伺服器的電源與散熱是在燒錢嗎

2021-09-24 04:57:46 字數 1657 閱讀 6954

許多年以前,我用一台閒置的486dx2型台式電腦加上linux作業系統安裝了一部網路伺服器。那次試驗是為了測試linux,也是為了執行一些非常簡單的通過撥號連線網際網路的html語言。事實上,那套系統執行得非常好,簡直太完美了。我們可以將這套系統作為一種範例進行推廣,它可以作為小企業的郵件伺服器與網路伺服器。當那台機器最終不能工作時,我開啟機箱,發現cpu的小風扇脫落,而處理器處於"裸露"執行狀態(上面落滿的灰塵表明這種狀況已經持續很長一段時間了)。任何人都會覺得,對於目前的伺服器來說,當散熱量超過我的那台小型網路伺服器的10倍時,風扇故障是不可忍受的。這種情況下,散熱已經成為乙個主要問題了。

燒錢:機器的電源與散熱

當**商都關注於更快的處理器與更密集的系統時,電源與散熱就成為高效能計算機市場的主要問題。對系統設計者來說,最首要的規則是,每增加10攝氏度的散熱就降低了50%的硬體裝置可靠度。對於目前的伺服器,可靠度依賴於如何更好地利用空氣散熱(目前我正在嘗試避免使用液體降溫的方法)。熱電學告訴我們,在乙個密閉的系統中只能使用降溫裝置,而降溫裝置需要電源並且也會發熱(風扇發動機溫度公升高)。這種情況產生了一種螺旋形上公升的效應:為了更好地降溫需要更多的電源,這會使發熱更嚴重,如此迴圈加劇。換句話說,散熱限定的依據是,在乙個狹小的空間裡能裝入多少發熱裝置。

空轉散熱是另乙個經常被忽略的問題。在以前,負載系統的耗電與空轉系統有很大差別。現在情況不是這樣,空轉系統消耗的電能與滿負荷的系統相差無幾。假設一組電源工作量是最高限額的75%(換言之,25%的部件沒有使用),因此25%的耗電和散熱在空轉迴圈中被浪費掉。從本質上說,機器在燒錢(不涉及對生態環境的影響)。

減少耗能等於省錢

減少機器的散熱量將有助於降低整體成本,從而減少浪費錢。機器有兩個主要的發熱**,電源和處理器。電源往往是被忽略的部件。通常的電源大約有65%的能效,這意味著,35%的電能輸入電源,而作為熱量被散發掉–這不是乙個開放式的散熱器而是密閉的。電源的散熱量確實很大。好在,新的高效能電源上市了(檢視80 plus標誌),其能效達到80%以上(能效取決於負載)。由於散熱量減少,降溫裝置減少,電源總量減少,因此我們的成本可以有一點螺旋式下降,還可以增加系統的密集度。

在伺服器中處理器是另乙個重要的散熱**。最近,intel處理器維持80-120的耗電量,同時允許已有部件使用新的處理器,而無需對電源和降溫裝置進行公升級。上面已經提到,一台空轉的伺服器會產生與滿負荷系統幾乎相當的熱量。需要有一種解決方案可以讓機器關掉不用的電源部件。這當然是一種可選方案,但還在研究一種更好的解決方案。

最新的intel處理器可以處於節能的待機電源管理狀態(c-states),通過使系統的某些部件空轉而讓處理器大大降低能耗。方法是讓linux核心(和驅動程式)減少檢查程式的數量,檢查程式的作用是檢測是否有工作要做。最新的linux核心可以執行在所謂的"無用空轉"狀態中,因此電源深度關閉狀態可以持續更久。

intel甚至還開發出一種名為powertop的工具,用於監控是什麼事件將處理器從節能模式中啟用。可能會發生這種情況,空轉的電源元件只輸出少量電源,當排程程式發出乙個任務給該電源元件,它將迅速加大輸出電源。這種方法將為沒有使用100%功能的機器直接節省成本。

這些創新方法可以為計算機行業創造大量的收益。首先,效能更優的電源將減少整體的散熱量並降低散熱成本。(注意:其他方法例如,讓伺服器使用直流母線[dc rail]而不是交流母線[ac]也會有更高的電源能效)。其次,保持適當的和可**的處理器供電量,有利於更好的調配電源並減少與散熱相關的問題。最後,空轉節能模式可以為許多機器大大降低能耗與散熱成本。

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