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

楼主:企业存储技术 时间:2020-11-20 16:29:05

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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2Quadro GP100顶级专业显卡/GPGPUAI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 Tower7820 Tower7920 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 Tower103.5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43.5英寸硬盘热插拔位(同时兼容2.5HDD/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5-63.5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 01

 

 

上图是一块半高PCIe x82M.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 x164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 Tower7820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43.5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43.5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21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128GBLR-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T79102CPU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。

 

T7910CPU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 SPCPU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2CPU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 TowerCPU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1216GB MicronDDR4-2400 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 Tower5820 Tower就留到下一篇吧。敬请继续关注!


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