Может ли фронтальная панель сервера повлиять на его охлаждение? Такой вопрос обязательно возникает при проектировании серверов, особенно в системах с высокой плотностью размещения и повышенной температурой входного воздуха.
Чтобы проверить это на практике, мы провели стресс-тест сервера OpenYard RS201I на базе процессора Intel третьего поколения и сравнили его работу в двух сценариях ― с установленным безелем и без него.
Если защитная панель влияет на воздушный поток и повышает температуру компонентов, это может сказаться на стабильности работы сервера. Поэтому на этапе проектирования сначала выполняется теплофизическое моделирование (CFD), а затем результаты проверяются в ходе практических термотестов оборудования.
Под безелем в данном случае понимается фронтальная декоративно-защитная панель сервера, устанавливаемая на лицевой части корпуса.
Цель испытаний ― оценить, влияет ли установка безеля на температуры ключевых компонентов и работу системы охлаждения при полной нагрузке на вычислительную, сетевую и дисковую подсистемы.
Конфигурация и условия испытаний
Тестирование проводилось на сервере OpenYard RS201I в конфигурации с двумя процессорами Intel Xeon Platinum 8352Y (2.20 GHz), 32 модулями памяти (16 × 8 ГБ и 16 × 32 ГБ), шестью NVMe-накопителями, шестью SAS-дисками и десятью SATA-дисками.
Нагрузка моделировала стрессовый сценарий эксплуатации: 100% загрузка CPU, 100% загрузка памяти, полная загрузка сетевых интерфейсов и RAID-подсистемы. Продолжительность каждого тестового сценария составляла 30 минут. Температура входного воздуха в сценарии без безеля составляла 35° C, а в сценарии с безелем ― 37° C. Важно отметить, что сценарий с установленным безелем проводился при температуре окружающей среды на 2° C выше, чем тест без него.
Замеры температур выполнялись с использованием встроенных аппаратных сенсоров. Контролировались температуры следующих компонентов:
CPU
DIMM
NVMe
NIC
Дополнительно сравнивались обороты вентиляторов для сервера с безелем и без него при входной температуре 21° C.
Результаты замеров
В рамках тестирования анализировались средние и максимальные температуры ключевых компонентов сервера. Сравнение средних температур показало небольшой рост значений при установленном безеле, однако все показатели остались в пределах допустимых эксплуатационных диапазонов.
В ходе тестирования контролировались температуры нескольких ключевых компонентов. Для сетевого контроллера NIC i350 допустимая температура составляет 80° C, для NVMe SSD ― до 80° C, для модулей памяти DIMM ― до 85° C. Полученные значения в тесте оставались ниже этих порогов.
С процессорами ситуация несколько сложнее. В документации для них указана максимальная температура Tcase = 81° C, которая измеряется на крышке процессора. В нашем тестировании использовались значения Package temperature (Tpackage) ― данные внутренних датчиков процессора. Эти значения обычно выше температуры на крышке, поэтому прямое сравнение с Tcase некорректно, однако даже с учетом этого полученные показатели не приближались к критическим значениям.
Сенсор | Средняя, °C (без безеля, вх. воздух 35° C) | Средняя, °C (с безелем, вх. воздух 37° C) | Максимальная, °C (без безеля, вх. воздух 35° C) | Максимальная, °C (с безелем, вх. воздух 37° C) | Δ Средн., °C | Δ Макс., °C |
CPU1 Package | 71.69 | 73.83 | 74.0 | 74.0 | +2.14 | 0.0 |
CPU0 Package | 71.18 | 72.83 | 72.0 | 73.0 | +1.65 | +1.0 |
NIC i350 Loc1 | 63.82 | 64.83 | 64.0 | 65.0 | +1.01 | +1.0 |
nvme1n1 | 42.69 | 44.00 | 45.0 | 44.0 | +1.31 | -1.0 |
DIMMG1 TEMP | 51.55 | 51.57 | 52.0 | 52.0 | +0.02 | 0.0 |
Ниже приведено сравнение температур компонентов в двух сценариях.
Максимальные температуры также остались в пределах допустимых значений и не продемонстрировали критической динамики. Ни один из контролируемых компонентов не приблизился к граничным эксплуатационным порогам.
Если рассматривать относительные значения, рост температуры процессоров составил порядка 2–2,5%, что для стрессового сценария и повышенной температуры входного воздуха является несущественным.
Поведение системы охлаждения
Максимально допустимая скорость вращения вентиляторов в сервере составляет 14 000 RPM. При входной температуре 21° C сервер без безеля работал на скорости 9000-9150 RPM, тогда как с установленным безелем ― около 9300 RPM. Рост оборотов составил примерно 3%.
Сенсор | Сервер без безеля (вх. воздух 21°C) | Сервер с безелем (вх. воздух 21°C) |
CPU1 Package | 62°C | 63.0 |
CPU0 Package | 62°C | 62.0 |
DIMMG1 TEMP | 37°C | 37.0 |
Вентиляторы | 9000 - 9150 RPM | 9300 RPM |
Это ожидаемый результат. Безель создает дополнительное аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, которое система охлаждения компенсирует увеличением скорости вращения вентиляторов. При этом рост не является значительным и не приводит к выходу системы в экстремальный режим работы.
Анализ
Полученные данные показывают, что установка безеля оказывает минимальное влияние на тепловое состояние сервера. Даже при более высокой температуре входного воздуха разница в температурах компонентов находится в пределах 1-2° C, а рост оборотов вентиляторов ― около 3%.
С инженерной точки зрения это означает, что система охлаждения имеет достаточный запас по производительности и корректно компенсирует небольшое увеличение сопротив��ения воздушному потоку.
Важно подчеркнуть, что тестирование с безелем проводилось при температуре окружающей среды на 2° C выше, чем в сценарии без него. Это дополнительно подтверждает, что влияние безеля на тепловые характеристики сервера не является критичным.
Выводы
По итогам стресс-тестирования можно сделать вывод: установка фронтального безеля не оказывает существенного негативного влияния на тепловой режим сервера OpenYard RS201I. Все компоненты сохраняют рабочие температуры в пределах нормы, а система охлаждения компенсирует дополнительное сопротивление воздушному потоку без значимого роста нагрузки.
С практической точки зрения это означает, что использование безеля допустимо даже в условиях повышенной температуры входного воздуха и полной вычислительной нагрузки.
К дополнительным преимуществам безеля относятся защита фронтальной части сервера от пыли и механических воздействий. При этом стоит отметить, что в ранних версиях пластикового безеля декоративные вырезы могли способствовать накоплению пыли. В финальной конструкции такие элементы отсутствуют.
Таким образом, влияние безеля на тепловой режим сервера можно считать минимальным и не влияющим на стабильность работы оборудования.
P.S. А если вы хотите узнать, как мы создавали наш безель, то об этом можно прочесть тут.
