刀片服务器（Blade Server），即刀片式服务器，是指在机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，是一种实现高可用高密度、集中供电、集中散热和集中管理的服务器单元，主要为特定的应用行业和高密度的计算环境而设计使用，具有文件共享、网页服务和缓存等功能。

1981年，VMEbus协议定义了一种将板级计算机安装在具有多个插槽的机箱以提供存储，计算能力的计算机架构。2000年底，RIX开始向市场推出单处理器的新型的服务器，并根据其架构的特点，命名为“刀片服务器（Blade Server）”。2004年9月，IBM和英特尔公开了BladeCenter的设计规格；两年后，IBM主导的Blade.org开放协作组织也正式成立，这一方式提供了刀片技术的创新机会。从2008年中期开始，受到奥运会和宏观经济环境的影响，使得2008年下半年的服务器市场并不乐观，然而随着随着技术的进步，服务器变得越来越小，刀片服务器受到越来越多的关注。2016年6月，全球著名调查机构IDC发布的《刀片服务器推动企业基础架构走向新IT时代》白皮书指出，融合基础架构是实现软件定义的方式之一，新的刀片服务器解决方案将是一种“组合型”基础架构。

刀片服务器由冷却模块、电源模块、监控管理模块和存储模块等模块组成，架构设计包括底盘、刀片、背板等，其可分为通用刀片服务器、虚拟化优化的刀片服务器、存储刀片服务器等类型，广泛应用在数据中心和企业环境、边缘计算和物联网、电信等领域，但也存在着缺乏统一的标准、管理复杂等局限。未来，刀片服务器会朝着虚拟化、云计算集成等方向发展。

在8位微处理器问世不久，开发人员就在20世纪70年代向板卡上配置了完整的微型计算机，并将其封装在标准的19英寸机架中。这种架构被用于工业流程控制领域中，作为可取代迷你计算机控制系统的一个选择。同时也为刀片式服务器的发展提供了早期的雏形。

1981年，VMEbus协议定义了一种将板级计算机安装在具有多个插槽的机箱以提供存储，计算能力的计算机架构。之后PICMG组织开发了被称为CompactPCI的机箱/刀片架构，用于即将出现的PCI总线结构。这些早期的刀片架构的共同点是都将整个机箱作为一个系统，机箱内不管有几个计算板，总有一个作为主计算板来协调其他计算板进行工作。1989年，System Prom业内第一台X86服务器的上市，让开放式系统进行企业级数据的处理和服务变为现实，但传统的类似于System Pro的塔式服务器较低的计算密度和占用较大的空间，逐渐走入低端市场。此时，人们较为欢迎和热衷的是机架式服务器。

2000年底，RIX开始向市场推出单处理器的新型的服务器，并根据其架构的特点，命名为“刀片服务器（Blade Server）”，并于第二年出货首款商用刀片服务器。第一个商用刀片服务器架构是由克里斯托弗·希普（Christopher Hipp）和大卫·柯克比（David Kirkeby）发明的，他们的美国专利号6411506被划归为休斯敦RLXTechnologies所有。随后的几年，IBM、HP等计算机公司立刻意识到了刀片服务器的用处，纷纷推出了自己相应的刀片服务器产品，IBM的Blade Center和HP的Proliant BL系列刀片服务器，还有富士通株式会社公司也推出了Primmergy Bx系列刀片服务器。

早在2004年9月，IBM和英特尔公开了BladeCenter的设计规格。2006年2月，IBM主导的Blade.org开放协作组织也正式成立，致力于开发和推动下一代刀片技术，这一方式提供了开放的创新机会，超过400家科技公司免费下载了相关技术规范，开始打造刀片服务器平台。同年，浪潮发布了NX4120高密度刀片产品，而曙光和联想分别在2008年发布了TC2600和B700高密度刀片服务器。这些产品成功实现了刀片式高密度服务器的国产化，并大量应用于互联网和大规模科学计算等领域。

从2008年中期开始，受到奥运会和宏观经济环境的影响，电信、金融等行业的一些集采项目有一定程度的停滞，加上美国次贷危机波及金融行业，出口型制造企业削减IT支出，使得2008年下半年的服务器市场并不乐观。然而随着技术的进步，服务器变得越来越小，刀片服务器受到越来越多的关注。2012年，受服务器更新周期的影响，刀片服务器达到了相对较高的增长率，取代了一批机架产品。

2012年，华为E9000发布，它是12U片服务器，支持16个半宽CH系列刀片系统和8个全宽BH系列刀片系统，以及4个CX系列光纤模块，支持做多64个英特尔 Xeon E5-2600处理器。华为E9000是融合结构刀片服务器，能够实现计算、存储、网络和管理的融合，支持运营商和企业高端的核心应用，是企业私有云、高端企业应用、高性能计算的理想选择。

2014年1月10日，江苏省质量技术监督局发布《刀片服务器能效标准及节能评价》，该标准为推荐性标准，是依据服务器行业标准与能源之星等节能标准进行编写的，其规定数据中心刀片服务器的能源消耗限额的术语和定义、节能标准、技术要求、计算方法和节能管理与措施等内容，适用于IDC数据中心正常工作下的刀片式服务器。

在2015年，刀片服务器在诸多大型行业中具有较高的需求量，其中金融行业为15%，电信行业为14%，能源行业为12%，政府、制造及交通行业也均达10%，刀片服务器已经成为企业级客户的重要选择。

2016年6月，全球著名调查机构IDC发布的《刀片服务器推动企业基础架构走向新IT时代》白皮书指出，融合基础架构是实现软件定义的方式之一，新的刀片服务器解决方案将是一种“组合型”基础架构。报告指出，虽然受全球经济环境影响，企业对IT基础架构的投资开始放缓，但截止2015年刀片服务器出货量由2005年的49.1万台增长到99.4万台，10年间的年复合增长率达到7.4%。其中，HPE刀片服务器牢牢地占据全球市场的领先地位，长期保持超过40%的市场份额，自2006年以来一直占据10年刀片服务器市场销售额第一的位置。

Mordor intelligence发布2024~2029数据中心刀片服务器市场规模和份额分析称，在该时间段，预计数据中心刀片服务器市场在预测期内的复合年增长率将超过8.29%。

刀片服务器在提升单位体积内计算能力的同时也造成了热量的大量累计，因此需要对冷却模块进行特殊设计。除了采用跟CPU相匹配的散热器外，对风扇的选购必须经过严格的实验。需要散热工程师根据实验的结果对风扇进行筛选，同时制定严格的转速和温度之间的对应公式。

电源部分除了满足刀片服务器运行时所需要的功耗外，还需要提供较高的可靠性。电源部分大多采用多个可热插拔的模块化电源，出现问题后可以在不关闭系统的情况下进行替换。

不同于个人电脑，刀片服务器在运行过程中需要对运行的状态进行严格的监控，记录运行中每一个监控传感器产生的异常。以便维护人员及时掌握服务器中每个刀片的健康状态。同时监控管理模块还需要根据传感器读到温度动态的调整每个刀片每个风扇的转速。同时监控管理模块对刀片服务器提供基于内核的虚拟机、SSH等远程管理方式，使得维护人员可以在远程通过网络来对服务器进行管理。

在刀片服务器系统中，所有的HDD通过RAID卡组成一个RAID阵列。对于服务器系统来说，RAID卡将所有硬盘抽象成一个大硬盘用于存放操作系统，数据等信息。RAID阵列的搭建必须实现冗余和热插拔。在实际使用中，刀片服务器配合SAN和ISCSI等专业存储设备可以很好的扩充容量，满足用户的需求。

底盘：底盘是一个或多个刀片服务器的小型外部机壳，用于存储包括服务器和机架在内的机械部件。

刀片：刀片服务器内部可插上许多“刀片”，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统主板，通过“板载”HDD启动自己的操作系统，类似于一个个独立的服务器，可以根据需要选择是否插人整个服务器系统的机柜中，主要应用集群服务。

服务器：单个刀片内的服务器安装在底盘中，包含执行其功能所需的内存、处理器和程序。

机架：机架通常用于在服务器室等物理位置存储许多单独的刀片服务器。

背板：服务器机架的这一区域通过电缆或电路板将所有单独的模块和服务器连接在一起。

刀片服务器具有各种配置和设计，可满足不同的计算需求。以下是几种常见的刀片服务器类型：

通用刀片服务器以其多功能性而著称，能够应对各种应用场景。无论是用于Web托管、数据库管理，还是虚拟化部署，这些服务器都能提供均衡且强大的处理能力、内存和存储容量，确保在各种工作负载下都能稳定高效地运行。用户可以通过灵活的配置和扩展选项，根据实际需求调整服务器的性能参数，从而满足多样化的业务需求。通用刀片服务器的性能和灵活性使其成为众多企业和组织的首选解决方案之一。

这些服务器专为虚拟化环境量身打造，从硬件层面进行了深度的资源优化，包括但不限于支持威睿、微软 VM以及Linux Kernel VM等主流虚拟化技术。它们配备了丰富的内存资源和较强的CPU，能够应对多个虚拟机的同时运行，确保每个虚拟机都能获得充足的计算资源。此外，这些服务器还集成了硬件辅助虚拟化技术，提升了虚拟化性能，使得虚拟机之间的切换更加迅速，整体运行更加稳定。因此，虚拟化优化的刀片服务器成为了构建高效、稳定虚拟化环境的理想选择。

这类刀片服务器在单一的机架式外壳中存在多个服务器节点，通常包括多个高速处理器、大量的内存以及快速的网络连接，使其能够处理计算任务和数据密集型应用。刀片服务器的设计使得它们可以有效地共享电源和冷却资源，从而降低维护成本并提高性能。此外，HPC刀片服务器的可扩展性极高，可以较容易根据需要实现添加或移除刀片，适合需要进行大规模计算和实时分析的环境。

这类服务器特别针对图形处理任务进行了优化，专为图形密集型应用而打造。它们配备了高性能的GPU（图形处理单元），以提供卓越的图形处理能力，满足3D渲染、视频编辑和科学模拟等高强度图形处理需求。不论是专业图形工作站、游戏集成开发环境，还是创意产业中的数字内容创作，图形密集型刀片服务器都能提供稳定、高效的图形处理支持，为用户带来流畅、高效的图形处理体验。

存储刀片服务器专注于满足数据中心对海量存储容量和灵活连接性的需求。它们通过集成多个HDD或SSD（固态硬盘），并搭载先进的硬件RAID控制器等高级功能，确保数据的安全性和冗余性。这些服务器不仅提供强大的存储能力，还具备出色的扩展性和灵活性，是构建可扩展存储集群的理想选择。它们特别适用于那些以存储为中心的应用程序，这些应用对高存储容量和高可用性有着严格的要求。

融合和超融合基础设施（HCI）刀片服务器是现代数据中心的重要组成部分，它们将计算、存储和网络资源融合到一个解决方案中，简化了数据中心基础设施的复杂性。融合刀片服务器提供了一个统一的平台，用于整合计算和存储资源，从而实现更高效的数据处理和数据管理。而超融合基础设施（HCI）刀片服务器则进一步扩展了这一概念，通过引入虚拟化和软件定义的存储功能，使得数据中心管理变得更加灵活和高效。这些服务器通过软件定义的方式，实现了硬件资源的池化和自动化管理，从而降低了IT运营的复杂性和成本，提高了数据中心的性能和可靠性。

在电信和边缘计算领域，专用刀片服务器被设计用于满足这些特定行业对高性能和可靠性的严格需求。这些服务器不仅具备坚固耐用的特点，能够应对各种恶劣的环境条件，还集成了一系列专为电信和边缘计算应用定制的功能。通过部署这些专用刀片服务器，企业能够确保在关键业务场景中实现高效、稳定的数据处理和服务提供，从而提升整体业务性能和用户满意度。

定制刀片服务器解决方案为那些拥有独特规格和性能需求的组织提供了理想的选择。面对这些特殊挑战，供应商会与客户展开深入的合作，全面了解其业务需求、技术规格以及应用场景的特定要求。基于这些详细信息，供应商将为客户量身打造符合其期望的定制刀片服务器配置。这种定制化的服务不仅确保服务器能够精准地匹配客户的特定工作负载，还能够在性能、可扩展性和可靠性等方面达到最优状态。通过精确匹配客户需求，定制刀片服务器能够显著提升数据中心的运营效率，减少资源浪费，并为客户提供更加稳定、可靠的数据处理和服务支持。

文件共享：刀片服务器作为数字设备间数据传输的核心工具，为不同数字点提供了稳定可靠的文件共享解决方案。这些服务器能够高效地在网络内传输文件，无论是内部员工之间的协作，还是与合作伙伴之间的数据交换，都能得到快速且安全的支持。刀片服务器的性能和可扩展性确保了文件共享过程的顺畅进行，为团队协作和项目管理提供了技术支撑。

网页服务和缓存：刀片服务器可用于向用户提供网页，同时它们还具备高效的缓存功能，可以将用户频繁访问的信息临时存储在用户的计算机上，从而加速数据的访问速度。当用户再次请求相同的信息时，可以直接从缓存中调取，减少了网络传输时间和服务器负载，为用户提供了更加流畅和快速的网页浏览体验。

网络通信的安全套接字层（SSL）加密：刀片服务器的网络通信的安全套接字层（SSL）加密是一种安全协议，它确保通过互联网连接传输的数据在传输过程中得到加密，从而保护这些数据免受未经授权的访问、窃取、篡改和其他潜在的安全威胁。具体来说，SSL通过在客户端（如用户的计算机或移动设备）和刀片服务器之间建立一个加密通道，确保信息在传输过程中的安全性。

转码：转码是网站内容优化的关键过程之一，其中刀片服务器扮演着重要角色。为了确保网站内容能够在各种终端设备上轻松、无缝地显示，刀片服务器提供了网站元素的代码转换功能，以及针对移动设备的搜索引擎优化（SEO）。通过这一技术，服务器能够智能地检测和适配不同设备的屏幕尺寸、分辨率和性能，从而自动调整网站内容的布局、样式和代码结构。

流媒体服务：刀片服务器提供流媒体服务，其能够不间断地传输音频和视频内容，让用户能够实时观看和收听。这种技术允许刀片服务器的数据以连续的方式在网络上传输，使得用户可以即时地获取媒体内容，而无需等待整个文件下载完成。

虚拟化：虚拟化技术允许刀片服务器创建应用程序或实际活动的抽象版本，以供数字化环境中高效利用。通过虚拟化，刀片服务器能够在单个物理服务器上模拟多个虚拟环境，每个环境都具备独立运行应用程序的能力。这种抽象化的方法使得资源得到了更灵活的分配和管理，提高了服务器的利用率和响应速度。

存储：刀片服务器的设计更加紧凑，可以存储更大量的信息，从而支持更多应用程序协同工作，这种增强的存储能力为运行多个应用程序提供了强有力的支持，使得这些应用程序能够协同工作，提升整体性能。

集群计算：刀片服务器经常用于集群计算和服务器集群，它们通过协同工作提供高可用性、可扩展性、负载平衡以及故障转移服务。在集群环境中，多台刀片服务器通过高速网络连接，共同承担数据处理和存储任务。这种架构不仅提高了整体系统的性能，还增强了系统的稳定性和可靠性。

负载均衡：负载均衡可以将多台服务器通过某种方式捆绑成一个有机的工作整体，用户可以把它看成一台独立的计算机，也可以认为是分布式计算的模式。在主流操作系统下都有成熟的负载均衡/集群软件，可以满足用户对于刀片式服务器使用的需要。

多租户支持：多租户技术目的在于使大量用户能够共享同一堆栈的软/硬件资源，每个用户按需使用资源，能够对软件服务进行客户化配置，而不影响其他用户的使用。刀片服务器在单个机箱中容纳了多个服务器模块（“刀片”），无论是独立安装的还是机架安装的，机架提供电源，每个刀片都有自己的处理器、内存和HDD，广泛使用于数据中心，以节省空间和改善系统管理。

远程管理和监控：刀片服务器可利用自动软件供应工具，管理员只需通过一个网络操作，就能够方便、快捷地将软件安装到一个或多个刀片服务器中，管理员就能够利用远程管理工具进行全面的管理。

服务器密度高：刀片服务器的一大突出特点是服务器密度高。单个刀片机箱内可容纳多个刀片模块，使数据中心能够最大限度地发挥计算能力，同时最大限度地减少物理占用空间。这种密集的服务器封装在空间有限的环境中尤其有利。

降低电力和冷却要求：刀片服务器在设计时就考虑到了能源效率。由于它们共享电源和冷却系统等公共资源，因此与传统机架式服务器相比，它们可以显著降低功耗和冷却要求。这种效率不仅降低了运营成本，而且有助于打造更加绿色、更环保的可持续数据中心。

简化管理和可扩展性：刀片服务器系统提供集中管理功能，使其更易于配置、监控和维护。管理员可以通过单一管理界面控制机箱内的所有刀片模块，从而简化管理任务。此外，刀片服务器提供无缝的可扩展性，因为管理员可以根据需要添加或删除刀片模块，以适应不断变化的工作负载或容量要求。

成本效益和总拥有成本（TCO）：从长远来看，刀片服务器可以大幅节省成本。虽然刀片基础设施的初始投资可能高于传统服务器，但由于功耗降低、管理简化和空间利用率优化，总体TCO通常会更低。组织可以利用这些具有成本效益的优势获得良好的投资回报（ROI）。

优化网络和存储连接：刀片服务器系统通常包括集成网络和存储选项，非常适合现代数据中心的需求。高速连接选项（如10千兆以太网（10GbE）或更高）随时可用。该设计还可以实现高效的电缆管理，减少混乱并简化网络和存储连接。

刀片配置的灵活性：刀片服务器可灵活配置刀片模块以满足特定的工作负载要求。不同的刀片可定制以处理各种任务，例如虚拟化、数据库管理或Web托管。这种灵活性使组织能够针对不同的应用程序工作负载优化其计算资源。

简化硬件维护：刀片模块支持热插拔，这意味着可以在不影响其他刀片运行的情况下更换或升级它们。此功能可延长系统正常运行时间并简化硬件维护，从而降低关键操作期间停机的风险。

数据中心的空间效率：刀片服务器的紧凑外形有助于数据中心优化其物理空间。与同等数量的传统服务器相比，机架式刀片机箱占用的地面空间更少，从而为额外的基础设施或未来的扩展留出更多空间。

供应商锁定：刀片服务器通常是专有解决方案，这意味着它们可能会将组织锁定在特定供应商的生态系统中。在同一机箱内混合使用来自不同制造商的刀片时可能会出现兼容性问题。这种供应商锁定会限制灵活性并增加对单一供应商进行维护和支持的依赖。

单点故障：虽然刀片服务器提供冗余功能，例如冗余电源和网络选项，但机箱本身可能成为单点故障。如果机箱出现严重硬件问题，则该机箱内的所有刀片模块都可能受到影响。为了降低这种风险，组织需要实施故障转移和冗余策略。

管理复杂：虽然刀片服务器系统提供集中管理，但管理机箱内多个刀片的复杂性可能会使得管理成本提高。要充分发挥刀片服务器的潜力，必须彻底了解管理界面及其功能。

空间考虑：虽然刀片服务器与传统服务器相比可以节省空间，但它们仍然需要专门的机架空间来放置机箱。在小型数据中心或狭小的空间中，容纳刀片机箱可能不可行。

内部可伸缩性差：刀片服务器无法在服务器上安装扩展卡，内存数量很少。

刀片服务器在数据中心和企业环境中占据着关键的地位，它们是处理各种计算任务的多功能主力。对于一般计算工作负载，刀片服务器能够稳定运行典型的企业应用程序，如电子邮件服务器、文件共享和域控制器，确保企业日常运营的顺畅进行。在虚拟化环境中，虚拟化技术需要在单个硬件平台上托管多个虚拟机，而刀片服务器提供的高效处理能力和大容量内存满足了这一需求。它们能够支持大量虚拟机的运行，实现资源的最大化利用。

此外，刀片服务器还有助于企业整合其服务器基础架构。通过减少支持各种工作负载所需的物理服务器数量，刀片服务器可以显著降低数据中心的空间和能源消耗，从而为企业节省大量成本。对于构建私有云环境的组织来说，刀片服务器是其基础设施的基础，它们提供了云计算所需的灵活性和可扩展性，使得企业能够按需扩展其IT资源，以应对业务波动和增长的需求。

在金融行业中，高频交易、风险分析和算法交易等应用对计算能力的要求极高，而刀片服务器正是这些应用背后的强大动力。它们能够迅速处理大量的金融数据，为金融机构提供准确、及时的决策支持，帮助他们在竞争激烈的市场中保持领先地位。

在图形和媒体处理方面，针对图形密集型任务优化的刀片服务器为媒体制作、3D渲染和视频流应用提供了强大的计算能力。同时，面对海量数据集的处理需求，组织纷纷转向刀片服务器以高效执行数据处理和分析任务。在公共云基础设施方面，云服务提供商则利用刀片服务器为客户提供可扩展且高效的云计算服务，优化了资源利用率并简化了管理。

随着边缘计算的发展，刀片服务器在处理靠近源头的数据方面发挥着关键作用。在边缘计算场景中，刀片服务器被部署在远程位置或网络边缘，能够实时处理和分析来自物联网设备的数据，有效降低了延迟和带宽要求。而在工业物联网（IIoT）应用中，刀片服务器则成为了监控和控制关键工业流程的重要工具，它们支持实时数据分析和预测性维护，为制造业和工业自动化提供了支持。

在电信行业中，刀片服务器扮演了多重角色。首先，它为基础服务如语音和数据传输提供了强大支持。其次，作为电信架构的基石，刀片服务器在基站、核心网络组件以及数据中心等关键领域均有广泛应用，保证了语音通信的清晰、数据服务的迅速以及数据包处理的高效与准确。

散热问题：尽管刀片服务器具有高密度的特点，但其散热问题依然严峻。如何在高密度环境下有效控制温度是技术发展的一个重要挑战。

初始成本：刀片服务器的主要缺点之一是其初始成本。与传统机架式服务器相比，刀片机箱和模块的前期价格往往更高。

互联互通挑战：刀片服务器的密集封装会导致复杂的布线要求，尤其是在使用多个机箱时其要求会更高。管理和组织这些电缆可能变得具有挑战性，并增加了电缆相关问题的风险。

扩展选项有限：刀片机箱具有固定数量的刀片模块插槽。一旦这些插槽已满，扩展系统可能需要购买额外的机箱，这会导致成本和复杂性增加。对于计算需求快速增长的组织来说，这种限制可能是一个挑战。

刀片兼容性有限：并非所有刀片服务器都与所有机箱兼容。混合搭配不同代或不同制造商的刀片可能会出现问题，可能会导致性能问题、兼容性冲突或效率降低等问题。

紧凑且高效：片服务器具有紧凑高效的设计特点，这一趋势在全球数据中心中日益流行。这些服务器的设计旨在最大限度地提高空间利用率，同时最大限度地降低数据中心内的电力和冷却要求。通过将电源和冷却系统等关键资源集成在单个机箱内，刀片服务器可以提供一种简化且节省空间的解决方案。

虚拟化：虚拟化技术的出现为数据中心带来了变革，它允许组织将多个虚拟机加载到单个物理刀片服务器上，从而大大提高硬件利用率和资源整合。刀片服务器已成为数据中心整合工作的关键参与者，它可以降低成本，并作为增强虚拟化、自动化和配置功能的平台。

云计算集成：云计算服务的广泛采用使刀片服务器成为这一变革趋势的前沿，提供云服务的全球企业越来越依赖刀片服务器来支撑其庞大的基础设施。刀片服务器提供支持云计算环境的动态和资源密集型需求所需的可扩展性、效率和可管理性。

直通技术：为了优化刀片服务器性能并降低延迟，直通技术已成为一种重要的部署方法，该技术在刀片服务器和数据中心网络之间建立直接连接，最大限度地减少网络瓶颈并提高整体效率。这是在高性能计算场景中充分发挥刀片服务器潜力的关键一步。

自动化和远程管理：刀片服务器的自动化和远程管理功能日益增强。这包括远程监控、配置管理和自动化任务的执行，使管理员能够更轻松地管理大规模的刀片服务器基础设施。