Внешние подключаемые блоки

Блэйд-системы состоят из набора блэйд-серверов и внешних компонентов, обеспечивающих невычислительные функции. Как правило, за пределы серверной материнской платы выносят компоненты, создающие много тепла, занимающие много места, а также повторяющиеся по функциям между серверами. Их ресурсы могут быть распределены между всем набором серверов. Деление на встроенные и внешние функции варьируется у разных производителей.

Источники питания

Преобразователь напряжения питания, как правило, создается общим для блэйд-системы. Он может быть как вмонтирован внутрь нее, так и вынесен в отдельный блок. По сравнению с суммой отдельных блоков питания, необходимых серверам формата 1U, единый источник питания блэйд-систем — один из самых весомых источников экономии пространства, энергопотребления и числа электронных компонентов.

Система электропитания на основе HP BladeSystem:

Шасси HP BladeSystem серверов устроено таким образом, что его левая половина питается от левой половины полки питания, а правая – от правой. Для обеспечения избыточности при использовании 3U полок питания необходимо установить вторую полку.

Рисунок 3 - схема питания при использовании 3U полок

Полки питания

Полки питания блэйд серверов содержат источники питания конвертирующие 220 В переменного напряжения в -48 В постоянного. Имеются 2 вида полок питания, каждый из которых рассчитан на разное количество подключаемых блэйдовских шасси. Полка питания высотой 3U. Полка содержит 6 источников для трехфазного питания (по 2 источника на каждую фазу) или 4 источника для однофазного. На рисунке показана структура электрических соединений полки (вид сзади). Структура одинакова, как для однофазной, так и для трехфазной полок.

Рисунок 4 - полка питания

Перевод надписей Power enclusure (rear) – Полка питания 3U (вид сзади) 208V-250V Input Leads – Входные питающие жилы 208В-250В -48V Output Leads – Выходные питающие жилы -48В Circuit Breakers – Размыкатели цепи Power Management Module – Модуль управления питанием Ground Strap – Шнур заземления A side – Сторона A B side – Сторона B

Наиболее оптимально располагать полки питания внизу стойки, т.к. это оптимизирует температурные показатели. Трехфазная полка питания 3U Ниже приведен внешний вид трехфазной полки питания. Ее высота составляет 3U. Она содержит 6 источников напряжения «горячей замены» (по 2 на каждую фазу). Конвертирует 200-240 В переменного напряжения в -48 В постоянного. Имеет избыточные входные клеммы питания. Рисунок 5 - Трехфазная полка питания 3U Однофазная полка питания 3U Однофазная полка питания имеет 4 источника питания «горячей замены» и рекомендуется для небольших конфигураций. 2 оставшихся места в полке питания закрываются «заглушками». Высота полки составляет 3U. Конвертирует 200/220 В переменного напряжения в -48 В постоянного. Рисунок 6 - однофазная полка питания 3U Полка питания высотой 1U. Полка питания высотой 1U специально разработана для того, чтобы избежать приобретения конфигурации «с запасом» в виде источников питания 3U и шин питания при покупке одного блэйдовского шасси. 1U полка обеспечивает полную отказоустойчивость для одного шасси. Вид спереди Вид сзади Блок питания «горячей» замены (вид спереди)

Охлаждение

Традиционный дизайн серверов пытается сбалансировать плотность размещения электронных компонентов и возможность циркуляции охлаждающего воздуха между ними. В блэйд-конструкциях количество выступающих и крупных частей сведено к минимуму, что улучшает охлаждение модулей.

Высокая плотность — особое охлаждение

На сегодняшний день модульные серверы являются наиболее предпочтительными вычислительными системами для многих дата-центров. Но если традиционные стоечные серверы нагревали воздух, в среднем, на 10⁰С (разница температуры потока на входе и выходе из системы), то в случае блейд-серверов этот показатель составляет около 20⁰С, а в ряде случаев 30⁰С и более. Все это результаты повышения аппаратной плотности, быстродействия компонентов, вычислительной нагрузки (где не последнюю роль играет популярная нынче виртуализация) и других факторов. Все это говорит о том, что для охлаждения годится только кондиционер, использующий воду в качестве хладагента. В данном случае воздушная система справляться не будет.

Ближе к источнику

Нельзя забывать и о том, что в случае применения блейд-систем необходимо значительно увеличить интенсивность воздушного потока для охлаждения. В сравнении с традиционными серверами для блейд-систем этот показатель должен быть больше в разы. В то же время надо учитывать, что слишком высокая скорость холодного потока не позволит серверным вентиляторам затягивать его в достаточной мере. Таким образом, надо либо использовать дополнительные системы для каждого шкафа, например усилители тока воздуха, либо размещать кондиционеры ближе к источнику тепла.

Усилители могут быть выполнены в виде блоков вентиляторов, размещенных непосредственно в серверном шкафу, или же в форм-факторе полноценной двери, которая устанавливается на шкаф сзади. Это могут быть также внутрирядные модули или навесные доводчики. Оба метода вполне эффективны, но второй вариант схематически сложнее, поскольку внутрирядный кондиционер кроме себя самого предполагает наличие еще двух основных активных элементов — чиллера или компрессора. В системах с доводчиками (которые, по сути, представляют собой теплообменники с вентиляторами) активных элементов на один больше, поскольку добавляется еще и прецизионный кондиционер (рис. 1).

Boston использует минеральное масло для охлаждения блейд-серверов.

Идея охлаждения серверного оборудования минеральным маслом не нова, но пока не многие производители готовы отказаться от традиционных методов. Компания Boston представила блейд-сервер Hardcore LSS 200, оборудованный системой охлаждения Liquid Blade, которая, как утверждается, на 80% снижает энергопотребление охлаждающих установок и на 40% дешевле в обслуживании относительно воздушных или водяных систем.

Специальная система трубопровода нагнетает минеральное масло внутрь корпуса сервера. Жидкость отводит тепловую энергию от ключевых компонентов вычислительной машины, а затем перекачивается в установку внешнего охлаждения, которая, как правило, находится за пределами здания центра обработки данных. После того как масло охлаждается до нужной температуры, цикл повторяется. Нужно отметить, что с использованием охлаждения такого типа блейд-серверы могут компоноваться плотнее, что особенно полезно в условиях ограниченного пространства небольших ЦОД. Более наглядно о принципах работы Liquid Blade расскажет видеоролик ниже.

Видеоролик: