回顧刀片伺服器自2000年誕生以來發展變遷歷程

認識HTTP://www.aliyun.com/zixun/aggregation/13737.html">刀片伺服器

在回顧刀片伺服器的歷史之前，首先讓我們對這個與塔式、機架式或機櫃式伺服器都不一樣的產品有一個全域性的認識。

刀片伺服器其實是一種採用模組化設計的「精簡版」伺服器，為了儘量少佔用機櫃空間而進行了優化。 整個刀片系統由刀片主機殼和刀片設備組成。 刀片主機殼（enclosure/ chassis）可容納多個刀片伺服器，它同時提供了共用的電源、冷卻、網路及各種互連和管理元件。 當然，不同刀片廠商在刀片和主機殼裡面添加哪些元件，有著不一樣的設計思想。

高密度是刀片最主要的優勢之一。 我們知道，在標準的高42U、寬19英寸的伺服器機櫃中，1U（高1.75英寸）規定了任何設備的最小尺寸，對於機架式設備的安裝台數有著嚴格的限制，比如最多放24台1U的機架伺服器。 而刀片計算的主要優點就在於消除了這種限制，截至2009年，通過刀片系統，一個機櫃可實現容納128個獨立伺服器的超高密度！

戴爾的刀片伺服器

1）伺服器刀片

跟理論上的圖靈機相比，一台現代意義上的電腦只需要幾樣東西：I/O用來讀取命令和資料，同時傳送最後的計算結果；處理器用來執行這些命令，對資料進行計算處理；記憶體則用來存儲中間結果。 但實際上，到目前為止，要讓電腦系統正常運轉，還需要其他部件的支撐，如電源、硬碟、網路、人機交互設備（鍵盤、顯示器、滑鼠）等等，這些部件不僅佔用空間，會產生熱量，也增加了系統不穩定的因素。

刀片伺服器的出現則在一定程度上作了修正，比如，有些部件實現了共用化（如電源），有些實現了虛擬化（如iSCSI存儲可以通過IP實現遠端控制），有些則完成被摒棄掉了（如序列介面）。 在理論上，隨著刀片伺服器本身變得越來越簡單，其體積會越來越小，製造成本也會越來越低。

惠普的計算刀片內部結構

2）刀片主機殼

對於普通的伺服器系統來說，主機殼往往承擔了一些非核心的計算服務，如電源、風扇等，其使用的元件也往往個頭、發熱量比較大，而且是每台電腦中都會配置相應的元件，利用率也不高。 而對於刀片伺服器系統而言，通過將這些元件集中在主機殼裡並供多個計算刀片共用，則可以大大提高共用部件的使用效率。 當然，對於不同廠商來說，刀片主機殼的規格也是大相徑庭。

3）電源

由於刀片伺服器需要工作在某個範圍的直流電壓中，但電力公司輸送的卻是交流電，而且電壓高於電腦內部元件所需的電壓，於是，為了實現交直流電和電壓的轉換，需要一個或多個PSU。 同時，為了確保某一個電源的故障不影響電腦系統的運行，即便是入門級伺服器也會配有冗余電源，而這也會進一步增加系統的體積和發熱量。

一般而言，刀片主機殼的電源是由所有刀片伺服器共用的。 它可以是刀片主機殼中的一個電源模組，也可以是獨立的專用PSU系統，為多個主機殼供直流電。 後者可以在保證電力的同時，減少PSU的數量。 隨著刀片伺服器越來越普及，機架式的UPS也開始受到更多歡迎，甚至還有一些專門針對刀片伺服器的UPS出現，如BladeUPS。

4）冷卻散熱

在刀片伺服器的運行過程中，電氣元件和機械元件都會生成熱量，這些熱量必須得到妥善處置，才能保證各元件正常工作。 與大多數計算系統一樣，絕大多數的刀片主機殼都是通過風扇來散熱。 但在設計高性能電腦系統時有一個問題經常被低估，那就是系統生成的熱量與風扇散熱功能之間的矛盾。

一方面，由於刀片伺服器在主機殼中共用電源和冷卻模組，這意味著它生成的熱量不如傳統伺服器多。 但另一方面，由於刀片伺服器一般部署的密度更高，當機櫃中的刀片伺服器數量超過一半時，就開始需要更大的散熱效果，對於早期的刀片為說，這點更加明顯。 實踐證明，一個滿配刀片的機櫃比滿配1U機架伺服器的機櫃需要更多的散熱能力，畢竟前者可以在相同空間裡裝入128個刀片伺服器，而後者只有42台機器。

於是，我們看到，一些比較新的刀片主機殼為此採用了高速可調節風扇，可以根據系統要求來調控冷卻效果，甚至有些還動用了液冷系統。