IBM Flex Systems 刀鋒機箱硬體拆機大檢驗

在IBM PureSystems的家族系列產品中，核心的硬體就是Flex System Enterprise Chassis機箱（FSEC），這個外觀看起來和刀鋒伺服器很像的機箱高度為10U，一共可安裝14個半寬或7個全寬的計算節點（Compute Node），也就是伺服器節點，而且這個機箱還可安裝在標準42U高度的機櫃中。

與過往的刀鋒伺服器不同的，是FSEC將過去的7U、9U與12U等尺寸，統一成10U一種，而節點的安裝方式也從直向改為橫向，且分為半寬與全寬、1U與2U高度等多種規格，在節點空間的配置上多了較多的彈性。

雖然FSEC的尺寸為10U，如果以一般機架式伺服器與雙胞胎伺服器的規格來看，可安裝的節點數量應該有10臺全寬，或是20臺半寬的伺服器節點，但實際上這個機箱內只能安裝7臺全寬，或是14臺半寬的計算點。

會有這樣的狀況，主要是因為這臺機箱可安裝的節點尺寸，高於一般1U伺服器，因此在節點內部的空間，可以擁有比一般機架式伺服器更多的空間。

最特別的，就是這個機箱與機櫃連接之後，還可串接第二臺、第三臺，最多可在機櫃中裝上4臺。而這些42U的機櫃還可橫向延伸，持續串接第二、第三櫃，最多可串接4櫃，也就是一共可連接16臺。

就是在這樣串接的模式下，只要有一個FSM管理節點，就可以管理全部的計算節點，因此在管理上並不會因為節點數量過多，而造成管理上的負擔。

機箱可互相串接，並可透過單一管理模組管理，具高度延展性

從FSEC可以多個機箱串接的特性，可看出這套系統的延展性相當高，可以從最少兩個節點（包含一個FSM節點），到最多4個42U機櫃的224個計算節點，數量相當多。

而節點上可以搭配的處理器，大致可分為3種系列，分別是Intel Xeon E5-2400、E5-2600與E5-4600，以及Power 7與7+系列處理器。

如果每個節點都安裝2顆8核心的Xeon E5-2600處理器，一臺Flex System Enterprise機箱就有多達224個處理器核心，一個機櫃搭配4臺FSEC就有896個核心，1792個執行緒，這樣的數量是相當驚人的。

機箱可結合不同性質的節點使用

在FSEC機箱上可搭配的節點種類相當多種，可分為計算節點、擴充節點、管理節點、儲存節點等4種。

計算節點（Compute Node）

依處理器平臺差異，PureFlex System可使用的計算節點可分為兩種︰搭配Intel Xeon E5系列處理器的x系列，以及使用IBM Power 7處理器的p系列，支援的處理器上，則分別包括Intel Xeon E5-2400、E5-2600、E5-4600，以及IBM Power 7與7+系列。另外，在尺寸上，計算節點可分為全寬與半寬兩種，半寬的機種是搭配2顆處理器的2路伺服器節點，而全寬的則是4路伺服器節點。

擴充節點（Expansion Node）

FESC支援的擴充節點規格，分為儲存擴充節點（Storage Expansion Node，SEN）與PCIe擴充節點（PCIe Expansion Node，PEN）兩種，目前僅能加裝在半寬x系列計算節點上，包括x220與x240。

管理節點（Flex System Manager，FSM）

管理節點本身，就是一臺基於計算節點x240，搭配專用韌體與硬體所設計的應用伺服器，主要功能就是管理與設定整座機箱上所有節點。在硬體規格上，它採用Intel Xeon E5-2650處理器，安裝8支4GB記憶體，搭配LSI SAS控制晶片，並有1臺可支援熱抽換的2.5吋1TB硬碟，以及2臺1.8吋200GB的固態硬碟。

儲存節點（Storage Node）

FSEC可搭配的儲存節點稱為Flex System V7000，磁碟規格全部採用2.5吋，而容量的選擇上，提供了包括146GB、300GB、500GB、600GB、900GB與1TB等容量的SAS硬碟，如果需要更高傳輸效能，還可選擇200GB或400GB容量的固態硬碟。而同樣是V7000這個型號，IBM另外還有設備機型，是可安裝在一般42U全高的機櫃中的Storewize V7000，在型號上很相近，兩者可能容易產生混淆。

背後元件同樣採用模組化設計

在Flex System Enterprise Chassis 機箱的背面，也同樣採用模組化的設計，包括電源供應器、風扇，以及網路模組，以及機箱管理模組（Chassis Management Module，CMM）等，而且都可做到1+1或N+1備援，目的就是確保系統可以持續且穩定的運作。

網路模組

其中，最重要的就是網路模組，除了常見的Ethernet網路模組之外，還有光纖、FCoE，以及InfiniBand等模組可更換。而且最特別的，就是這些網路模組也都能做到兩兩備援，確保網路可持續暢通，不會因為模組損壞，就讓系統停擺。在網路模組可安裝的數量上，FSEC的機背一共可安裝4組，而且它們的排列方式，可分為左右兩組，互相備援。

風扇

FSEC使用的裝置分為針對前方計算節點散熱的風扇，以及後方模組專用的風扇。這些風扇雖然都是安裝在機身後方，散熱所針對的裝置或元件卻是不同的。

在機箱後方可安裝8臺直徑80公釐的風扇，主要是用於機箱前方所有計算、儲存與管理節點的散熱。而上方另外還有兩臺內建2顆40公釐的風扇，是針對機箱後方元件的散熱。將散熱風扇分成這兩種，目的就是確保前方計算節點可維持穩定的工作溫度之外，也可讓位於機箱後方的電源供應器與網路模組等元件不會過熱。

雖然這些大小不同的風扇是用於不同元件的散熱，但是它們有幾個共通設計，例如支援熱抽換，且將風扇取下之後，會有機箱隔板將原本風扇的位置阻隔，避免風扇節點抽出之後，因為機箱影響機箱風洞的完整性，而影響整體的散熱效果。

此外，在FSEC機箱的背面，另一個比較特別的，就是它還有針對風扇的管理模組（Fan Logic module），可設定風扇的行為，例如轉速的控制。

整體來看，這一臺10U大小的Flex System Enterprise Chassis機箱，結合了前方的各種計算、儲存與管理節點，再搭配機箱後方的網路模組、電源供應器模組、風扇沒組，以及機箱管理模組等，幾乎就等同於一個傳統機櫃，甚至一個小型機房所包含的所有基礎設施。

(1) 計算節點x220＋儲存擴充節點

採用2顆Intel Xeon E5-2400系列處理器的Flex System x220，內建12個記憶體插槽，最大記憶體容量為384GB，前方面板內建2個支援熱抽換的2.5吋硬碟，且可選用8臺1.8吋的固態硬碟，而安裝的位置則是在記憶體插槽的上方。

另外連接在x220計算節點旁的，是儲存擴充模組，最多可額外安裝12臺2.5吋硬碟。

(2) 計算節點x220＋PCIe擴充節點

除了儲存擴充節點之外，還可加裝PCIe擴充模組，裡面可搭配PCIe 固態硬碟與繪圖卡。比較特別的是，PCIe固態硬碟的規格上，一共有640GB、1.2TB、1.28TB，以及最高2.4TB等，共4種容量選擇，除了可擴充容量之外，還可透過PCIe與固態硬碟的高速傳輸與存取，提升資料存取效能。

在繪圖卡的部份，目前IBM Flex System的PCIe擴充模組可加裝Nvidia Tesla M2090專業繪圖卡，提供計算節點額外的GPU運算能力。

(3) 計算節點x440

採用全寬設計的Flex System x440計算節點，可安裝4顆Intel Xeon E5-4600系列處理器，內建多達48個記憶體插槽，最大記憶體可達1.5TB，前方面板可安裝2臺支援熱抽換的2.5吋硬碟，並可加裝8臺1.8吋固態硬碟。

(4 計算節點p460

採用全寬，且內建4顆Power 7處理器的p460計算節點，內建36個記憶體插槽，最大記憶體容量可達1TB，而硬碟的部份則和採用Intel Xeon系列處理器的計算節點有相當大的差異，例如同樣為2臺2.5吋或1.8吋硬碟，但不支援熱抽換，因此前方面板並沒有任何硬碟的插槽，外觀上有很大的差別。

(5) 管理節點

可管理整臺FSEC機箱的FSM節點，其實就是一臺管理應用伺服器，採用半寬的節點，裡面搭配1顆Intel Xeon E5-2650處理器，內建32GB記憶體，並搭配1臺1TB的2.5吋的6GB SATA硬碟，以及2臺200GB 1.8吋固態硬碟。

Flex System Enterprise Chassis機箱超圖解（背面）

機箱的背面也同樣採用模組化設計，可安裝的模組包括電源供應器、前方節點散熱風扇、機箱元件散熱風扇、風扇邏輯管理模組、網路模組，以及機箱管理模組，全部支援熱抽換與備援。

(1) 2500瓦電源供應器

Flex System Enterprise機箱最多可安裝6臺電源供應器，每一臺供電量都高達2500瓦，符合80＋白金認證，並且支援熱抽換。

(2) 乙太網路交換器模組EN2092

FSEC可搭配EN2092 1Gb網路模組，內建了20個1GbE網路埠，下方還有選配的4個10Gb網路埠，另外還有提供10Gb的EN4093與EN4093R網路模組，內建42個內部10Gb網路埠、以及22個外部網路埠，並且還可與另一個網路模組互相做備援。

而網路模組的安裝和機箱管理節點一樣都是直向，且不論內建的網路埠數量多寡，高度將近10U。

(3) 針對計算節點散熱的風扇

最多可安裝8臺尺寸為80公釐，支援熱抽換的散熱風扇，主要是針對前方計算節點提供散熱能力，而且在抽取之後，機箱還會有隔板將風扇原本的位置阻隔，避免產生亂流，降低整體散熱效果。

(4) 風扇邏輯管理模組

這個模組是用於風扇與機箱之間的溝通，也就是風扇管理模組可透過機箱管理模組（CMM）設定，來決定風扇的執行方式，例如轉速。

因為這個模組相對於其他元件顯得相當小，在機箱後方很容易被忽略。

(5) 機箱管理模組

提供單一機箱管理的CMM，並提供鍵盤、影像與滑鼠的操控訊號到機箱內。和其他機箱後方的元件一樣，同樣可安裝2個管理模組，以達到備援的作用。

由於CMM是透過網頁登入的管理介面，因此上方也有1個GbE網路埠，另外還有1個USB與Mini USB埠，就像電腦的COM埠一樣，系統管理人員也可以直接連接這個模組進行設定。

(6) 光纖交換器模組FC3171

型號為FC3171的SAN交換器，內建6個採用光纖傳輸埠，且提供8Gbps傳輸速度，另外還有型號為FC5022的SAN交換器，內建實體光纖埠數量有基本12埠、24埠兩種機型的交換器模組，可提供最高16Gbps的傳輸速度。而且這些網路模組只要安裝了另一個相同的網路模組，還可做到備援，確保系統可持續運作。

(7) 機背模組專用風扇

機箱後方，共可安裝2臺同樣支援熱抽換，尺寸為40公釐的散熱風扇，和其他針對前方計算節點的風扇不同，主要是替機箱節點後方的元件散熱用。

因此它所散熱的元件不是前方的計算節點，因此在風扇的前方有特殊設計的導風罩，將機箱後方元件的熱氣，透過環繞在機箱周圍的氣流渠道，導送到風扇並吹出。