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双Xeon SP只用一个风扇?Percision 7920工作站散热设计解析

企业存储技术  · 公众号  ·  · 2017-09-11 08:00

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引言 :记得在十多年前,带有 PWM 转速控制的 4pin 风扇刚推出(之前是靠降低插脚的 12V 电压来调速),正好做工作站的我就比较感兴趣。当时服务器普遍还不太考虑噪声问题,包括塔式产品。近年来情况好了些,因为温控还能延长风扇寿命、提高 PUE 。而静音散热在图形工作站上一直都是刚需

伴随着 Intel Xeon Scalable 平台的推出,在服务器产品之后,紧跟着新一代工作站也发布了。应该说是 5 年来硬件平台最大的一次升级吧。

上周五戴尔举行了工作站新品发布会——同时也是 Percision 家族 20 周年纪念活动。上面照片中就是一周前那台在上海 DTF 大会视频《 美女画师现场创作, DellCanvas 智能画板助阵 》里引人注目的 Canvas

AI 加速去噪点: NVIDIA Quadro GP100 渲染 demo

NVIDIA 资深工程师也来到现场,演示 2 Quadro GP100 顶级专业显卡 /GPGPU AI 加速渲染能力。上图中的红圈部分,是用于多卡互连的 NVLINK 高速接口。

用于标准 PCIe Quadro 显卡的的 NVLINK 连接器

观察墙上的 2 盏灯,很容易看出左右的差别

图形渲染演示的左半边画面,用的是传统 GPU 光线追踪渲染器,去噪点需要专门的步骤并消耗较长时间;而右边则是加入了 AI 去噪点算法,很快就能看到效果。此时通过 NVIDIA 的监视工具,两个 GPU 都达到了满负载。

本次 Dell 发布的工作站新品,除了三款塔式 Precision 5820 Tower 7820 Tower 7920 Tower 之外,还有一款 2U 机架式型号 7920 Rack 。不难看出它应该是基于 PowerEdge R740 硬件平台,这部分可以参考我写的《 Dell PowerEdge R740xd 解析:服务器只看参数那就错了 》,作为工作站还会加入 Quadro/Radeon Pro 专业显卡 兼容支持,和相关行业的 ISV 软件认证

Precision 7920 Tower 10 3.5 寸热插拔硬盘、 NVMe RAID

可以看到这台样机靠近右侧面板的位置,选配了一个 Slim 光驱

上面是一台放倒的 7920 Tower ,其机箱外形尺寸和上一代 T7910 变化不大,具体前面板接口我们在后文中会有讨论,因为这部分不算重点。

我从网上找了一张图,是拆下右侧盖板之后露出的 4 3.5 英寸硬盘热插拔位(同时兼容 2.5 HDD/SSD )。右边还有个拆下来的 专业音频扩展接口模块 ——附带一个高信噪比的声卡吧。它可以选配在 4 块硬盘上方那个 5.25 英寸扩展位,而这个位置也可以换成第 5-6 3.5 英寸硬盘位。

这一代 Percision 工作站不仅从服务器上借鉴了热插拔,而且 I/O 扩展采取模块化设计( Front accessibleFlexBays ,像 M.2 NVMe SSD 也可以支持前面板热插拔,并通过 Intel RSTe vROC 选项支持 NVMe RAID 0 1

上图是一块半高 PCIe x8 2 M.2 NVMe SSD 的“ Dell Ultra-Speed Drive Duo ”,在上海 DTF 展出的 T7910 样机被关注(好奇)最多的部件是另一款“ Dell Ultra-Speed Drive Quad ”。它们与《 Xeon SP 服务器的 M.2 SSD RAID :揭秘 PowerEdge 14G BOSS 》中的 SATA 控制器不同,是 性能无损的 PCIe 直通 连接,没有硬 RAID 设计。

Dell Ultra-Speed Drive Duo 转接了 2 个横插 M.2 NVMeSSD ,而 Dell Ultra-Speed Drive Quad 则是全高 PCIe x16 4 个竖插 M.2 。如今在新一代 Percision 上它们也可选支持 NVMe RAID 了。

PCI 扩展卡的安装位置, 7920 Tower 7820 变化不大,占用双插槽位的 250W 大功率专业显卡 /GPU 官方支持的数量,从 2 增加到 3 。甚至需要 375W 供电的 PCIe 卡也能支持 2 块。

从这个角度,隐约可以看到机箱后部的 2 个排气风扇,上一代 Precision 工作站是没有的,这点变化的意义我在后面还会解释。另外,可直接抽拉更换的电源现在位于一个角上,剩下我用红色圈出的位置,也可换成 4 3.5 英寸热插拔硬盘位。

这使 7920 Tower 支持的 3.5 英寸硬盘总数最多可达 10 ,等我写到 7820 Tower 时还会提热插拔设计。不久前的 DTF 大会上,有位能源行业的同行朋友,就曾表示有个需求 T7910 支持的 4 3.5 寸盘位有些不够用,他们考虑过 Dell T630 服务器,但是 5U (塔式 / 机架可选)的体积有些偏大。

由此看来, 7920 Tower 的变化还是满足了一些用户需求。

CPU 风扇从 2 1 是减法?

7920 Tower 有个较大的一体式导风罩,可惜那张照片被我误删了:(

拆下导风罩之后,可以看到 7920 两颗 CPU 的被动散热器(真的是 被动? )和内存。记得我在《 四路 Xeon SP 服务器内存减半: Intel 葫芦里卖的什么药? 》里写过每颗 Xeon SP 内存控制器最大支持 6 通道 12 个内存插槽, 7920 Tower 工作站就是按满规格做的,如果搭配单条 128GB LR-DIMM 内存,最大容量可以配到 3TB

回过投来看看 T7910 工作站的 CPU/ 内存散热设计,发现有哪些不同了吗?

对比上一代产品,首先 T7910 2 CPU 散热器是主动式侧吹的,另外专门为内存设计了 2 个狭长的导风罩 。这样做在当时充分考虑了 静音 的需求,因为可以充分利用气流,而不需要使机箱前部风扇运行在较高转速。

尽管服务器对于散热噪声的容忍度不像工作站这么严格,但许多理论还是相通的。就像我在《 2U 4 节点 Xeon SP 服务器设计:扩展性与散热的权衡 》中所写,位于风道后方的 CPU 进风温度较高。从理论上讲,像 T7910 的主动式 CPU 散热器,可以控制 2 个风扇以不同转速工作,所以要想稳定工作还是可以有多种途径来保证。

下面先看看上一代 Dell 工作站的散热器长啥样:

7920 Tower 工作站的 CPU 散热设计,可以说是在这个设计思想上继续发挥。

T7910 CPU 散热器我没拆过,所以在这里拿 T5810 的代替下。虽然二者体积和风扇功率上好像有差别,但都是有个罩子将风扇“扣”在散热片中间的空隙中。此外热管也没少用。

而新一代 Xeon SP CPU 功率最高有 205W ,如何在保证散热的情况下维持静音呢?

早在《 四路服务器进化: R930 内存板瘦身、偏置 CPU 散热 》一文中,我就讨论过“吸风”和“吹风”的区别

7920 Tower 的导风罩翻过来,发现 CPU 风扇正好位于 2 CPU 散热器的中间。这样 进风侧的 CPU 散热片“被吸风”从而保证了出风侧的风量,而接下来被风扇“直吹”的 CPU 散热器又实现了更高的风压,从而以一种巧妙的设计平衡了长久以来的难题 ——位于风道后方 CPU 的进风温度较高。

另外我还画了 2 个红色箭头,是 针对风道前 / 后位置内存而设计的导风口 。毕竟内存散热只依赖系统风扇,有必要更好地控制进风温度。配合下面这张图一起看,大家就比较好理解怎么 “分一半风”给距离风扇较远那两组内存 了。

这里顺便给大家推荐我之前写的 2 篇,存储阵列结构 / 散热设计方面的:

高密度盘柜难点:评戴尔 SCv2080 结构设计

戴尔 SCv2000 :入门级阵列硬件设计功力

下图为 T7910 工作站的内存导风罩,可以看到应该是靠一个弹簧 + 金属挡片来实现导风分配。

这里还想到个问题: CPU 风扇从 2 个合到 1 个,效率上能保证吗?

7920 Tower CPU 风扇配置为 Foxconn 92x92x38mm ,比之前主动 CPU 散热器上的 80mm 风扇更大更厚。 12V 最大电流 1.5A 也就是 18W 最大风量可达 104CFM ,当然绝大多数情况下它不会以吵人的方式来工作的。

这张图片用不同视角的 2 张照片拼接,只是为了让大家看一下机箱前端和后端的风扇。特别是 新增的 2 个排气风扇,对临近 CPU 散热的帮助更大 。从某种意义上来说, 7920Tower 减少一个 CPU 风扇,但风扇总数却增加了,所以我们不用担心 205W Xeon SP CPU

内存在这里没啥特别的, 7920 Tower 工作站样机上安装了 12 16GB Micron DDR4-2400 ECC RDIMM

写到这里,不知不觉已经两千多字了,另外两款工作站新品 Percision 7820 Tower 5820 Tower 就留到下一篇吧。敬请继续关注!


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