雙胞胎伺服器的應用環境與特性

在企業伺服器的應用上，常見的是機架式伺服器，其次是直立式伺服器，而刀鋒伺服器雖然推出很多年了，但普及程度還是很有限，於是開始有廠商把腦筋動到了機架式與刀鋒混合式的作法，那就是雙胞胎（多主機板）伺服器（Twin Server）。

與刀鋒伺服器類似，但這類伺服器並不需要專用的刀鋒機箱，直接採用一般機架式伺服器的外觀，並且讓原本僅能安裝一臺伺服器的1U、2U，或4U的機櫃，可在相同空間中容納更多臺，甚至雙倍數量的伺服器，在機房空間受限制的環境中非常適合。

另外，雖然同樣在機箱內安裝多臺伺服器，雙胞胎伺服器與刀鋒伺服器最大的不同，在於管理的方式不同。

刀鋒伺服器的管理，是透過機箱內建的交換器整合，在管理上可視為一臺伺服器，而雙胞胎伺服器因為每節點都是獨立運作，彼此之間並沒有關連性。例如一臺雙節點的伺服器，雖然使用相同的機箱，甚至是共用電源供應器與風扇，不過因為他們的作業系統之間沒有任何關連性，因此可將他們視為2臺獨立運作的伺服器。

在處理器方面，這類機種大多數都採用2路的架構，也就是在一張主機板上安裝2顆處理器，以維持每節點基本的運算效能，除此之外，也有單路與4路等設計，不過比較少見。

內建的記憶體插槽數量上，則因為多數的雙胞胎伺服器主機板都採用半寬的設計，也就是主機板的大小比一般伺服器還小，因此記憶體插槽都比較少。

例如本次測試的4臺伺服器中，就有3臺的主機板採用半寬的設計，像華碩RS700D、Dell C6100與泰安B7018Y190，他們都內建12個記憶體插槽，支援最大容量為96GB；而本次唯一採用全寬節點的HP SL165z G7，則是每節點都內建24個記憶體插槽，可明顯主機板大小與記憶體插槽數量之間的關係。

雙胞胎伺服器的應用環境與特性

雖然，許多伺服器廠商都有雙胞胎伺服器的產品，但是就像刀鋒伺服器，彼此之間並沒有通用的規格，也就是說一旦買了某一家的刀鋒伺服器，之後就必須購買該廠商的刀鋒模組，而這類情況在雙胞胎伺服器也是如此。因此，這類型伺服器在設計上，雖然許多地方都大同小異，例如大多都採用半寬的主機板、獨立的操作面板，且每節點都獨立運作，不過彼此之間並不相容，而且差異很大。依照本次測試的4臺伺服器，大致可分為三種應用環境，第一種是單純的需要多臺伺服器的高密度使用環境；第二種是為了提升電源使用率而導入；第三種是由多節點串接，適用於網格運算的高效能運算（High Performance Computing，HPC）等。

高密度使用環境

不分國內外，目前有越來越多伺服器廠商，開始推出多節點的伺服器。在機構設計上，這類型伺服器大多將內接節點的主機板寬度，設計為僅有一般主機板寬度的一半，而機箱外殼都採用一般機架式的設計，因此可將這類伺服器置入機架中，與一般伺服器擺放在一起。

由於這類伺服器的主機板寬度僅有一般主機板的一半，因此主機板上可連接的記憶體、PCIe擴充介面，甚至磁碟陣列控制卡等，都少於一般伺服器。因此這種雙胞胎伺服器，適合用於需要多臺伺服器，但是儲存容量不需要多、擴充性的要求也較低的環境。

例如泰安的B7018Y190，只有12個記憶體插槽，記憶體最大容量為96GB；而硬碟的儲存空間在硬碟容量上，每節點最多可安裝4臺2.5吋硬碟，不過主機板上僅有一個PCIe擴充埠，且在1U的機箱高度中，即使加裝了橫向轉接卡，仍然只能加裝半高的擴充卡。因此可看出這類機種在擴充能力上比較受限制。不過，多主機板伺服器的優勢，在於相同的機櫃空間中，可架設更多的臺伺服器，就如同虛擬機器一般，但差別在於前者是實體，後者則是以虛擬為主。而且在建構這種多伺服器的環境，對於目前不打算導入虛擬化卻要做到機房整併較適合，此技術門檻與花費較低，比較適合中小型企業，在有限的機房空間內，但是需要多臺伺服器的情況下使用。

提高電源使用率

在機構設計上，許多這類型伺服器都採共用的電源供應器，也就是機箱內多臺伺服器節點，電源都來自於機箱的電源供應器，而非獨立由自己供電。因此電源供應器就同時提供2或4，甚至更多節點的運作，因此一般這類機種都採用支援熱抽換，且可1+1備援的電源供應器，不過因為多節點的架構，整臺設備的處理器數量與記憶體數量，可能是一般單臺伺服器的數倍，因此耗電量也比單一伺服器更高，因此電源供應器的瓦數一般都比較大，例如華碩RS700D的770瓦、Dell C6100的1100瓦，以及HP SL165z G7的1200瓦。

另外，除了這些電源供應器之外，廠商還提供了多種不同供電量的電源供應器，以方便使用者依照使用環境，選擇適當瓦數的電源供應器。

比較特殊的，就是HP的SL系列，這系列的機箱除了可安裝1+1備援的電源供應器之外，還可安裝最多4個電源供應器，可達到3+1的備援，也就是說，安裝的4個電源供應器可允許其中1個停止運作，留其餘3個提供機箱內所有節點的運作。因為多個電源供應器同時運作，這樣做的好處，在於提供電源供應器的備援之外，可以穩定提供全部節點所需的電量。

不過，當我們實際測試之後發現，這類型伺服器中，採用共用電源供應器的機種，耗電量並不是累加的。例如僅啟動單一節點的Dell C6100，待機與伺服器滿載的耗電量分別是169瓦與243瓦，與一般2路伺服器相比略高了一些，但是在4節點全部啟動的狀態下，待機與滿載的耗電量分別是410瓦與622瓦，平均每節點待機的耗電量僅有102.5瓦，而處理器滿載僅有155.5瓦，比單一節點啟動時還省電。

同樣的，在採用AMD Opteron 6174處理器的HP SL165z G7也可發現同樣的狀況。單節點啟動時，待機與滿載的耗電量分別是163瓦與335瓦，而雙節點啟動時，則是317瓦與650瓦，可看出共用電源供應器的雙胞胎伺服器耗電量，並不是累加的，也可說是啟用節點越多，電源使用率越高。

高效能運算環境

除了上述適用情況與優點外，還有一種很特殊的使用情境：組成高效能運算，甚至超級電腦的高效能運算環境。

目前，全世界運算速度最快的前500大超級電腦，多數都是由多臺電腦所組成，透過例如InfiniBand等高速傳輸通道彼此連接，由數十臺甚至上千臺組成一個系統，並由系統中的各個節點分攤運算，因此這種使用環境，一般都是需要大量演算與模擬的石油探勘業者、氣象局或是學術單位等所使用。

而本次測試的機種中，HP SL165z G7即搭配1張4×QDR的InfiniBand卡，而華碩的RS700D雖然沒有內建這類晶片，不過他們也有內建DDR與QDR InfiniBand的RS702D與RS704D等機種。對這類針對HPC的機種來說，資料的儲存與磁碟陣列等保護資料的格式並不是很重要，因此它們可連接的硬碟數量相對的比較少，例如HP SL165z只能連接2臺3.5吋硬碟，而華碩RS700D則可安裝4臺2.5吋硬碟。

比較要注意的，透過網格連接的方式是可以組成高運算效能的超級電腦，不過是否善用系統內每臺伺服器的運算效能，則必須仰賴程式的設定，也就是說，程式在運算的分配設計上寫的好，才能完整發揮每一個節點的運算效能。

雖然這種伺服器單機售價非常高昂，不過它們的販售方式，一般也不是一臺一臺的賣，而是大量的採購，由多臺組成一個高速運算的系統，且倘若有任何節點損毀，透過多節點可快速抽取的特殊設計，只要將損壞的節點抽出，安插新的節點並重新啟動，即可與系統持續接軌，因此在如此大量需求的採購情況下，這類伺服器的價格又和單一產品不同。例如本次測試中，最貴的HP DL165z G7雙節點，加上z6000的機箱，建議售價竟高達159.5萬元。

硬體備援機制

除了上述這些雙胞胎伺服器，另外還有一種比較特殊的應用：硬體備援。

若單純以硬體規格來看，有些以容錯為號召的伺服器產品，也是內建2張主機板的伺服器，不過應用上，它是兩張主機板互相備援，且不僅是硬碟內存的資料可做鏡像備援，連硬體也都具有備援的保護機制。

這種伺服器主要目的是保護重要資料與系統，許多伺服器的服務都是不能停機，不容許短暫的維修或是重新啟動的狀態，因此除了上面的資料必須隨時受到保護之外，硬體元件也不能停止運作。就如同可1+1備援的電源供應器，在其中一個產生問題時，另一個能即時接手持續為系統提供電力。

換句話說，容錯伺服器提供了硬體備援的機制，例如處理器、記憶體，甚至任何一個會影響系統運作的元件產生問題，另一個備援的主機板便即時啟動，並且銜接服務，提供系統不間斷的服務。而這類應用，主要是金融業、或大眾運輸系統，例如高鐵的行車控制系統等，全都是不能夠允許出現任何差錯的服務。

目前推出這類伺服器的廠商，較常見的一家便是NEC Express5800 R320系列，而價格上，也比一般伺服器貴上許多，以這系列入門級的售價來看，大約需要90萬元。

各廠商節點安裝與設計差異大

雖然同樣都是雙胞胎伺服器，不過它們在機構設計、電源供應器的採用，甚至安裝方式都完全不同。

節點抽取與連接方式

本次測試的4臺伺服器中，每臺的節點抽取方式都不一樣，例如泰安的B7018Y190是由前方取出節點、Dell C6100是由後方抽出節點，HP SL165z G7則是從前方將全寬的節點取出，而華碩RS700D-E6/RS8的節點則是固定在機箱內，並無法抽取。

硬碟連接方式

這4臺伺服器中，Dell C6100的硬碟是連接在機箱上，而主機板可從機箱後方抽離，HP SL165z G7則是將硬碟內建在節點內部，因此如果必須更換硬碟，則必須將節點關機，並且從前方抽出才可更換，而華碩RS700D與泰安B7018Y190，則是連接在前方面板，不過由於B7018Y190內部的雙節點本身就是完整的一臺伺服器，Y190機箱的作用僅提供B7018節點的安裝空間，以及連接電源供應器，因此嚴格說起來，硬碟是與節點本身不可分離，而可以將主機板獨立抽離的機種，只有Dell C6100。硬碟與機箱結合，而不直接與節點連接的好處，在於與全寬的面板整合，可以置放更多的硬碟，例如C6100採用3.5吋硬碟時，每節點可連接3臺，若使用2.5吋硬碟模組，每節點則可連接多達6臺，比一般硬碟與節點連接的設計方式，可連接更多的硬碟。

共用與獨立電源供應器

在電源供應器方面，在一個機箱內，不論是1U、2U或4U等高度，由於這種伺服器內建許多伺服器節點，也就是同時有多臺伺服器在運作，為了確保這些系統不停機，因此一般都會採用可熱抽換與1+1備援的電源供應器。例如RS700D-E6/RS8、C6100與SL165z G7的電源供應器，都是支援熱抽換，且可互相備援。

而B7018Y190，因為伺服器節點全部都是獨立運作的，因此電源供應器雖然提供熱抽換模組，但是已沒空間做到支援1+1備援。

風扇大多不支援熱抽換

此外，在一般機架式伺服器中常見的熱抽換散熱風扇，在這類伺服器中很少見，而且即使有熱抽換的設計，在設計上也沒有採用熱抽換模組的設計，也就是我們在更換風扇時，除了將風扇提起之外，還必須將風扇與主機板連接的電源線移除才行。對照本次測試的4臺伺服器也印證了這個假設，這類伺服器很少採用這樣的設計，是因為要拆風扇，就不得不關機，才能抽出節點本身來更換；或者，當節點內的風扇產生問題，即使風扇支援熱抽換的功能，我們要將節點抽出，仍然必須先將系統關閉，因此風扇是否支援熱抽換的功能，也不是那麼重要。

而共用機箱的機種，例如Dell C6100的風扇，就是安裝在機箱，而非節點上，因此我們只要將機箱上蓋打開，就可看到4節點共用的4個風扇，不過要將它們移除，我們依然要將風扇與電源供應器連接的排線移除才可。

無法避免實體伺服器面臨的風險

雙胞胎伺服器，雖然在空間的應用上擁有更佳的彈性，但是卻也面臨這更高的風險。在管理上，因為雙胞胎伺服器內建多節點模組，代表實體伺服器的數量比以往更多，因此在管理上會比較不如虛擬化環境。

另一方面，由於空間限制，除了硬體備援的機種之外，其他機種對系統與資料保護的機制較少，在本次測試中，僅有HP DL165z採用的P212磁碟陣列卡可保護記憶體上的暫存資料。因此在發生狀況時，只能眼睜睜看著系統斷電，或是手動把伺服器關閉。也因為這樣的應用條件，因此我們建議，不要將關鍵服務的系統與重要資料擺放在這類型伺服器上，以免發生突發狀況時，被迫關閉系統或遺失重要資料。

全寬節點 VS 半寬節點

目前許多廠商都有雙胞胎伺服器的產品，不過彼此之間並沒有統一的規格，從圖中Dell、HP與泰安的伺服器節點中，我們就可明顯看出，在硬體設計上，它們的差異性很大。例如半寬的泰安B7018Y190節點模組上，除了沒有內建電源供應器之外，其他如硬碟與風扇等都安裝在主機板上；而Dell C6100的節點模組僅能安裝處理器與記憶體等，硬碟、風扇與電源供應器則是全部外接。

至於全寬的SL165z G7，則擁有最多的記憶體插槽與擴充埠，不過電源供應器與風扇都必須倚賴機箱的提供。

6家廠商的雙胞胎伺服器規格比較表

看大圖

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