箱背面的最底層，這些電源供應器當中，每臺的供電量可高達2700瓦，且支援3+3、2+2、2+1、3+1、4+2和5+1等備援模式。同時，M1000e機箱支援動態電源切換（Dynamic Power Supply Engagement）功能，可提升運作中電源供應器的使用效率，並讓低負載的電源供應器進入待機模式，以減少不必要的電力損耗。

5 網路模組

M1000e的機箱後方網路模組選擇相當多元，包括乙太網路、光纖，以及InfiniBand等3大類，機型超過10種。其中，乙太網路的部份，還可分為GbE與10GbE等兩種規格。在每一臺M1000e後方插槽，一共可安裝6臺網路模組，且分為左右兩邊各3臺，並支援備援的功能。

透視Dell刀鋒伺服器管理核心：CMC

Dell機箱管理控制器（CMC）的主要功能，是收集M1000e機箱的運作狀態資訊之外，也可即時監控與記錄內接的每臺伺服器、儲存陣列、網路模組，以及電源與風扇等節點的詳細狀態，另外還可協助管理人員快速建置與部署伺服器

1 總覽機箱內所有的模組

登入CMC網頁管理介面，可在側邊欄看到目前所有連接在M1000e機箱的所有伺服器與儲存陣列，以及機箱後方的風扇、電源供應器與iKVM等節點狀態。

透過圖示的燈號，管理人員可以即時了解每個節點的運作狀態。而點選節點之後，也會呈現每個伺服器或儲存陣列的型號、名稱、插槽位置，以及運作狀態等資訊。

2 呈現硬體運作記錄

透過點選圖示，可即時了解刀鋒伺服器機箱上每個節點的狀態，IT人員也可以透過Log記錄檔，了解整臺刀鋒伺服器的運作狀態與歷程。

Log的記錄內容相當詳細，以此圖為例，所出現的警告圖示，是因為我們將部分節點停機，並抽離M1000e機箱所出現的警告；而將這些伺服器節點安裝回刀鋒機箱之後，CMC同樣會有詳細的紀錄，提供刀鋒伺服器系統完整的運作記錄。

3 檢視機箱與節點溫度

刀鋒伺服器因為節點的密度比一般機架式伺服器高，而且所採用的處理器效能，也比一些強調高密度的微型伺服器高出許多，因此在散熱的設計與監控上，格外重要。

而Dell CMC本身有溫度監控介面，因此，IT人員可從CMC的網頁管理介面，觀察目前M1000e刀鋒機箱、每個伺服器，以及PS-M4110儲存陣列的運作溫度，並會列出每個節點型號、現在運作溫度，以及最高溫度等，作為管理人員判斷系統穩定度的資訊參考。

4 可設定警告通知

CMC在任何伺服器、儲存陣列，或機箱後方的網路或風扇等節點發生問題，或是有任何不正常的狀況時，IT人員可設定以電子郵件通知管理者。

這功能在多數機房設備都可以找到，但是對一個機箱就可容納8臺、16臺，甚至32臺伺服器節點的刀鋒伺服器而言，顯得格外重要。而且管理人員收到系統警告通知後，也可透過網路直接登入CMC，檢查系統狀態。

5 提供韌體更新功能

在伺服器、網路、iKVM等節點，有新推出的韌體時，可透過CMC內建的更新功能（Update），將節點的韌體升級到最新版本。

在這個功能中，可更新的內容包括CMC本身、伺服器節點內建的iDRAC、BIOS、作業系統驅動程式、磁碟陣列控制器，以及網路模組等。

6 內建系統建置精靈工具

機箱管理控制器CMC要提供硬體的監控與記錄功能，同時提供輔助系統部署的精靈工具，讓IT人員可快速建置伺服器系統。

CMC的硬體設定選項中，也提供了系統快速部署與建置的精靈工具，同時，它也有硬體清單，以及清除設定檔並回復原廠設定等項目。

步驟1 建立磁碟陣列
因為目前M1000e的所有刀鋒節點都可安裝2臺硬碟，包括僅有四分之一高的M420，所以安裝作業系統之前可以先設定伺服器節點的磁碟陣列模式，接著再選擇作業系統。

步驟2 選擇安裝的作業系統
支援的作業系統方面，和一般機架式伺服器相同，只要是目前x86平臺的伺服器作業系統都可安裝，包括Windows Server、Red Hat、SuSE、VMware ESXi與Xen等。

步驟3 選擇開機模式
我們也可以選擇作業系統支援的開機設定模式，包括UEFI及傳統的BIOS，在作業系統建置精靈設定完畢之後，也會將這些設定一併寫入所選開機模式中，減少手動選擇的次數。

步驟4 選擇作業系統安裝來源
CMC安裝OS的檔案來源，可以是遠端操控的個人電腦或伺服器的光碟、外接磁碟，或是虛擬光碟機。只要選擇安裝的路徑，並符合上一步所選的作業系統，就可安裝。

步驟5 完成系統建置
完成前面4個步驟，即可自動設定與建置系統，之後，管理人員可透過，查看目前伺服器節點的資訊狀態，也能使用遠端連線，遙控伺服器節點的電源開關，以及遠端操作系統。

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