【IT168 专稿】“高计算密度、资源整合、易管理、低功耗”等是刀片服务器的天然优势，近两年，刀片服务器在国内外都取得了快速的发展，产品多样化与用户的广泛接受使得这个市场愈加繁荣。在经济环境不确定的今天，刀片更是成为服务器市场中增长速度最快的一种产品，在许多计算中心和数据中心都开始得到大面积采用。
今年是IT168网站成立十周年，值此之际，IT168服务器频道推出了系列回顾性文章，以梳理服务器产业过去的风风雨雨，从而帮助大家对那些如同璀璨明星一样的企业和产品有了一个历史性的认知和把握。本文回顾了刀片服务器自2000年诞生以来其产品技术不断发展变迁的历程。
回顾系列：
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认识刀片服务器
在回顾刀片服务器的历史之前，首先让我们对这个与塔式、机架式或机柜式服务器都不一样的产品有一个全局性的认识。
刀片服务器其实是一种采用模块化设计的“精简版”服务器，为了尽量少占用机柜空间而进行了优化。整个刀片系统由刀片机箱和刀片设备组成。刀片机箱（enclosure/ chassis）可容纳多个刀片服务器，它同时提供了共享的电源、冷却、网络及各种互连和管理组件。当然，不同刀片厂商在刀片和机箱里面添加哪些组件，有着不一样的设计思想。
高密度是刀片最主要的优势之一。我们知道，在标准的高42U、宽19英寸的服务器机柜中，1U（高1.75英寸）规定了任何设备的最小尺寸，对于机架式设备的安装台数有着严格的限制，比如最多放24台1U的机架服务器。而刀片计算的主要优点就在于消除了这种限制，截至2009年，通过刀片系统，一个机柜可实现容纳128个独立服务器的超高密度！
戴尔的刀片服务器
1）服务器刀片
跟理论上的图灵机相比，一台现代意义上的计算机只需要几样东西：I/O用来读取命令和数据，同时传送最后的计算结果；处理器用来执行这些命令，对数据进行计算处理；内存则用来存储中间结果。但实际上，到目前为止，要让计算机系统正常运转，还需要其他部件的支撑，如电源、硬盘、网络、人机交互设备（键盘、显示器、鼠标）等等，这些部件不仅占用空间，会产生热量，也增加了系统不稳定的因素。
刀片服务器的出现则在一定程度上作了修正，比如，有些部件实现了共享化（如电源），有些实现了虚拟化（如iSCSI存储可以通过IP实现远程控制），有些则完成被摒弃掉了（如串行接口）。在理论上，随着刀片服务器本身变得越来越简单，其体积会越来越小，制造成本也会越来越低。
惠普的计算刀片内部结构
2）刀片机箱
对于普通的服务器系统来说，机箱往往承担了一些非核心的计算服务，如电源、风扇等，其使用的组件也往往个头、发热量比较大，而且是每台计算机中都会配置相应的组件，利用率也不高。而对于刀片服务器系统而言，通过将这些组件集中在机箱里并供多个计算刀片共享，则可以大大提高共享部件的使用效率。当然，对于不同厂商来说，刀片机箱的规格也是大相径庭。
3）电源
由于刀片服务器需要工作在某个范围的直流电压中，但电力公司输送的却是交流电，而且电压高于计算机内部组件所需的电压，于是，为了实现交直流电和电压的转换，需要一个或多个PSU。同时，为了确保某一个电源的故障不影响计算机系统的运行，即便是入门级服务器也会配有冗余电源，而这也会进一步增加系统的体积和发热量。
一般而言，刀片机箱的电源是由所有刀片服务器共享的。它可以是刀片机箱中的一个电源模块，也可以是独立的专用PSU系统，为多个机箱供直流电。后者可以在保证电力的同时，减少PSU的数量。随着刀片服务器越来越普及，机架式的UPS也开始受到更多欢迎，甚至还有一些专门针对刀片服务器的UPS出现，如BladeUPS。
4）冷却散热
在刀片服务器的运行过程中，电气组件和机械组件都会生成热量，这些热量必须得到妥善处置，才能保证各组件正常工作。与大多数计算系统一样，绝大多数的刀片机箱都是通过风扇来散热。但在设计高性能计算机系统时有一个问题经常被低估，那就是系统生成的热量与风扇散热功能之间的矛盾。
一方面，由于刀片服务器在机箱中共享电源和冷却模块，这意味着它生成的热量不如传统服务器多。但另一方面，由于刀片服务器一般部署的密度更高，当机柜中的刀片服务器数量超过一半时，就开始需要更大的散热效果，对于早期的刀片为说，这点更加明显。实践证明，一个满配刀片的机柜比满配1U机架服务器的机柜需要更多的散热能力，毕竟前者可以在相同空间里装入128个刀片服务器，而后者只有42台机器。
于是，我们看到，一些比较新的刀片机箱为此采用了高速可调节风扇，可以根据系统要求来调控冷却效果，甚至有些还动用了液冷系统。
5）网络
刀片服务器中集成的网络接口速度越来越高，而且相当大部分还有更好的可扩展性，可以支持更快、更有弹性的网络，同时支持不同的介质，如铜缆和光纤。但这也使得刀片服务器在设计和制造时增加了成本，同时占用了一些空间，并导致系统复杂度的增加。一般来说，高速网络拓扑结构往往需要昂贵的集成电路和介质来实现，但实际上，大多数的计算机都很难充分利用到所有这些带宽。
刀片机箱提供了一条或多条与刀片相连接的网络总线，或者在一个地方单独提供这些端口（而不是在每个计算机机箱都提供一个端口），或者把这些端口合并成数量较少的端口，从而降低连接每个设备的成本。可用端口可能出现在机箱中，也可能出现在网络刀片中。从功能上来说，刀片机箱分两种网络模块：交换模块或直通模块。
6）存储
虽然计算机一般使用硬盘来存储操作系统、应用程序和数据，但这些内容未必要存储在本地。在企业计算环境，更多是连接到外部存储，连接方式如FireWire、SATA、E-SATA SCSI、DAS、光纤通道和iSCSI等。这些接口甚至不一定做在计算刀片上面，可以集中做在机箱里，或者通过其他专门的存储刀片来实现。由于现在的刀片还可以通过SAN来启动，所以甚至可以实现无盘刀片的设计，这种无盘刀片可以配置更多的内存容量或CPU，从而可以更好地满足内存密集型或计算密集型的应用。鉴于刀片存储的方式很多，因此，在选择刀片服务器时要对不同厂商的产品进行比较，根据自己的需要选择是否需要内部存储。
惠普的存储刀片服务器
7）一切刀片化
跟当年机架服务器一样，刀片服务器也提供了一种新的机箱标准。今天，不仅服务器可以做成刀片的样子，其他设备也同样可以，甚至惠普提出了“blade everything”的口号，于是我们看有刀片式的存储，也有刀片式的交换机、刀片式的路由器、刀片式的管理模块、刀片式工作站、刀片式PC等等。比如，对于那些特别强调本地存储的用户来说，就可以选购那种存储刀片安装到机箱中去，以扩大本地存储的容量。
8）应用
对于一些特定的应用场合，刀片服务器是非常适合的，比如WEB主机托管、集群计算等。由于单个刀片通常可以实现热插拔，维护扩容都比较方便，所以在这些场合中，通过增加更多的CPU、内存和I/O带宽，刀片服务器也可以随之处理更大、更多样的工作负载。
虽然在理论上，刀片服务器支持开放、跨厂商的解决方案，但实际上，到2009年为止，要想避免麻烦，你最好还是从同一个厂商那里采购刀片及相应的管理工具。当然，随着刀片服务器技术的标准化进程，用户在市场上的选择也会越来越多，比如今年就已经有多家第三方软件厂商开始进入进个新兴的领域。
不过，刀片服务器并不能解决所有的计算问题。你可以把它们看成是一种产品化的服务器集群（server farm），同时借鉴了大型机的封装形式、冷却和电源技术。对于规模非常庞大的计算任务来说，一方面需要刀片服务器组成大型集群，但另一方面，由于刀片服务器的电源密度很高，所以对机房的散热、通风、空调都会带来全新的挑战。
在了解了刀片服务器的基本概念和构成之后，下面让我们一起来回顾刀片服务器的发展历史吧。
