Сборка и конфигурирование сервера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 История и основные сведения о сервере

1.2 Классификация серверов

1.3 Ресурсы сервера

1.4 Важность системы охлаждения для сервера

1.5 Выбор эффективной системы охлаждения

1.6 Иммерсионное жидкостное охлаждение для серверов

2. Специальная часть

2.1 Выбор компонентов для сборки сервера

2.2 Описание выбранных компонентов

2.3 Сборка сервера

2.4 Сравнение серверов HP ProLiant DL380 G7 и IBM System X3650M3

3. Техническое обслуживание и ремонт сервера

3.1 Техническое обслуживание серверов

3.2 Профилактические мероприятия

3.3 Основные неисправности и способы их устранения

3.4 Неисправности элементов сервера и способы их устранения

3.5 Ремонт серверов

4. Расчетная часть

4.1 Описание устройства подлежащего ремонту

4.2 Расчет издержек на обслуживание и ремонт

4.3 Расчет заработной платы

4.4 Отчисления на социальные нужды

4.5 Структура себестоимости ремонта

5. Охрана труда

5.1 Электробезопасность

5.2 Защита от статического электричества

5.3 Противопожарная безопасность

Заключение

Список литературы

Приложение



Введение

Тема дипломного проекта «Установка и конфигурирование сервера», актуальна, так как сервера, устанавливаются почти на каждом предприятии и нуждаются в обслуживание и ремонте. При этом скомпоновав сервер один раз его дальнейшее ремонт, может пройти всего на всего заменой либо усовершенствованием данного сервера, что является намного проще и дешевле чем покупка нового. Сервер является важной и неотъемлемой частью любого предприятия, так как основные расчеты выполняет компьютер, так же он используется во многих заводах, школах, и т.д. Повышает актуальность сервера и его компактность, удобство размещения, так как занимает мало места. Ещё один плюс - огромные возможности при малых размерах. Следует отметить, что в процессе работы сервера могут возникнуть неисправности и технику по обслуживанию необходимо уметь устранять их. И именно поэтому данная тема является актуальной.

Цель дипломного проекта - изучить методы технического обслуживания и ремонта севера.

Задачи:

изучить основные элементы многофункциональных устройств и его технические характеристики;

рассмотреть принцип работы многофункциональных устройств;

изучить способы ремонта многофункциональных устройств;

изучить виды технического обслуживания многофункциональных устройств.

При выполнении дипломной работы я использовал следующие принципы методологии:

анализ - подбирается материал по теме, используя техническую литературу и материалы сайтов, проводится изучение собранной информации и расчленение темы диплома на основные этапы её изучения и рассмотрения;

наблюдение - опираясь на собранный теоретический материал, рассматривается функционирование нерабочего образца портативной техники (ноутбук), с целью выявить отклонения от нормальной работы и определить возможные способы исправления этих отклонений;

сравнение - название говорит за себя, на примере нескольких типовых образцов портативной техники проводится сравнительный анализ их характеристик по основным параметрам.

многофункциональный устройство система ремонт



1. Общая часть

1.1 История и основные сведения о сервере

Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров(или рабочих станций) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека за консолью.

Консоль (обычно --монитор/клавиатура/мышь) и участие человека необходимы серверам только на стадии первичной настройки, при аппаратно-техническом обслуживании и управлении в нештатных ситуациях (штатно, большинство серверов управляются удалённо). Для нештатных ситуаций серверы обычно обеспечиваются одним консольным комплектом на группу серверов (с коммутатором, например KVM-переключателем, или без такового).

Некоторые сервисные задачи могут выполняться на рабочей станции параллельно с работой пользователя. Такую рабочую станцию условно называют невыделенным сервером.

Серверы размещаются в специально оборудованных помещениях, называемых дата-центром. Младшие модели серверов могут размещаться в обычных офисных помещениях, и от простых десктопных компьютеров их зачастую отличает лишь автономная работа и подключение к блоку бесперебойного питания повышенной ёмкости. Управление серверами осуществляют квалифицированные специалисты--системные администраторы.

В конце XX века невозможно представить себе жизнь без компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений. Не секрет, что основными критериями выбора при создании сервера или рабочей станции являются возможность бесперебойной, стабильной работы и производительность. Для увеличения стабильности компьютерных систем разработчиками были придуманы различные методы защиты информации с помощью систем резервного копирования и зеркалирования, а так же горячей замены аппаратных модулей, таких как блоки питания и жесткие диски. Несмотря на это, существует множество внештатных ситуаций, которые приводят не только к потере данных и остановке системы, но и к более серьезным последствиям. Для уменьшения подобных проблем в данной курсовой работе мы рассмотрим основные компоненты, принципы работы, перспективы развития и техническое обслуживание серверов.

Чтобы лучше понять, что представляют собой современные серверы, кратко рассмотрим историю их возникновения. Изначально, вся электронная обработка данных проходила на мощных ЭВМ - мейнфреймах, у пользователей был лишь терминал для доступа к данным.

Мейнфреймы (mainframe - основная стойка(англ.)) представляли собой мощные, универсальные ЭВМ для массового одновременного обслуживания нескольких тысяч пользователей.

Главная особенность их архитектуры - сбалансированность, что достигалось с помощью дополнительного процессора на уровне канала, который синхронизируется с вычислительным процессором по прерываниям. Обращаясь к канальному процессору за данными, вычислительный процессор в это время переключался на расчеты для параллельных задач. Терминал представлял собой алфавитно-цифровой дисплей и клавиатуру, которые подключались к мейнфрейму. Мейнфреймы поставляли несколько компаний: Hitachi, Amdahl, IBMи др. Как правило, их продукция была несовместима между собой. Компании были замкнуты на решения одного поставщика, который поставлял все аппаратное и программное обеспечение. Компьютерные системы были очень дорогими, а переход с одной системы на другую был очень болезненным. В1971 г. компанией Intel был разработан первый микропроцессор (i4004), что сделало возможным появление персонального компьютера - IBM PC. С ростом мощности и количества ПК произошел постепенный переход от централизованной обработки информации к распределенной (на ПК). Терминалы стали замещаться ПК, а от мэйнфреймов постепенно отказались. Однако с ростом количества ПК и их мощности, развитием локальных сетей, вновь возникла потребность в централизованном хранении и обработке данных. Появилась необходимость в сервере для персональных компьютеров. Сервер -устройство в сети, предназначенное для обслуживания доступа к общим ресурсам (файлы, принтеры, базы данных, приложения и т.д.).

Изначально распространение получили файловые серверы, где пользователи хранили свои данные и обменивались ими. С ростом глобальной компьютерной сети Интернет возникло новое направление - телекоммуникационные серверы (веб-серверы, ftp, доменных имен, почтовые). С развитием СУБД, в силу изменения формата хранения и доступа к данным, файловые серверы утратили свою популярность, и их во многом заменили серверы баз данных. Файловые серверы остаются и по сей день, но они приобрели второстепенное значение -их используют лишь для хранения пользовательских файлов и различных архивов. В последнее время выросла популярность терминальных серверов, ПК пользователей служат лишь терминалом для отображения и ввода данных, а все пользовательские задачи выполняются на сервере. Таким образом достигается значительная экономия на ПК (на роль терминала годятся даже маломощные компьютеры), снижаются затраты на установку и поддержку программного обеспечения, решаются вопросы конфиденциальности и сохранности данных. Для снижения совокупной стоимости владения, куда входят затраты на оборудование, программное обеспечение и обслуживание техники, многие компании сегодня возвращаются к централизованной обработке данных. Но теперь компании не замкнуты на одного поставщика аппаратного и программного обеспечения, на рынке есть широкий выбор решений от различных фирм.

Сервер стал критическим элементом в современной инфраструктуре обработки данных, отказ, которого приводит к серьезным временным, а значит и финансовым потерям. Таким образом, надёжность сервера является важнейшим фактором. Приведём несколько примеров надёжности и сохранности данных на серверах:

резервирование компонентов: дублированные блоки питания, вентиляторы ,жесткие диск;

память с контролем четности (ECC) позволяет автоматически исправлять однобитовые ошибки;

удаленное управление и диагностика сервера (возможность просмотра температуры, скорости вращения вентиляторов, оповещения о критических сбоях);

использование специальных серверных компонентов, которые проходят более тщательное тестирование.

1.2 Классификация серверов

Классификация серверов по выполняемым задачам

файл-сервер.

Имеет диски большой емкости, к которым могут иметь доступ все компьютеры в сети. Выглядит это просто: к тем дискам, которые уже есть на вашем компьютере, после подключения к серверу добавляется еще несколько. Преимущества такой схемы очевидны: информация хранится централизованно, а не раскидана по компьютерам сотрудников; она доступна с любого компьютера, подключенного к серверу, это могут быть и удаленные компьютеры, и может быть защищена от доступа. Еще одним немаловажным достоинством сервера является высокая надежность хранения информации, так как серверы защищают от сбоев гораздо лучше персональных компьютеров. Даже в случае полного выхода из строя какого-либо из дисков сервера существуют методы полного восстановления информации, незаметно для работающих с сервером.

принт-сервер.

Этот сервер позволит всем подключенным к нему компьютерам распечатывать документы на одном или нескольких общих принтерах. В этом случае отпадает необходимость комплектовать каждый компьютер собственным принтером. Кроме того, принимая на себя все заботы о выводе документов на печать, принт-сервер освобождает компьютеры для дальнейшей работы. Посланные на печать документы принт-сервер хранит на своем жестком диске, выстраивает их в очередь и выводит на принтер в порядке очередности.

факс-сервер.

Такой сервер заменяет собой факсовый аппарат. Любой компьютер может с помощью факс-сервера непосредственно отправить факсимильное сообщение, не распечатывая его предварительно на бумаге. Как и в случае принт-сервера, факс-сервер принимает все запросы на отправку факсов и хранит их у себя, а непосредственно отправкой занимается по мере освобождения телефонной. Приходящие факсы либо хранятся на сервере, откуда их может затребовать адресат, либо поступать непосредственно на компьютер адресата.

сервер удаленного доступа.

Он позволяет компьютеру связываться с офисной сетью по телефонным линиям. Находясь с ноутбуком где-нибудь далеко, вы всегда сможете получить из офиса нужный файл, проверить, не пришла ли на ваш адрес электронная почта, - словом, получить любую необходимую информацию. При наличии хороших каналов связи разница между работой в офисе и вне его практически не заметна.

почтовый сервер.

В наше время внутренняя электронная почта играет роль важного средства общения, даже более важного, чем телефон. Почтовый сервер также может связать вас со всем миром посредством сети Internet, и в этом качестве он незаменим. Почтовый сервер может быть как простым сервером, забирающим из сети входящую почту и рассылающим исходящую с внутренней сортировкой писем, так и сложной системой, включающей в себя много модулей вроде программных антиспам- и антивирус- сервисов и аппаратный файловых архивов для хранения большого количества почты.

сервер базы данных.

Это разновидность файл-сервера, на котором хранится база данных. Ему потребуются самые быстрые жесткие диски и хорошая операционная система, чтобы достаточно оперативно обрабатывать большое количество запросов. Для дисковой системы критичным будет время поиска информации, а не скорость передачи данных. процессорная мощность не является для него критичной, но должна быть достаточной для обработки текущих запросов.

веб сервер.

Это сервер для сайтов. В зависимости от сайта ресурсы такого сервера могут быть распределены между данными и процессорами по-разному. Использование server-side языков при создании сайта может нагрузить процессоры, а использование статичных страниц Ї систему хранения данных. Ресурсы такого сервера следует хорошо распланировать на этапе создания сайта, например, популярные материалы небольшого объёма разместить в ОЗУ, а большие файлы, такие как фотографии или видео, разместить на жёстких дисках или во внешнем массиве. В любом случае такому серверу необходимо очень хорошее исходящее соединение с интернетом.

сервер приложений.

Это сервер, на котором выполняются прикладные программы. В зависимости от программ, для которых он предназначен, его характеристики могут быть самыми разными, но самой важной его частью всегда будет программное обеспечение и, в том числе, операционная система. Такой сервер может быть использован как для запуска одних и тех же программ, так и для запуска любых произвольных программ всеми допущенными пользователями и следует уделить особое внимание многозадачности программного обеспечения и исключению конфликтных ситуаций в операционной системе.

прокси-сервер.

Это посредник между компьютерами (настольными и другими серверами) и глобальной сетью. Такой сервер может как фильтровать контент (выполнять роль брандмауэра) и защищать компьютеры внутренней сети от атак и вирусов из внешней, так и кэшировать часто запрашиваемую информацию с целью снижения внешнего трафика. Для дополнительных функций такому серверу потребуются дополнительные мощности (например для функции брандмауэра потребуются более мощные процессоры), но они позволят сэкономить на компьютерах внутренней сети и просто облегчат работу сотрудникам.

терминальный сервер.

Это сервер, позволяющий подключить к сети несколько терминалов и осуществлять удаленную регистрацию.

При конфигурировании терминального сервера обращают внимание на: пропускную способность памяти при произвольной выборке, размер и иерархию кэш-памяти процессоров, скорость работы системы виртуальной памяти (которую, как и каталог временных файлов, возможно, имеет смысл размещать на дисковых накопителях, не входящих в отказоустойчивый массив) и, наконец, на операционную систему.

Необходимо подчеркнуть, что речь не идет о разных устройствах, каждое из которых выполняет свою функцию. Все вышеперечисленные функции (а также многие другие) может выполнять один компьютер, если он называется сервером. Имея необходимые характеристики, сервер с помощью соответствующего программного обеспечения способен взять на себя все эти задачи одновременно.

Отдельно подчеркнем выгоды использования сервера в небольших организациях:

большая мощность за счет многопроцессорной архитектуры;

возможность коллективной работы c дисками, принтерами, модемами;

работа с электронной почтой, прием и рассылка факсов непосредственно с любого из компьютеров сети;

возможность удаленной работы с сервером;

связь с интернетом без необходимости установки средств защиты на каждый компьютер.

Классификация серверов по их задачам

Классификация серверов по назначению, производительности или программно-аппаратной платформе является довольно условным. Тем не менее сервера можно рассортировать на несколько больших групп:

серверы начального уровня

используются небольшими компаниями, в которых не требуются большие вычислительные мощности, для удобства работы. Сервера этого класса не отличаются высокими показателями энергоэффективности и отказоустойчивости, но при этом являются самым дешевым решением, которое может позволить себе любая компания.

серверы среднего уровня

более дорогие, но значительно более надёжные и мощные серверы, чем класс начального уровня, но покупка такого сервера может нанести серьёзный удар по капиталу небольшой компании.

high-end серверы

самые мощные серверы для самых сложных операций. Серверы такого класса используются при расчёте космических полётов, а ограничений по стоимости не имеют в принципе. К high-end серверам так же относится большинство кластерных систем.



Рисунок 1 - High-end сервер

Размеры и другие детали внешнего исполнения

Серверы (и другое оборудование), которые требуется устанавливать на некоторое стандартное шасси (например, в 19-дюймовые стойкии шкафы), приводятся к стандартным размерам и снабжаются необходимыми крепежными элементами.

Серверы, не требующие высокой производительности и большого количества внешних устройств зачастую уменьшают в размерах. Часто это уменьшение сопровождается уменьшением ресурсов.

В так называемом «промышленном исполнении», кроме уменьшенных размеров, корпус имеет бомльшую прочность, защищённость от пыли (снабжён сменными фильтрами), влажности и вибрации, а также имеет дизайн кнопок, предотвращающий случайные нажатия.

Конструктивно аппаратные серверы могут исполняться в настольном, напольном, стоечном и потолочном вариантах.

Все серверные корпуса отличаются от обычных тем, что от них требуется повышенная надёжность, как и от самих серверов. В основном эта надёжность достигается эффективной планировкой с целью обеспечить наиболее удобное для охлаждения расположение компонентов сервера, но так же может дополняться более качественными материалами, из которых изготовлен корпус

настольные/Напольные или ATX

Внешне они меньше всего отличаются от обычных настольных корпусов. Такие корпуса не отличаются хорошей компактностью и не подходят для задач, требующих размещения большого количества серверов в небольшом пространстве, но прекрасно справляются со своими задачами, если нужно небольшое количество или всего один сервер, а специального помещения под них нет - сервер в ATX корпусе можно поставить в любом месте. Собирать и модернизировать сервер в таком корпусе бывает значительно проще из-за отсутствия компактности

Рисунок 2 - Настольные/Напольные или ATX сервер

стоечные или RackMount

Спроектированы так, чтобы быть компактными и экономить свободное место в специальных помещениях, в которых они располагаются. Хотя такой сервер можно положить на столе, они рассчитаны для размещения в специальных 19-дюймовых серверных стойках. Такие корпуса имеют одинаковую ширину (19 дюймов, как и размеры стоек для них), но бывают разной высоты. Высота RackMount корпусов измеряется в юнитах (1 юнит = 1,75 дюйма). Чем выше корпус, тем больше компонентов в нём можно разместить. в больших RackMount корпусах высотой в три юнита и более можно так же разместить некоторые менее компактные компоненты, но как правило такие корпуса используются для размещения в них большего их количества.



Рисунок 3 - Стоечные или RackMount

blade серверы

Это сверх компактные серверы. В них могут быть вынесены наружу такие типичные компоненты, как блоки питания, охлаждения, сетевого подключения, хранения информации. Эти компоненты выносятся в отдельную систему, позволяя blade-серверу быть максимально компактным. не могут быть вынесены только материнские платы, процессоры и оперативная память. Blade-серверы размещаются в специальных корпусах, каждый из которых вмещает в себя более десяти blade-серверов. Blade серверы кроме сверх высокой компактности обладают ещё одним неоспоримым преимуществом - абсолютной избыточностью и возможностью горячей замены, что теоретически может поднять их отказоустойчивость до показателя в 100% - заменить можно не только блоки питания, жёсткие диски, системы охлаждения и прочие компоненты, но и материнские платы, процессоры, оперативную память и даже сами серверы целиком.

Рисунок 4 - Bladeсервер



Большинство производителей серверных компонентов так же выпускают серверные платформы - это серверные корпуса в комплекте с материнской платой и необходимыми контроллерами

1.3 Ресурсы сервера

По ресурсам (частота и количество процессоров, количество памяти, количество и производительность жёстких дисков, производительность сетевых адаптеров) серверы специализируются в двух противоположных направлениях -- наращивании ресурсов и их уменьшении.

Наращивание ресурсов преследует целью увеличение емкости (например, специализация для файл-сервера) и производительности сервера. Когда производительность достигает некоторого предела, дальнейшее наращивание продолжают другими методами, например, распараллеливанием задачи между несколькими серверами.

Уменьшение ресурсов преследует цели уменьшения размеров и энергопотребления серверов.

Аппаратные решения.

Крайней степенью специализации серверов являются, так называемые аппаратные решения (аппаратные роутеры, сетевые дисковые массивы, аппаратные терминалы и т. п.). Аппаратное обеспечение таких решений строится «с нуля» или перерабатывается из существующей компьютерной платформы без учёта совместимости, что делает невозможным использование устройства со стандартным программным обеспечением.

Программное обеспечение в аппаратных решениях загружается в постоянную и/или энергонезависимую память производителем.

Аппаратные решения, как правило, более надёжны в работе, чем обычные серверы, но менее гибки и универсальны. По цене, аппаратные решения могут быть как дешевле, так и дороже серверов, в зависимости от класса оборудования.

Псевдоаппаратные решения.

В последнее время появилось большое количество бездисковых серверных решений на базе компьютеров (как правило x86) форм-фактора Mini-ITX и меньше со специализированной переработкой GNU/Linux на SSD-диске (ATA-флэш или флеш-карте), позиционируемых как «аппаратные решения». Данные решения не принадлежат к классу аппаратных, а являются обычными специализированными серверами. В отличие от (более дорогих) аппаратных решений они наследуют проблемы платформы и программных решений, на которых основаны.

Производительность.

Производительность является основной характеристикой сервера. Она определяется его аппаратной конфигурацией и зависит от выполняемых сервером задач. Чем больший объем вычислений необходим для решения задачи, тем более производительные компоненты используются.

Для повышения производительности серверов применяются технологии, основанные на последних достижениях в области компьютерной техники. Например:

четыре процессорных разъёма на одной материнской плате;

многоканальный режим работы оперативной памяти

независимые шины PCI-Express x16;

жесткие диски с интерфейсом SAS и высокой скоростью вращения шпинделя (10000-15000 об/мин);

объединение жёстких дисков в RAID-массивы.

Производительность сервера также можно увеличить при помощи построения подсистем памяти и ввода-вывода, максимально эффективно использующих возможности архитектуры процессоров.

Масштабируемость.

Масштабируемость-- это возможность увеличить вычислительную мощность сервера или операционной системы (в частности, их способности выполнять больше операций или транзакций за определённый период времени, либо запускать больше различных служб) за счёт установки большего числа процессоров, оперативной памяти и т. д. или их замены на более производительные. Это масштабируемость аппаратная. Изначально серверы в продаже идут в базовой комплектации, но с заложенным потенциалом к «апгрейду» -- аппаратная масштабируемость. К примеру, базовый набор сервера имеет один процессор, два модуля памяти, например 2х2 гб. и дисковый массив из двух жёстких дисков, допустим, 146 гб. Далее (или сразу) по мере потребности можно установить ещё один процессор, память или добавить диски в массив.

Масштабируемость бывает вертикальная и горизонтальная. Под вертикальной масштабируемостью подразумевается создание одной системы с множеством процессоров, а под горизонтальной -- объединение компьютерных систем в единый виртуальный вычислительный ресурс. Каждый из этих подходов рассчитан на использование в различных областях. Так, горизонтальное масштабирование лучше всего подходит для балансировки нагрузки Web-приложений, а вертикальное масштабирование лучше всего подходит для больших баз данных, управлять которыми на одной системе проще и эффективнее. Так же бывает программная масштабируемость.

Размещение и обслуживание.

Серверы размещаются в специально оборудованных помещениях, называемых дата-центром. Младшие модели серверов могут размещаться в обычных офисных помещениях, и от простых десктопных компьютеров их зачастую отличает лишь автономная работа и подключение к блоку бесперебойного питания повышенной ёмкости. Управление серверами осуществляют квалифицированные специалисты -- системные администраторы

Время простоя

Недооценка и переоценка влияния этого фактора одинаково опасны. При недооценке этого фактора ваша компания понесёт финансовые потери при простое сервера, 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.

1.4 Важность системы охлаждения для сервера

Для корректной работы сервера очень важен правильный температурный режим, при котором сервер не перегревается. Чтобы понимать важность системы внутреннего охлаждения сервера, необходимо знать некоторую общую информацию о температурном режиме.

Итак, 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 перегрева:

при слишком высокой температуре сервер для некой самозащиты автоматически перезагрузится, в результате чего все процессы, которую выполнялись на сервере, прервутся, что не допустим;

слишком высокие температуры очень негативно влияют на жесткий диск, который начинает работать с ошибками, неправильно записывая данные. Также, при перегреве страдают микросхемы, транзисторы, конденсаторы и т.д.;

если температура блока сервера выше 35 градусов, а температура процессора больше 60 градусов, Ваш сервер начинает работать на износ, и срочно необходим сервера.

Для эффективной работы внутренней системы охлаждения сервера, следует соблюдать следующие меры:

Важно обеспечить свободный доступ воздуха ко всем вентиляционным отверстиям сервера и ни в коем случае не перекрывать их. Обратите внимание на расположение системного блока: обеспечьте свободный воздух ко всем вентиляционным отверстиям;

Очень важно наличие кулеров во всех комплектующих сервера;

Помните, что горячий воздух должен выходить в верхней части блока питания, а холодный воздух должен заходить снизу и спереди;

Свободное пространство от задней стенки системного блока примерно должно быть равно двум расстояниям диаметра вытяжного вентилятора;

Обязательное наличие кулеров на центральном процессоре, графическом процессоре видеокарты и в блоке питания;

Для более мощных компьютеров, или в более жарких условиях, применяются дополнительные кулера для микросхем северного моста, жестких дисков и дополнительный вытяжной кулер на задней стенки корпуса ПК;

Использовать возможность дополнительного забора воздуха для графического адаптера через заглушки PCI;

Использовать возможность естественной вентиляции отсеков жестких дисков за счет слегка отогнутых заглушек свободных отсеков;

Увеличить по возможности аэродинамическое сопротивление внутри системного блока:

обеспечить внутри корпуса компьютера достаточно места для прохода воздуха;

аккуратно уложить кабеля внутри системного блока, используя стяжки;

в месте забора воздуха установить пылезадерживающий фильтр (не забывайте его регулярно чистить).

Регулярно (примерно, раз в три месяца) производить чистку компьютера от пыли;

Если есть возможность, раз в год меняйте термопасту на центральном процессоре;

1.5 Выбор эффективной системы охлаждения

В первую очередь посмотрим, что из себя представляет система охлаждения современного серверов, и каких видов она бывает

Устройства охлаждения, применяемые для различных элементов компьютера, являются очень важной частью всей системы, а потому отсутствие должного внимания и знаний при выборе кулера может привести к значительному снижению отказоустойчивости сервера в целом.

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).

Недостатки -- шум, уровень которого зависит от выбранных вентиляторов, т.е. от их размеров, технических характеристик, производителя, марки.

Бывают и более простые системы охлаждения, называемые пассивными. Применяются они только тогда, когда возможно их безопасное применение. Они состоят только из радиатора.

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.

Прошло уже то время, когда экзотикой считались кулеры на тепловых трубках. Они весьма эффективны уже в силу своей конструкции, так как отводит тепло не простым механическим контактом, а за счет свойств жидкого охлаждающего агента. Во всех случаях, когда обычные кулеры не удовлетворяют поставленным требованиям, есть смысл в применении кулеров на тепловых трубках. Единственным их недостатком является повышенная цена, но это с лихвой компенсируется идеальным балансом между малым шумом и высокой эффективностью.

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, малошумна, 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!

То есть, во всех случаях, система охлаждения должна состоять из радиаторов и, собственно, конкретного способа его охлаждения.

Рассмотрим нюансы выбора воздушной активной системы охлаждения

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.

Несколько рекомендаций по выбору систем охлаждения для процессоров:

Если в ваши планы не входит разгон ЦП, эксперименты с повышением его производительности, и вам неважен уровень шума, издаваемый вашим сервером, можно не задумываться и приобрести любой кулер в пределах 200-400 рублей (алюминиевый радиатор плюс простенький вентилятор диаметром 80 мм). Еще проще, если вы приобрели процессор вместе с кулером (комплектация «BOX»);

Для более производительных систем, рассчитанных на игры и разный мультимедийный контент, желательно приобрести кулер посерьезнее, состоящий из медного или медно-алюминиевого радиатора и тепловых трубок, а также качественного малошумного вентилятора. Стоимость его -- порядка 400-900 рублей;

Самые дорогие (от 1000 руб. и выше) и массивные (и по весу, и по размерам) кулеры, предназначенные для охлаждения самых «горячих» -- разогнанных процессоров. Альтернативой им могут служить СВО (системы водяного охлаждения), но из-за большой (до 10000 рублей и выше) цены и определенных трудностей, связанных с установкой и обслуживанием, они используются только профессионалами и то крайне редко.

Само собой, при выборе особое внимание необходимо уделить совместимости кулера с процессором и с материнской платой.

И хотя рекомендации, приведенные выше, больше подходят для выбора процессорных кулеров, но где-то их можно применить и при выборе способов и систем охлаждения процессоров видеокарт, чипсетов, микросхем оперативной памяти, и, конечно, самого системного блока.

И последнее, следует обращать внимание на производителей приобретаемых кулеров. Самые знаменитые и популярные бренды -- Noctua, ArcticCooling, Zalman, Thermaltake, Xilence, CoolerMaster, Scythe.

1.6 Иммерсионное жидкостное охлаждение для серверов

Охлаждение методом прямого погружения помогает поддерживать нужную температуру для серверов и прокладывает путь для следующего поколения ультра-плотных систем. Не воздух и не вода, а масло - будущее ЦОДов. Размещение серверов в ЦОДах становится более плотным и приводит к увеличению температуры в стойках.

Погружение в жидкий хладагент может заменить традиционные методы воздушного охлаждения для дата-центров и больших серверов с высокой плотностью.

Для современных серверов требуется множество вентиляторов, чтобы направлять большие потоки воздуха в сторону горячих компонентов по тщательно выверенным коридорам в каждом корпусе. Но вентиляция наращивает энергопотребление системы и значительно увеличивает шумы, а также риски.

Из-за отказов вентиляторов на объекте могут возникнуть проблемы. Создатели современной конструкции процессоров работают над тем, чтобы снизить энергопотребление и выделяемое тепло, но становится ясно, что традиционные системы охлаждения воздуха ограничивают потенциальную плотность процессоров и систем.

Конструкторы надеются преодолеть ограничения воздушного охлаждения, предлагая погрузить оборудование серверов или других систем непосредственно в жидкость.

Непосредственное охлаждение методом погружения ? новая технология, способная произвести революцию в отрасли дата-центров, но эта она требует компромиссов. Необходимо рассмотреть внимательнее все «за» и «против», возможную пользу и требования, необходимые для ее поддержки.

Жидкость - отличная охлаждающая среда, потому что она гораздо плотнее воздуха, а плотные носители в целом облегчают изменения тепловой энергии. Циркулирующая в дата-центрах 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 (такие, как продукт 3М компании Novec или GreenDEF компании GreenRevolutionCooling).

Выбранный состав позволяет напрямую погрузить горячие компоненты (или всю систему целиком) для более эффективного охлаждения без повреждения компонентов или изменения электромагнитных характеристик чувствительных электронных схем.

Есть два основных подхода к жидкостному охлаждению методом погружения: простое и двухфазное охлаждение.

Простой охлаждение основано на принципе полного погружения серверов в ванну с охлаждающей жидкостью. Тепло от процессора, элементов памяти, жестких дисков и других устройств поглощается жидкостью, которая циркулирует с помощью обычного чиллера или другого теплообменника и поддерживает температуру на нужном уровне.

Рисунок 5 - Схема работы чиллера

Иммерсионные системы (такие как CarnotJet от GreenRevolutionCooling) ? это простой и эффективный процесс.

Некоторые системы основаны на циркуляции охлаждающей жидкости через индивидуальные защищенные лопасти, а не погружении целой стойки. Один из производителей таких систем, LiquidCoolSolutions, прокладывает систему через массив серверных модулей и создает общую петлю циркуляции.

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.

Очевидные преимущества

Погружное жидкостное охлаждение гарантирует ряд важных преимуществ для ЦОДов следующего поколения.

Эффективность жидкостного охлаждения состоит в том, что плотность серверов можно наращивать больше, чем в дата-центрах с воздушным охлаждением и избегать риска горячих точек, вызванных неправильным распределением или блокировкой воздушных потоков для обычных стоек.

Хотя современные серверы совместимы с погружным жидкостным охлаждением, технология имеет огромный потенциал для сред высокопроизводительных вычислений (HPC), которые создают крупные блоки оборудования в высокопроизводительных серверах - от 30 кВт до 100 кВт на стойку - там, где воздушное охлаждение непрактично.

Вторым преимуществом является то, что процесс имеет длительный цикл. Неисправность в воздушной системе охлаждения ЦОДа, как правило, вызывает перегрев оборудования за считанные минуты. Большинство дата-центров реагирует на такие ситуации, меняя нагрузки или отключая системы в установленном порядке до тех пор, пока не сработают устройства бесперебойного питания и другие резервные системы.

Погружное жидкостное охлаждение сохраняет нужную температуру среды в течение более длительных периодов в случае поломки насоса. Двухфазное погружное охлаждение пассивно по своей природе, не требуют никакого насоса для контейнера с жидкостью.

Снижение затрат часто приводится в качестве третьего и главного преимущества жидкостного охлаждения. Как правило, снижаются расходы на электроэнергию для охлаждения, не нужно приобретать и поддерживать эксплуатацию вентиляторов, а также в серверном зале освобождается место, ранее занимаемое воздушной системой охлаждения. Дата-центру потребуются упрощенные серверные компоненты.

«Поставщики DLC [directliquidcooling] утверждают, что прямое жидкостное охлаждение снижает затраты до 40% и ниже, ? заявляет Эндрю Донохью, научный руководитель европейской аналитической группы отрасли ЦОДов исследовательской компании 451 Research. - Кроме того, из-за отсутствия вентиляторов исчезает шум и вибрации, которые нередко бывают источником сбоев в серверах».

Минусы инновации

Погружное жидкостное охлаждение также имеет ряд недостатков. Возможно, самая большая проблема состоит в том, что большинство современных стоек ЦОДов не загружены настолько и не используют энергию в таких масштабах, чтобы оправдать финансовый вклад и техническое переоборудование дата-центра для перехода от воздушного к жидкостному охлаждению.

Если в дата-центре уже оборудована и работает система CRAC (computerroomairconditioning), то у компании нет мотивации что-то менять, потому что современные серверы работают отлично с воздушным охлаждением. Реальный толчок для перехода на погружное жидкостное охлаждение возникает, когда речь идет о будущих проектах - серверах высокой плотности и высокой производительности, которые трудно обеспечить полностью при помощи воздушного охлаждения.

Погружное жидкостное охлаждение - это технология для ЦОДа, которая требует радикальных перемен. Сегодня масштабируемость ЦОДов основана на вертикальных стойках, но с погружным жидкостным охлаждением стойки должны размещаться горизонтально в резервуарах. Кроме того, наличие жидкости добавляет суеты и «грязи» в работу с сервером, если возникает необходимость что-то поменять или добавить.

Угроза утечек пока остается главным препятствием для широкого распространения технологии.

Потенциальные проблемы с обслуживанием новой системы и утилизации жидкости. Даже тогда, когда жидкие ванны плотно закрыты, важно фильтровать или очищать жидкость, удаляя экологические и биологические загрязняющие примеси, которые препятствуют циркуляции и, возможно, даже создают опасность для здоровья персонала.

Лучше всего использовать очищенные охлаждающие жидкости с невысокой степенью вязкости, но значительной тепловой инертностью, которые являются экологически чистыми и нетоксичными, например, минеральное масло.

Однако четкие отраслевые стандарты для выбора жидкости, разработки, фильтрации и утилизации пока не существуют.

Иммерсионные жидкостные системы охлаждения уже появились на рынке, но важно рассмотреть некоторые аспекты логистики и адаптации новой технологии.

Системы погружного жидкостного охлаждения могут работать с существующими конструкциями и серверным оборудованием ЦОДов, так что можно включать эти технологии в планы поэтапного развития площадок. Например, если новый шкаф высокой плотности выходит за пределы отведенной зоны для установки, то погружная жидкостная система охлаждения будет разумным решением проблемы.

Мне кажется, что эта технология особенно подходит для современных жестких условий эксплуатации и суперкомпьютерных приложений

Тем не менее, в полной мере преимущество погружного жидкостного охлаждения реализуется только с серверами и стойками, которые вообще не могут использоваться вместе с воздушным охлаждением. По этой причине, многие предприятия откладывают установку погружных систем охлаждения до тех пор, пока не появятся дата-центры нового поколения, где будут установлены системы высокой плотности.

Для модернизации или строительства погружной системы в любом ЦОДе необходимо произвести структурный анализ, чтобы убедиться, что нагрузка на пол выдержит дополнительный вес жидкости в дополнение к стойкам и ИТ-оборудованию.

Установке также требуются насосы, чиллеры, фильтры, трубопроводы и датчики специально для охлаждающей системы для того чтобы жидкостное охлаждение полностью соответствовало правильным методикам проектирования ЦОДов. Поскольку технология погружения в жидкость используется только в горизонтальных стойках, это влияет на структуру оснащения дата-центра.

Сегодняшние серверы используют вентиляторы, радиаторы и сложные воздуховоды для того, чтобы направить поток воздуха через процессоры и компоненты памяти. Хотя серверы полностью совместимы с жидкостным охлаждением, все элементы системы воздушного охлаждения должны быть удалены перед погружением сервера в охлаждающую жидкость.

Твердотельные дисковые устройства могут быть погружены в жидкость, но такое действие изменит не в лучшую сторону работу обычных магнитных дисков. Для того чтобы устранить это затруднение, эти диски должны быть удалены их зоны погружения и перемещены на внешний (сухой) уровень подсистемы хранения или в сеть хранения данных (если только они специально не были тестированы и не определены как подходящие для непосредственного погружения в жидкость).

Размещение оптического кабеля - еще одна проблема. Электрические кабели (такие, как категории 6A кабелей Ethernet) работают нормально при погружении, но наличие жидкости может изменить показатель преломления в оптическом интерфейсе (там, где совмещаются оптоволоконный кабель и порт). Это может снизить производительность сети - даже небольшое воздействие ухудшит магистральные соединения 10/40/100 GigE, высокопроизводительные соединения волоконно-оптических каналов или другие порты, где используется волоконный кабель.

Используя жидкостную систему, нельзя забывать об угрозе протечек или загрязнения. Конечно, в дата-центрах используется нетоксичная и экологически чистая жидкость, но никто не хочет работать на предприятии, покрытом минеральным маслом. Плохая идея ? вытащить сервер из контейнера, слить жидкость на пол и ковыряться в оборудовании, из которого летят градом капли.

Работникам понадобится защитная одежда и специальные поддоны с поднятыми краями, чтобы сохранить оставшуюся жидкость. Также необходимо предусмотреть меры для очистки пролившейся жидкости. Системам жидкостного охлаждения требуются двойные резервуары, которые предохраняют от утечек, и средства мониторинга, чтобы вовремя обнаружить даже незначительное просачивание хладагента на объекте.

...