О ПРОЕКТЕ
ВСЕ ПРОЕКТЫ HH
Регистрация компании
Заявка на грант Повысить зарплату Поможем выбрать курс Регистрация карьериста
во всех городах



Как выбирают сервер? Определяют, какая необходима производительность. Таким образом круг подходящих моделей сужается. Но производительность не единственный показатель. То есть… должно быть что-то еще. Только что?

Как известно, на вкус и цвет товарища нет: начальнику отдела нравится «только HP», системному администратору важно, как выполнено администрирование и диагностика, а у бухгалтера свои представления о целесообразности. На первый взгляд выход есть – достаточно только договориться, но все оказывается сложнее. Почему? Нет информации для размышления. Выбор моделей на данном этапе еще слишком широкий, а сравнивать можно только по скупым значениям в технической спецификации. Поэтому и возникает повод для «неопределенной эмпирики».

Подобная ситуация закономерна: при разработке серверов производители используют одни и те же комплектующие и готовые модели имеют очень похожие спецификации. Чем же тогда руководствоваться при поиске лучшего сервера? Неужели только дизайном фронтальной панели?

Универсальный рецепт: выбирать среди продукции бренда, которому вы доверяете больше всего, а заодно поинтересоваться мнением о привлекшей внимание модели у коллег. Но этот способ плохо работает, когда речь заходит о покупке нового оборудования.

Однако есть и другой способ, его предложила компания «Сервер Юнит». Согласно ему на втором этапе выбора во главу угла следует поставить эксплуатационные характеристики серверов. Именно они наиболее точно отражают особенности предпочтительных моделей, позволяют выбрать наиболее подходящий конкретному покупателю сервер при прочих равных условиях.

Трудность в другом: эти характеристики обычно не представлены в сопроводительной документации. Необходимы дополнительные исследования.

В «Сервер Юнит» провели собственное тестирование трех моделей серверов, имеющих практически равноценную комплектацию: Dell PowerEdge R710, HP DL 380 G7 E5606 и IBM x3650 M3. Все изделия построены на базе четырехъядерных CPU Intel Xeon серии X5600  – c близкой производительностью и одинаковыми тепловыми пакетами (до 80 Вт).

Таблица 1. Характеристики участников тестирования

Авторы эксперимента исходили из того, что серверы, построенные на однотипной компонентной базе, демонстрируют одинаковые характеристики только в идеальных условиях. В реальности каждая модель обладает множеством особенностей. Даже если взглянуть со стороны, сразу видны многочисленные отличия. Например, разный дизайн и компоновка передней и задней стенок – это не просто желание создать модель, внешне отличающуюся от конкурентов. Внешние различия отражают особенности внутренней компоновки, индивидуальной у каждого устройства.

Первое, на чем это сказывается, – у каждого сервера собственная схема отвода выделяемого тепла. Любой системный администратор скажет вам, что это важнейший эксплуатационный показатель, оказывающий прямое влияние на производительность. Разная компоновка комплектующих приводит к тому, что внутренние воздушные потоки движутся по-разному. Обтекая выступы, они становятся причиной возникновения шума, имеющего свои характеристики частоты и мощности у каждой модели. Так естественным путем формируется дополнительный набор параметров, которые можно выявить лишь при непосредственной работе с сервером. Их роль не менее важна, чем производительность установленного процессора.

Тепловыделение в холостом режиме

Итак, серверы уложены в ряд и готовы к тестированию. Первая проверка – на тепловыделение в холостом режиме, в котором по статистике серверы проводят более половины всего времени даже с использованием технологий виртуализации. Он подразумевает включение сервера без какой-либо прикладной нагрузки. Это делается для того, чтобы оценить «тепличные» условия работы серверов, когда задействован минимум программ.

Как можно ожидать, серверы греются и в этом состоянии. Чтобы выявить полноценную картину тепловыделения, показания снимаются только после того, как устройства отработали в данном режиме в течение трех часов.

Для съемки тепловых полей используется оптико-электронный измерительный прибор, тепловизор – специальная камера, функционирующая в инфракрасной области электромагнитного спектра и способная «переводить» тепловое излучение в видимую область спектра.

Перемещая тепловизор Fluke, можно детально изучить нагрев всех панелей сервера

Для экспериментов использовалось изделие компании Fluke. Его особенность – сочетание теплового датчика с традиционной цифровой видеокамерой, что позволяет накладывать ИК-изображение поверх видимого, а готовый результат выдавать в виде наглядной картины распространения тепловых полей, отображаемых поверх элементов конструкции. Технология наложения изображения с тепловым полем получила название IR-Fusion. Она содержит наглядную эмпирическую информацию, не отраженную ни в каких спецификациях. Такие бесконтактные измерения позволяют легко обнаружить проблемные с точки зрения повышенного теплообмена участки и исследовать их более тщательно.

Измерения тепловыделения серверов в холостом режиме сразу выявили отличия моделей между собой. Так, выделение тепла у сервера IBM оказалось небольшим и исходило в основном от блока питания. У сервера HP аналогичный нагрев показал 37,3 0С. Однако в случае с HP тепло выделялось не только в области блока питания, но и с тыльной стороны, где температурный фон составил 35,6 0С.

Самое низкое тепловыделение показал сервер Dell – он нагрелся лишь до 31,6 0С.

Тепловизор позволил не просто выявить сервер с более высоким температурным фоном. С его помощью легко отыскать места с максимальным тепловым излучением. Так, сервер HP имеет ярко-выраженный нагрев по всему переднему торцу. Учитывая это при размещении сервера в стойке, можно предусмотреть дополнительные меры для улучшения условий его эксплуатации.

Тепловыделение под нагрузкой

Данные, полученные в ходе тестирования в холостом режиме, помогают сузить список подходящих моделей, определить, на что придется обратить первоочередное внимание при установке сервера в стойку, удостовериться в соответствии имеющейся системы кондиционирования. Однако это все предварительные действия. Главное – впереди. А именно анализ работы в режиме полной нагрузки.

На данном этапе измеряется тепловыделение при 100%-ной загрузке процессора. На практике такой режим встречается нечасто. Основное время серверы работают в режиме 40–50% от своей максимальной производительности. А значит, с точки зрения тепловыделения рабочие режимы будут заведомо менее напряженными, чем те, которые получены при 100%-ной загрузке. Тем не менее исследование именно пикового режима работы позволяет охватить все возможные варианты загрузки системы, оценить ее по самому пессимистичному сценарию.

Замер тепловыделения внутри корпуса при 100%-ной загрузке процессора

Прежде всего замерили температуру в области блока питания. Наименьшие по сравнению с холостым режимом изменения показал сервер IBM – температура у него возросла всего на 0,4 0С. Такой результат позволяет сделать выводы: в конструкции этой модели узлы, дающие основной вклад в теплонагрев, находятся на достаточном удалении, а производитель установил высококачественный блок питания, где контактные потери сведены к минимуму. У сервера Dell температура возросла больше (на 5,5 0С). Надо ли бить тревогу? Наоборот, этот результат отражает то, что конструкция сервера Dell хорошо продумана. В результате выделяемое тепло равномерно распределяется по корпусу, площадь радиации увеличивается, благодаря чему можно предотвратить рост нагрева. На сервере HP температура в области блока питания увеличилась на 11 0С. Привлекает внимание другое: повышение температуры обнаружено прежде всего в районе силового разъема, тогда как часть корпуса, находящаяся рядом, сохраняет более низкий температурный фон. Вероятно, HP использовала разъем силового блока, где передача тепла затруднена.

Следующий этап проверки в режиме 100%-ной нагрузки – замеры температуры возле решетки теплоотвода. У сервера IBM она достигла 35,8 0С, сервер Dell показал низкую отметку – 33,5 0С. Скорее всего, суммарное потребление мощности (а соответственно, и тепловыделение) у моделей Dell и IBM приблизительно одинаковое; различия наблюдаются только в распределении температуры по поверхности корпуса. Этот вывод подтверждают показания уровня нагрева верхней крышки: у сервера Dell она составила 30 0С, у IBM – 28,2 0С. Как и на первом этапе тестирования, модель HP оказалась третьей с результатом 42,3 0С – на 7–9 0С выше, чем у конкурентов. Температура нагрева верхней крышки сервера HP равна 32,5 0С. Теперь понятно, почему у изделия HP присутствует на корпусе боковой теплоотвод в дополнение к тому, который установлен на тыльной стенке.

Когда наружные испытания завершены, можно заглянуть внутрь корпуса и оценить тепловую нагрузку там. Из спецификации известно, что критическая температура внутри ограничена допустимыми пределами нагрева процессора: до 76–77,6 0С. Возникновение внутри корпуса близких температур способно оказать негативное влияние на производительность системы. Нет, процессор не сгорит, но может сработать защита от перегрева. В результате резко повысится скорость вращения вентиляторов, а значит, и уровень шума. Или процессор переключится на пониженную частоту. Итог – падение производительности сервера. В этом нет большой опасности, если на сервере не планируется запускать критически важные прикладные задачи реального времени. Выводы сделает специалист. Главное, чтобы у него была вся необходимая информация.

Таблица 2. Температура нагрева, градусов Цельсия

По результатам проведенных замеров минимальный нагрев и тепловыделение внутри корпуса демонстрирует сервер Dell: его температура не поднималась выше 32,9 0С. Как и в предыдущих экспериментах, сервер Dell оказался наиболее стабильным и эффективным, обойдя HP и IBM. Сервер IBM отстал совсем немного: его температура внутри корпуса не превысила 41,3 0С. Учитывая, что до порога далеко, это успешный результат. Тестирование сервера HP проводилось при повышенных температурах окружающей среды (24 0С). Однако и с учетом этого границы повышения температуры внутри корпуса до отметки 67,3 градуса Цельсия следует рассматривать как тревожный симптом. Таким образом, пользуясь полученной информацией, можно сделать вывод, что сервер HP предназначен в первую очередь для запуска типовых прикладных программ, но не критически важных приложений.

Потребление энергии

Абсолютные температуры нагрева позволяют оценить неизбежные потери, которые придется нести в ходе эксплуатации владельцу сервера. Однако важно также знать, насколько велико энергопотребление – это позволит оценить запас прочности серверов от перегрева.

Оценка данных характеристик доступна через встроенную систему управления сервера: iDRAC для Dell, iLO для HP и RSA для IBM. Из-за разных инструментов собрать одинаковый набор результатов не удается, причем самый полный набор параметров предоставляет сервер Dell. Богатые функциональные возможности системы управления – дополнительный плюс в его копилку.

Таблица 3. Энергопотребление, Вт

Уровень шума

На первый взгляд издаваемый сервером уровень шума не играет такой существенной роли при выборе моделей, устанавливаемых в стойку, по сравнению с устройствами башенного типа. Однако можно принять к сведению следующее утверждение: излишний шум является следствием недостаточного совершенства дизайна конструкции. Вот почему проверка на шумовые характеристики обязательна.
Эти замеры производились с помощью профессионального микрофона с использованием мобильного приложения SoundMeter. На основе полученных данных был сделан вывод, что наименьший уровень шума создает сервер HP. Его высокий уровень нагрева и тепловыделения позволяет говорить о том, какие усилия приложили разработчики, чтобы активно повлиять на снижение негативных трендов.

Измерения уровня шума с помощью профессионального микрофона и мобильного приложения SoundMeter

В свою очередь, сервер IBM отличается самым высоким уровнем шума и средней степенью нагрева по сравнению с Dell и HP. У Dell наиболее удачная пропорция: средний уровень шума и наименьшая температура нагрева.

Таблица 4. Уровень шума системы охлаждения на расстоянии 1 м, дБ

Диагностика состояния сервера

Любой выбор будет неполным, если не оценить работу функции управления сервером.

Диагностическая панель сервера Dell снабжена ЖК-дисплеем, благодаря которому объем предоставляемой информации значительно больше, чем при использовании панели из LED-лампочек, как у моделей HP и IBM. При нахождении в режиме ожидания ЖК-панель подсвечивается синим цветом, меняющимся на оранжевый в случае обнаружения ошибки. После этого на экран выдается диагностическое текстовое сообщение, например «открыта крышка», «сигнал о вторжении». С помощью этой же панели можно настроить фирменный контроллер удаленного доступа iDRAC.

Диагностическая панель сервера HP представлена набором LED-индикаторов – каждая лампочка отвечает за состояние того или иного аппаратного элемента: процессор, ОЗУ, сетевые интерфейсы и т. д. Аналогичным образом устроена панель IBM, только количество индикаторов меньше.

Выводы
Проведенное исследование является примером того, что недостаточно пользоваться лишь технической спецификацией при выборе таких сложных изделий, как сервер. Конструктивные особенности способны оказывать существенное влияние на работу сервера. Это отражается не только на его быстродействии, но и на надежности и долговечности.