निष्क्रिय शीतलन के साथ एकल सर्वर का इतिहास

कभी-कभी प्रारंभिक चरण में उचित अध्ययन के बिना विचार उत्पन्न होते हैं, और ये विचार, उनके लेखक की विश्वसनीयता के कारण, टीम के सभी सदस्यों के लिए बहुत आशाजनक लगते हैं। इसलिए, कुछ समय पहले, VIT और ComBox टेक्नोलॉजी कंपनियों का समूह कई माइक्रो कंप्यूटरों पर आधारित सर्वर को लागू करने के विचार के साथ आया था। सर्वर का उद्देश्य माइक्रो कंप्यूटर के सीपीयू और जीपीयू पर तंत्रिका नेटवर्क का निष्पादन है। भविष्य के सर्वर का अनुमानित रूप कारक 1U, रैक-माउंट संस्करण है। और यह सब ठीक होगा, केवल विचार में निष्क्रिय शीतलन शामिल था, क्योंकि उपयोग के लिए प्रस्तावित माइक्रो कंप्यूटरों की ऊष्मा उत्सर्जन 25 डब्ल्यू था। दरअसल, कार्यान्वयन के लिए प्रस्तावित माइक्रो कंप्यूटर इंटेल एनयूसी था जिसमें इंटेल कोर आई 5 प्रोसेसर और एक एकीकृत आइरिस प्लस 655 जीपीयू। 25 डब्ल्यू, 1 यू, निष्क्रिय शीतलन, एक सर्वर - यह सब उत्साहजनक लगता है, लेकिन बारीकियों ने इसे और अधिक पॉप किया।

पहले, 8 कंप्यूटरों को सर्वर में माइक्रो कंप्यूटर माना जाता था। यही है, बिजली की खपत के अनुपात में गर्मी लंपटता पहले से ही 25 * 8 = 200 वाट के बराबर है। और पहले से ही इस स्तर पर कोई निष्क्रिय ठंडा नहीं कहा जा सकता है, लेकिन प्रयोग जारी रखा गया था। बाहरी बाड़ों के निष्पादन के लिए प्रौद्योगिकी के और अधिक अनुकूलन के कारणों में शामिल हैं। हार्डवेयर का विकास आवश्यक सॉफ्टवेयर के उपयोग पर ओसीडी के समानांतर हुआ। हमने लाइसेंस प्लेटों की पहचान और मान्यता के लिए एक जटिल का उपयोग किया और EDGE नामक VIT वाहनों के मॉडल / बनाता है। जैसा कि यह पता चला है, जब 100% लोड पर बिजली की खपत को मापते हैं, तो इंटेल NUC8i5BEK घोषित 25 के बजाय 46 वाट की खपत करता है। इस दृष्टिकोण के साथ, सर्वर की बिजली की खपत और गर्मी का अपव्यय पहले से ही 46 * 8 = 368 वाट हो जाता है। और यह बिजली की आपूर्ति और अतिरिक्त घटकों को ध्यान में रखे बिना है।

गर्मी सिंक के रूप में, हमने पीसने और विशेष उत्कीर्णन के बाद तांबे की प्लेटों का उपयोग किया। इसके अलावा, तांबे की प्लेट ने सर्वर के शीर्ष पर एल्यूमीनियम हीट एक्सचेंजर को गर्मी दी। गणना में त्रुटियों के कारण, हीट एक्सचेंजर ने शीर्ष कवर के 2/3 हिस्से पर कब्जा कर लिया और सर्वर के बाईं और दाईं ओर 4 माइक्रो कंप्यूटर के समानांतर दोनों तरफ स्थित था। मध्य क्षेत्र में, पीठ में 550 डब्ल्यू बिजली की आपूर्ति और सामने में एक मिकरोटिक 1 गबिट राउटर था।


8 माइक्रो कंप्यूटर पर आधारित सर्वर डिजाइन चरण

और जो परिणाम निकला:


निष्क्रिय शीतलन के साथ NUC सर्वर

बेशक, इस डिजाइन ने मध्यम भार पर काम किया, लेकिन 100% पर यह धीरे-धीरे गर्म होना और पर्यावरण को गर्मी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा देना जारी रखा। गर्म और ठंडे गलियारे के साथ सर्वर कैबिनेट के भीतर भी, डिजाइन अनिवार्य रूप से एक उच्च "पड़ोसी" को गर्म करता है। 4 टुकड़ों को माइक्रो कंप्यूटर की संख्या को कम करने से हीटिंग तापमान को स्थिर करना और 100% लोड पर भी थ्रॉटलिंग से बचना संभव हो गया, लेकिन एक उच्च "पड़ोसी" की समस्या बनी रही।

तकनीकी समाधान स्टैक को दो दिशाओं में विभाजित किया गया है:

• बाहरी उपयोग के मामले में Intel NUC8i5BEK का निष्क्रिय कूलिंग
• 1U सर्वर चेसिस में सक्रिय हवा ठंडा

8 कोर आई 5 प्रोसेसर और 8 जीपीयू के साथ 1U सर्वर स्थापित

हाँ, हाँ, यह बहुत कुछ है और हाँ, यह संभव है। कैसे, आप पूछें? एक राउटर के माध्यम से नेटवर्क स्तर पर 1U चेसिस के अंदर कई माइक्रो कंप्यूटरों को मिलाकर। विशेष रूप से, तंत्रिका नेटवर्क के कार्यान्वयन और आने वाली आरटीएसपी धाराओं के प्रसंस्करण के लिए, यह समाधान इष्टतम है। इसके अलावा, यह आपको डॉकर, डॉकर झुंड और अन्सिबल के एक समूह के आधार पर स्केलेबल सिस्टम बनाने की अनुमति देता है।

विकास प्रक्रिया के दौरान, हमें कई अलग-अलग संस्करण डिजाइन करने पड़े:

भविष्य के निर्णय का प्रोटोटाइप

मूल विचार ने अच्छी तरह से साबित तांबा गर्मी सिंक और एल्यूमीनियम रेडिएटर्स को छोड़ दिया, लेकिन अब मामले के अंदर प्रत्येक कंप्यूटिंग नोड पर सीधे स्थित है। इसके अलावा, गर्मी को दूर करने के लिए, 2 प्रशंसकों का उपयोग किया गया था, प्रत्येक कंप्यूटिंग मॉड्यूल के सामने स्थापित किया गया था, जो ठंडी गलियारे से गर्म (सर्वर के सामने से) गर्म हवा का निर्देशन करता था। सक्रिय प्रशंसक नियंत्रण के लिए, विशेष बोर्ड विकसित किए गए थे जो प्रत्येक माइक्रो कंप्यूटर पर तापमान सेंसर के आधार पर अपनी गति को बदलते थे। PoE की आवश्यकता की कमी के कारण, राउटर सक्रिय शीतलन से वंचित था, इसे 10 वाट से अधिक नहीं की गर्मी रिलीज के साथ निष्क्रिय किया गया था। पहले संस्करण में बिजली की आपूर्ति 500 ​​डब्ल्यू थी, लेकिन विशेष प्रतिस्थापन पर त्वरित प्रतिस्थापन की संभावना के साथ स्थापित किया गया था, लेकिन एक बिजली आउटेज के साथ। कंप्यूटिंग नोड्स की स्थिति की निगरानी के लिए, फ्रंट पैनल पर 8 डायोड का संकेत जोड़ा गया था।


1U फॉर्म फैक्टर में ComBox Technology से NUC सर्वर प्रोटोटाइप, 8 CPU Core i5 और 8 GPU Iris Plus 655

इंटेल एनयूसी पर सर्वर के पहले संस्करण की तकनीकी विशेषताएं:

• इंटेल NUC8i5BEK (एक संशोधित शीतलन प्रणाली के साथ आवास के बिना), 8 पीसी।
• AMD Radeon R7 प्रदर्शन DDR4 SO-DIMM मेमोरी मॉड्यूल, 8 जीबी, 8 पीसी।
• अतिरिक्त मेमोरी मॉड्यूल DDR4 SO-DIMM किंग्स्टन, 4 जीबी, 8 पीसी।
• SSD M.2 ड्राइव WD ग्रीन, 240Gb, 8 पीसी।
• 1U मामला (खुद का उत्पादन)
• MikroTik RB4011iGS + RM राउटर (एक संशोधित शीतलन प्रणाली के साथ आवास के बिना), 1 पीसी।
• कनेक्टिंग तार (पैच डोरियां), 11 पीसी।
• बीपी 94 वाई 8187, 550 वाट।

यह कार्य की प्रक्रिया में कैसा दिखता है:

एनयूसी सर्वर का उत्पादन संस्करण

उत्पादन संस्करण में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए हैं। एक बिजली की आपूर्ति के बजाय, गर्म स्वैपिंग की संभावना के साथ 2 सर्वर पर दिखाई दिए। हमने सुपरमाइक्रो से एक कॉम्पैक्ट सर्वर बिजली आपूर्ति 600 डब्ल्यू का उपयोग किया। कंप्यूटिंग मॉड्यूल के लिए, विशेष पैरों के निशान दिखाई दिए और पूरे सर्वर को डाउन किए बिना उनके गर्म स्वैपिंग की संभावना है। कई नेटवर्क लूपों को सीटों पर तय किए गए निश्चित बसबारों द्वारा बदल दिया गया था। फ्रेंडलीमेड के नैनो पाई एआरएम आर्किटेक्चर माइक्रो कंप्यूटर को सर्वर को प्रबंधित करने के लिए जोड़ा गया है, जिसके लिए कंप्यूटिंग नोड्स की स्थिति की जांच और निगरानी करने के लिए सॉफ्टवेयर को लिखा और स्थापित किया गया है, यदि आवश्यक हो तो जीपीआईओ के माध्यम से विशिष्ट कंप्यूटिंग नोड्स के रिपोर्टिंग दोष और हार्डवेयर रीसेट। उत्पादन संस्करण में पंखे ठंडे कॉरिडोर से गर्म की ओर दिशा में सामने के पैनल के पीछे स्थापित किए जाते हैं, और एल्यूमीनियम हीट एक्सचेंजर के पंखों को अब ऊपर की बजाय नीचे निर्देशित किया जाता है, जिससे प्रत्येक कंप्यूटिंग नोड की मेमोरी और डिस्क सुलभ हो जाती है।

इंटेल NUC आउटडोर संलग्नक

चूंकि माइक्रो कंप्यूटर स्वयं औद्योगिक नहीं हैं, इसलिए बाहरी उपयोग के लिए न केवल एक मामले की आवश्यकता होती है, बल्कि उपयुक्त जलवायु परिस्थितियां भी होती हैं। हमें धूल और नमी वाले IP66 से सुरक्षा की जरूरत थी, साथ ही तापमान -40 से +50 डिग्री सेल्सियस तक था।

हमने कुशल गर्मी अपव्यय के लिए दो परिकल्पनाओं का परीक्षण किया: हीट सिंक के रूप में हीट पाइप और कॉपर प्लेट। उत्तरार्द्ध अधिक प्रभावी निकला, हालांकि एक बड़े क्षेत्र और अधिक महंगे समाधानों के साथ। हीट एक्सचेंजर के रूप में, सब कुछ भी पसलियों के परिकलित आयामों के साथ एल्यूमीनियम स्लीपर्स का उपयोग किया जाता है।

डिवाइस को उप-शून्य तापमान में शुरू करने के लिए, हमने हीटिंग के लिए सिरेमिक का उपयोग किया। विभिन्न क्षेत्रों में संचालन और कार्यान्वयन में आसानी के लिए, 6-36 वी की एक विस्तृत श्रृंखला की बिजली आपूर्ति स्थापित की गई थी।

परिणामी डिवाइस का मुख्य उद्देश्य: डेटा स्रोत के तत्काल आसपास के क्षेत्र में संसाधन-गहन तंत्रिका नेटवर्क का निष्पादन। इस तरह के कार्यों में वाहनों (यात्री कारों, ट्रेनों) में यात्री यातायात की गणना, साथ ही औद्योगिक संचालन में चेहरा पहचान और मान्यता पर डेटा का केंद्रीकृत प्रसंस्करण शामिल है।


आउटडोर एनक्लोजर में इंटेल NUC, जलवायु मॉड्यूल के साथ IP66

सामान्य हाइब्रिड इंजेक्शन योजना

आमतौर पर, तीन प्रकार के उपकरणों का उपयोग अनुमान के लिए किया जाता है: डेटा केंद्र में एक सर्वर, वस्तुओं का पता लगाने और पहचानने के लिए स्थापित सॉफ़्टवेयर के साथ कैमरे, और एक बाहरी स्थापना के माइक्रो कंप्यूटर (जिससे कैमरे जुड़े हुए हैं, उदाहरण के लिए, एक स्विच के माध्यम से)। इसके अलावा, कई उपकरणों से (उदाहरण के लिए, 2 सर्वर, 15 कैमरे, 30 माइक्रो कंप्यूटर), डेटा (ईवेंट्स) का एकत्रीकरण और भंडारण आवश्यक है।

हमारे समाधान में, हम भंडारण प्रणालियों का उपयोग करके डेटा एकत्रीकरण और भंडारण की निम्न योजना का उपयोग करते हैं:


हाइब्रिड इंजेक्शन की सामान्य योजना