Время простоя
Недооценка и переоценка влияния этого фактора одинаково опасны. При недооценке этого фактора ваша компания понесёт финансовые потери при простом сервере, а при переоценке - при приобретении сервера.
Если вам кажется, что нет ничего страшного в том, что сервер постоит час-другой в рабочее время - задумайтесь - бухгалтерия и другие ответственные лица и отделы вашей компании, работа которых зависит от этого сервера, так в реальной жизни считать не будут, а ремонт сервера в этих условиях будет осложнён как минимум отрицательным настроением.
Факторы, влияющие на время простоя:
избыточность
Отказоустойчивость — это способность сервера продолжать работать при отказе любого из его компонентов. Наиболее часто из строя выходят жесткие диски, корпусные вентиляторы, вентиляторы на процессорах, и блоки питания. Избыточность этих компонентов даст возможность серверу работать дальше при отказе любого из них.
удобство ремонта и замены
Ни при каких условиях нельзя полностью и полноценно восстановить и проверить работоспособность сервера за пятнадцать минут. Средства горячей замены вместе с избыточностью дают возможность попросту избежать простоя в большинстве случаев, позволяя заменить любые комплектующие без перезагрузки или отключения сервера.
Система охлаждения
1.4.1 Важность системы охлаждения для сервера
Для корректной работы серверов очень важно выбрать температурный режим, при котором не будут возникать перегревы. Основными причинами перегрева являются:
увеличение потребляемой мощности компонентами сервера;
рост числа ячеек памяти;
рост тактовых частот процессора и шины памяти;
в результате перегрева сервер начинает гораздо медленнее работать, ведь ему сложно обрабатывать все процессы при таких высоких температурах.
Последствия:
перезагрузки сервера и потеря несохраненной информации;
неправильная работы жёстких дисков, работа с ошибками;
износ серверов за счет высокой температуры процессоров;
Чтобы не было проблем с системой охлаждения, необходимо выполнять условия:
обеспечение свободного доступа воздуха к вентиляторам;
наличие кулеров на комплектующих;
свободное пространство для выдува горячего воздуха;
обеспечить внутри корпуса достаточно места для прохода воздуха;
использовать пылезадерживающие фильтры;
регулярно производить чистку от пыли;
примерно раз в год производить полную чистку.
1.4.2 Выбор системы охлаждения
Система охлаждения является очень важной частью системы, поэтому сильно влияет на отказоустойчивость сервера. То, что сервер, который приобретается в собранном виде, уже оснащен как минимум двумя кулерами, еще не гарантирует должного охлаждения, а, следовательно, бесперебойной работы. Следует помнить, что значительное число всякого рода отказов, зависания программ и операционной системы, несанкционированная перезагрузка, заметное снижение производительности сервера, повышенный шум, отказ включаться с первого раза – все это может быть признаком неправильного выбора кулера. Причем в данном аспекте под кулером следует понимать не просто моторчик с вентилятором, а всю систему охлаждения того или иного модуля. Эта система состоит из рассеивающей части, которая чаще всего представлена радиаторами различной формы и размера, а также из устройства обеспечения воздушного потока или конвенции, которые представлены, как правило, многолопастными вентиляторами или крыльчатками. Это так называемая активная воздушная система охлаждения, которая на сегодняшний день используется в 90% компьютеров в мире. Ее достоинства — невысокая сложность установки и небольшая стоимость (в сравнении с более сложными системами охлаждения). Исходя из размеров, производителя и марки зависит уровень шума.
Существуют так же пассивные системы охлаждения, но используются лишь когда возможно безопасное применение. Единственным плюсом в них считается идеальная тишина и относительно легкое обслуживание, которое заключается в периодическом удалении пыли из радиатора. Но эффект от такого охлаждения очень и очень невелик, а увеличить его можно лишь только за счет увеличения размеров радиатора, что не всегда возможно в условиях ограниченного пространства корпуса системного блока, да и габариты других его компонентов зачастую мешают это сделать. Бывают и более сложные, чем воздушные, это активные жидкостные системы охлаждения, включающие в себя систему помп и трубопроводов, по которым непрерывно циркулирует жидкость (обычно это вода). Такая система очень эффективна, малошумная, но большая стоимость и высокая сложность монтажа — не всем подходит. Да и опасность ее разгерметизации, влекущая за собой попадание жидкости на электронные компоненты, и как следствие, короткое замыкание и выход их строя, порой говорят не в ее пользу при выборе. Ну и еще более серьезная система охлаждения, такая же, как и жидкостная, но в ней используется жидкий азот. Эффективность ее на самом высочайшем уровне! Стоимость, чрезвычайная сложность монтажа и обслуживания — тоже! В любом случае при выборе кулера, как для процессора, так и для блока питания или для охлаждения массива жестких дисков, всегда возникает определенный компромисс между шумовым давлением приборов охлаждения и их эффективностью. Причем иногда важнее оказывается эффективность прибора, а иногда не менее важным оказывается низкий уровень шума.
Так, для серверов, в задачу которых входит длительная, непрерывная и бесперебойная работа, важнее эффективность кулера. Шумом можно либо пренебречь, либо установить такой сервер в отдельном помещении, где шумовая нагрузка не будет иметь большого значения. Для серверов же, работающих в жилых помещениях, на звуковых студиях и в медицинских учреждениях, низкий уровень шума бывает важен.
Самым важным «проблемным» параметром, от которого зависит как создаваемый кулером шум, так и его эффективность в качестве элемента охлаждения, является оборотистость вентилятора. Чем больше оборотов в минуту (RPM) делает мотор и лопасти вентилятора, тем выше уровень шума, но тем большее количество воздуха прогоняет система, а, следовательно, выше ее эффективность. Можно смело утверждать, что уровень шума зависит от оборотов на полных 80 процентов. Остальные 20 процентов приходятся на конфигурацию лопастей вентилятора, а также на другие элементы охлаждения, рассекающие воздушный поток и приводящие к образованию вихрей.
Также возможны и чисто механические шумы в подшипниках. Необходимо отметить, что самым надежным и идеальным вариантом для вентиляторов являются подшипники качения, или, как их еще называют, шарикоподшипники. Преимущества их перед подшипниками скольжения несомненны: это повышенная износостойкость и, как следствие, более долгий срок службы. Ведь смазка в подшипниках скольжения, высыхая препятствует нормальному вращению вентилятора, что замедляет его работу, и в конце концов приводит к выходу его из строя.
Такие кулеры просто не нужно приобретать, отсеивая их при выборе. Также, легенда о том, что шум подшипников можно устранить смазкой, не подтверждается практикой. Наоборот, как правило, разборка вентилятора и внесение смазки усиливают шум, а не снижают его, что подтверждается объективными замерами шумового давления. Допустимым принято считать уровень шума от 30 до 40 Дб, но комфортным и желательным все же считается шум громкостью не более 30 Дб.
Немаловажно, что уровень шума напрямую зависит и от диаметра вентилятора, ведь у больших кулеров диаметром 120-140 мм на самых малых оборотах производительность такая же, как у небольших вентиляторов диаметром 80-90 мм, работающих на самых больших оборотах. Понятно, какой из этих вентиляторов будет громче «шуметь» — тот, у которого больше скорость вращения.
Точное число оборотов вентилятора не указывается в его маркировке, а отображается либо литерами L, M, H, означающих «низкие», «средние» и «высокие», либо делится на классы по рабочему току. При важности эффективного охлаждения следует выбирать кулеры с высокими оборотами, а при необходимости малого шума – с низкими. Но не следует забывать о понижении эффективности охлаждения в этом случае.
Компромисс между шумом и эффективностью можно частично решить за счет применения более эффективных радиаторов с менее шумящими вентиляторами. Здесь на первое место выходят такие параметры радиаторов, как их масса, геометрия и материал изготовления. Следует помнить, что медный радиатор заметно эффективнее алюминиевого, но и дороже его, тяжелый эффективнее, но занимает больше места, а радиатор с очень рассеченной геометрией (обилием тонких ребер большой площади) тоже эффективнее, но очень быстро и плотно запылится. Это необходимо учитывать, так как, выбрав подобный радиатор, вместо эффективности можно получить перегрев, стоит лишь прозевать момент образования толстой «шубы» из пыли.
Можно придерживаться этих рекомендаций для выбора системы охлаждения:
Если в планах не стоит разгон процессора, то стоит посмотреть в сторону бюджетных кулеров. Еще проще покупать процессор в комплектации “BOX”
Если требуется более производительная система, к примеру, для игр, то стоит выбирать кулер, состоящий из медного радиатора, тепловых трубок и малошумного вентилятора
Для самого лучшего охлаждения могут служить массивные и дорогие кулеры, либо системы водяного охлаждения, которые требуют навыков в установке и эксплуатации.
Так же стоит обращать внимание на производителя. Самые популярные — Noctua, ArcticCooling, Zalman, Thermaltake, Xilence, CoolerMaster, Scythe.
Существует еще иммерсионное охлаждение, попросту говоря жидкостное. Представляет собой погружение серверов (и вообще всей электроники) в жидкость. Так как сейчас, в большинстве случаев, все пользуются воздушным охлаждением, требуется много вентиляторов, что приводит к большому уровню шума и высокому энергопотреблению. Непосредственное охлаждение методом погружения − новая технология, способная произвести революцию в отрасли дата-центров, но эта она требует компромиссов. Жидкость – отличная охлаждающая среда, потому что она гораздо плотнее воздуха, а плотные носители в целом облегчают изменения тепловой энергии. Циркулирующая в датацентрах чиллерная вода была одним из основных хладоносителей в теплообменниках на протяжении долгого времени. Но воду и электричество нельзя смешивать. Вода проводит электрический ток и вызывает коррозию. Нарушения в водяном контуре может иметь разрушительные последствия для систем и сооружений. Эти доводы тормозят развитие водного охлаждения в дата-центрах большинства провайдеров. Новый метод заключается в выборе других жидкостей для системы охлаждения. Обычная вода заменяется на другое вещество, непроводящее ток и неагрессивное к покрытиям, например, минеральное масло или различные смеси. Выбранный состав позволяет напрямую погрузить систему для более эффективного охлаждения без повреждения компонентов или изменения электромагнитных характеристик чувствительных электронных схем.
Есть два вида погружения: простое и двухфазное.
При простом погружение система полностью погружается в жидкость. Тепло от компонентов поглощается жидкостью, которая циркулируется чиллером или другим теплообменником, и поддерживает температуру на нужном уровне.
Рисунок 1. Схема работы чиллера.
Двухэтапный подход к жидкостному охлаждению используется в таких системах, как Immersion-2 от компании AlliedControl. Серверы и другое оборудование находятся в наполненной ванне. Выбранная этим производителем жидкость, неагрессивная и не проводящая ток, имеет гораздо более низкий температурный порог для кипения - обычно близкий к 49’C по Цельсию (около 120’ по Фаренгейту). Тепло от серверного процессора и других компонентов заставляет жидкость кипеть. Температура снижается, когда появившийся пар конденсируется вокруг охлажденной катушки или другого конденсатора для сбора и повторного использования жидкости. Предполагаемое преимущество двухфазного охлаждения – высокая эффективность. Хладагент не нужно подкачивать дополнительно, поскольку циркуляция идет пассивно. Это означает, что не требуется насос для перемещения массы охлаждающей жидкости, которая остается в защищенном резервуаре. Пар конденсируется на локальном конденсаторе. Необходимый уровень температуры в конденсаторе поддерживается с помощью обычной охлажденной воды. Для поддержки такой системы нужно гораздо меньше энергии, чем в других конструкциях, а цикл с фазами трансформации жидкости-пар-жидкость перерабатывает огромное количество тепла.
Погружное жидкостное охлаждение гарантирует ряд важных преиму-ществ для ЦОДов следующего поколения:
возможность наращивания плотность серверов
длительный цикл процесса охлаждения
снижение затрат на электроэнергию
Погружное жидкостное охлаждение также имеет ряд недостатков:
неоправданный финансовый вклад
не востребованность из-за отличного воздушного охлаждения
угрозы протечек и загрязнения
проблемы с обслуживанием и утилизацией
невозможность использования дисковых накопителей в жидкости
изменение показателя преломления в оптических интерфейсах