Category Archives: Server文章

伺服器穩定度要求 – 振動與機械衝擊

伺服器穩定度要求 – 振動與機械衝擊 你是否也曾好奇，我們每天上網瀏覽與存取的海量資料，是存放在哪裡或是用什麼樣的方式儲存的呢？ 每天有數十億的網路使用者，不斷的產生資料並存放在雲端中，這些資料是由提供儲存服務的公司或平台，儲存在擁有上百萬個硬碟的資料中心裡。而用於存儲和處理數據的計算機硬體設備-伺服器，通常會被安裝在機架上，並且需要長時間運行，而裡面的硬碟和個人電腦上的硬碟相似，只是體積更大、數量更多。實際上，在Server資料運算中心裡，多個硬碟是上下疊放並排列在伺服器機架(Chassis，又稱機箱、機殼)內，而多個機架通常會放置在一個機櫃(Cabinet)中，資料中心內則有很多個機櫃堆疊而成，這些設備組合起來的場所，就是每天讓網路用戶從遠端存取硬碟內資料的重要地方。 然而，要保持這些設備的運動，除了日常維護之外，還要特別小心「振動」帶來的影響！硬碟對振動非常敏感，一個小幅度的振動可能就會大大損壞硬碟。整個硬碟的儲存單元有三個主要的潛在振動源因子，有可能導致硬碟效能損失： 冷卻用風扇的聲音負載 儲存單元上的風扇振動的負載(透過機架傳遞所產生的振動與共振) 硬碟本身的振動負載 任何對於振動問題的研究，都是關於如何定義激振 (excitation) 、系統 (system) 以及響應 (response)，並研究三者之間的關係。激振就是產生作用力以及能量的來源，響應是我們關心的設備位置在受到激振作用後的振動反應，系統則是從激振到響應之間力學波經過的物體範圍所在。 舉例來說，伺服器內的硬碟在承受特定頻率下過大的Rotational Vibration時，效能會大幅下降。在這樣的問題中，風扇是激振源，硬碟與機殼連接處的振動反應是響應，至於機殼及相關連接件就是系統。舉例來說，設計伺服器機殼機構的人，會想要知道他的設計安裝上散熱風扇後，硬碟安裝處的rotational vibration響應特性是如何，是不是在某些頻率下，振幅會有過大的情形。 因此，為確保伺服器可以在各種極端環境下正常運行，需要進行一系列相關的可靠度測試或耐久性測試,其中包含了Vibration Test以及 [...]

OCP Storage – 噪音與振動對硬碟效能的影響(上篇)

前言 隨著雲端運算以及雲端儲存成長快速，網路服務供應商對於伺服器的需求也隨之提高，而雲端服務供應商需要持續成立更多的數據中心，並且提供合格且數量充沛的硬體設施，來才有能力滿足使用者對於海量資訊的存取需求。特別是近年來Netflix, Disney+, Spotify等各種影音串流媒體的興起，更持續地帶動伺服器本身在儲存空間及效能上的需求。   噪音與振動：耗電量與散熱轉速提升的待解課題 身為伺服器不可或缺的關鍵構成，想當然爾，使用於伺服器中的CPU以及硬碟(HDD)的市場需求自然也有了相當高程度的增長。CPU效能的提升，對CPU本身及伺服器的其他零組件帶來了更高的耗電量，此外，硬碟的容量也在近幾年有了加倍的成長。   當伺服器整體耗電量提高，散熱需求也就勢必要能夠有所對應。作為伺服器散熱系統中的主要元件，為了提供足夠的散熱風量，便需要更高的風扇轉速才能將累積於伺服器中的熱量，送至伺服器的機殼之外。可想而知的是，散熱風扇所產生的振動與噪音將會隨著轉速的提升而變得越來越大，進而影響到伺服器中的其他元件。   其中硬碟就是伺服器中最容易受到散熱風扇的振動與噪音影響的元件。 依據目前的經驗以及研究指出，影響硬碟效能的振動，可能會來自以下幾種： 系統運作時的振動。 硬碟與硬碟之間的互相傳導。 來自硬碟附近的其他裝置所產生的振動。 [...]

伺服器穩定度要求 – 溫度與濕度

伺服器穩定度要求 – 溫度與濕度 在現今的網路資訊時代，龐大的數據處理及提供全球數十億人網路服務，伺服器(Server)都扮演著關鍵角色，而伺服器市場在2023年依舊以雲端資料中心業者的需求較為強勁，混合式辦公已成為新工作型態，舉凡全球眾所熟知的Google、Amazon、Microsoft等服務都須藉由設計精良的高速大容量伺服器才能精準穩定的實現其服務效能，由此可知，伺服器的應用範圍相當廣泛且關係著多數人的網路使用。因此，在全球各地但凡有網路服務的區域，多數都會有建置伺服器的需求，如何讓伺服器可以穩定的運作是一個必須重視的課題！ 例如 : Facebook在瑞典建立一個離北極圈僅100公里的數據中心，冬天平均氣溫低至 -20度。 Microsoft在蘇格蘭奧克尼群島海岸線附近的水域中，部署了類似潛水艇的數據中心。 eBay在美國沙漠鳳凰城建立了一個年限20年的數據中心，平均溫度超過38攝氏度 (參考資料：https://read01.com/zPJakO2.html) 目前已知的數據中心，有建置在極地氣候、沙漠地區甚至海洋水域。太高溫的環境會導致伺服器散熱效率不佳而降檔運作 ; 太乾燥的環境會容易造成電子設備中積聚靜電、太潮濕則會容易腐蝕電子元件，從長遠來看，這些都會導致更嚴重的磨損和故障，不僅是浪費高額的投資成本，造成更多的管理問題。 研究顯示，數據中心的理想溫度範圍是22℃~23℃，盡量不超過35℃ [...]

OCP Cloud/Datacenter SSD Specification 1.0a與2.0比較與分析 (上)

在先前的文章”Meta 開放運算計畫(OCP) – 標準驗證程序Cloud SSD 1.0a compliance test 大解密 ”中，已為各位介紹了OCP相關源由以及測試項目。相信大家對於OCP的相關驗證項目已有了大致上的了解，而OCP 1.0a compliance test主要依循”OCP Cloud/Datacenter SSD [...]

你不知道的伺服器系統整合測試(SIT)大剖析

System Integration Test (系統整合測試，以下簡稱SIT)測試是軟體測試中的一種，同時也是軟體開發生命週期中的一個階段，通常在單元測試和驗收測試之後進行。在SIT測試中，各個系統元件會被整合在一起進行測試，以確認它們能夠維持正常運作且正確執行指令。各種軟體測試中，SIT最為繁瑣及耗費人力，也是問題最多的一種測試，除了測試內容繁瑣，也包含各品項及供應商的交貨時程等變因，進而影響到整體測試時程規劃，再加上系統版本更新的變數，也會影響產品最後的出貨時間。   SIT測試介紹與效益   SIT測試面向 SIT整體測試：確認整個系統中各個元件可以正確地整合在一起。 功能測試：測試系統的各項功能是否正常。 介面測試：測試系統之間的介面是否正確地連接和交互。 效能測試：測試系統的性能是否符合預期，例如系統的響應時間、吞吐量等。 安全測試：測試系統是否具有足夠的安全性保護，包括身份驗證、授權等方面的測試。 可靠性測試：測試系統的可靠性和穩定性，例如系統是否容易崩潰、是否容易回復等。 可用性測試：測試系統的易用性和用戶體驗，例如系統的界面設計、操作方式等。 [...]

PCIe®電器訊號品質自動化量測成為您最佳的解決方案

PCI Express® (PCIe)在PC或伺服器產品中是一個最被廣泛採用的技術介面，在現階段公佈的PCIe 5.0及6.0規格中，其傳輸速度更高達了32GT/s、64GT/s。而在伺服器的生態系統中，PCIe®更藉其高速的特性，除了原來的CEM Slot外，更演化出OCP NIC 3.0 及EDSFF E1/E3等Slot來連接高速產品如運算加速卡、高速網路卡及高速儲存裝置等設備。因此，在伺服器電器訊號品質的驗證中，PCIe的電器訊號量測一直都是一個不可忽略的重要項目。 PCIe規格演進到3.0後，考量到高速訊號的衰減，因此定義了11種Preset mode來提供系統跟裝置間在建立連結時能採用最適合的preset訊號，確保其穩定性。在電器訊號品質驗證中，考量到PCIe的向下相容性及各種preset的訊號都必須驗證的情況下，現今單一lane所需要量測的Tx 訊號眼圖就高達36個 (PCIe 1.0~ PCIe [...]

Meta 開放運算計畫(OCP) – 標準驗證程序Cloud SSD 1.0a compliance test 大解密

隨著雲端運算以及雲端儲存成長快速，網路服務提供公司對於伺服器的需求也隨之提高，而雲端服務供應商需要持續成立更多的數據中心，才能提供合格且數量充沛的硬體，來滿足使用者大量資訊存取的需求。一般來說，數據中心通常都是使用通用架構的伺服器，或者一些較具規模的數據中心會大手筆自行設計或規劃伺服器規格。   OCP (Open Compute Project)是什麼？ 觀察到上述情況後，Facebook (Meta前身) 便於2011年4月成立數據中心，在開幕同時，提出開放運算計畫 (Open Compute Project，簡稱OCP)，開源了包括數據中心、伺服器在內的一系列硬體設計。隨後各大國際公司，如Google、微軟、Intel、Dell，以及台灣當地品牌的伺服器生產業者，也陸陸續續加入了其中，現已成為由國際 IT 技術大廠共同主持的數據中心開放架構技術發展組織。 Facebook創立此專案目的在於透過公開數據中心軟硬體設計的作法，吸引更多廠商共同進行資料中心的開發、 [...]

百佳泰伺服器採購指南 – 3：穩定性要求

在先前的伺服器採購指南系列文章中，百佳泰與您分享過關於品質的三大要求，並提供應用服務面向解析，同時結合市場面資訊與數據說明，以及實際運用情境或潛在的問題講解等，讓業界採購單位獲取豐富的資訊。這次，我們系列文章的主題將針對探討伺服器穩定性要求的部分，協助您更加深化對於伺服器採購的相關知識。 【可靠度測試的變化–Walk-in Chamber高要求門檻大揭密】 隨著5G、AI、雲端運算及雲端OTT (Over-the-top)等應用服務的產生，這些應用反應到伺服器，就是高速及高容量的硬體基礎。高速可能是CPU運算速度、GPU運算速度、高速網路傳輸速度，或是儲存媒體存取速度；高容量代表的則是記憶體或儲存媒體的容量。 由於這些高速的應用服務不斷產生，伺服器的電源功耗也不斷加大，從以前約2KW功耗，到現今已有單台超過10KW的功耗。而高速及高功耗所衍生的主要問題，是熱能的產生及速度的不穩定性，因此在伺服器的穩定性要求上，會特別著重溫度或溫度+濕度的可靠度測試。 傳統的伺服器可靠度測試是以單機方式來進行，但隨著應用服務推陳出新及觀念上的改變，如今已改從應用層面來要求，兩種可靠度測試方式除了工作溫度的最高溫與最低溫設定條件一樣外，最大的差異是架構伺服器群組，以及執行模擬應用服務的壓力測試軟體。 架構應用層面的伺服器群組通常以機架(Rack)為單位來建置(內裝多台伺服器)，而機架的高度也從早期的42U到現在的48U，或更新的52U，數量也從一座到三座不等。當上述的高功耗、機架數量等條件組合起來後，對於可靠度測試用的Walk-in Chamber就有非常高的門檻要求，首先製冷的功率必須大於整座機架伺服器所產生的總熱量，其次是內部空間必須能放進整座機架，最後則是承載重量必須能滿足整座機架伺服器的總重量。 百佳泰依據多年經驗，收集了眾多客戶群的需求，建置出一台能夠滿足上述要求的大型Walk-in Chamber。首先是它的Heat-load capacity為65KW，能夠滿足大部份整座機架伺服器所產生的總熱量；門高270cm、底盤承載2000kg，能滿足52U機架的進出、內部空間也能夠同時容納三座機架一起測試。 除了上述的規格外，百佳泰Walk-in Chamber更提供110V~480V等三相或單相電壓，來滿足世界各地的不同需求。 【監控、除錯 [...]

伺服器冷資料儲存首選 – 機械式硬碟之效能與高頻震動影響分析

固態硬碟已漸漸成為現今市場主流，一般用戶在選用內置儲存裝置時，並不會優先考慮傳統機械式硬碟，但難道機械式硬碟就真的要被淘汰了嗎? 其實不然，它並未因此而退場，至今仍佔有一定市場。除了儲存空間相較固態硬碟相比來的大，價格也相對較低廉，對於伺服器等需要大量儲存空間的設備來說，更是冷資料儲存的首選！ 【機械式硬碟架構介紹】 在進入本篇主題前，先簡單介紹機械式硬碟架構，主要組成由：磁碟片、磁頭、磁頭控制器、馬達、磁碟片上轉軸及控制電路版、SATA/SAS連接介面等幾個部份組成。 磁頭可以沿著磁碟片的半徑方向水平移動。由於磁碟片每分鐘數千轉的高速旋轉，在碟片上的磁頭就可以定位在指定位置上進行數據的寫入/讀取。 從上面簡介可以清楚了解到，機械式硬碟主要是靠旋轉碟片以及上面幾乎貼在碟片上旋轉的磁頭做資料讀寫動作，所以此類硬碟在運作中若有外部震動、移動或者落下等非預期干擾，會對硬碟產生不可預期的問題產生，嚴重的話會讓磁頭/碟片損壞，進而導致該硬碟損毀。雖然機械式硬碟在伺服器的環境中，遇到移動/落下的機率較小。然而伺服器由於高發熱考量，一般都會搭配高效率散熱的風扇來協助排熱。高效率風扇伴隨而來的高轉速導致機殼震動便是一個不可避免的因素。高階企業級機械式硬碟大多應用在伺服器上，標榜高可靠度的硬碟，是否真的能符合其宣稱的能耐，在伺服器運轉過程中，高頻震動的環境下，仍然可以提供正常的傳輸效能呢？ 【主流廠牌硬碟盲測評比】 百佳泰身為專業伺服器相關零組件測試實驗室，對於相關問題之驗證，自然已準備相對應的驗證手法。透過實際的應用環境下，驗證硬碟的是否能通過考驗。下圖為準備執行驗證的伺服器示意圖，在實際執行測試時，會將伺服器內的硬碟槽全部設置好硬碟，搭配客製化軟體，進行風扇轉速調控。設定風扇轉速在不同百分比情況下，同時對硬碟執行效能測試且紀錄測試結果。另外在執行測試前，會將測試硬碟放在穩定的平台，避免其他設備震動干擾，執行的效能測試並蒐集結果做為基準值。效能測試的方式為執行寫入測試並搭配4K/256K block size。為了比對不同廠牌硬碟的差異，我們挑選了三顆主流廠牌企業級硬碟執行測試。 風扇轉速設定由轉速最高的一半，50%轉速開始，以10%的級距慢慢開始提升，最後達到風扇全速，在不同轉速區間下來比對效能是否與基準值差異過大。先從256KB循序寫入的情況來比對這三顆HDD效能與原始數據比較。從下面圖表可以看出，在256KB循序寫入的情況，三顆HDD在風扇不同轉速下效能差異不大，都在0~1%之間，可以發現到大檔寫入的情況比較不會受到高頻振動影響。 接下來看看64KB隨機寫入的部分，從下圖可以發現HDD B跟HDD C分別在風扇轉速70%跟90%有稍微高一些的效能差異，不過差距在2%左右，整體來說效能差異並不算大，在可接受範圍內。 最後我們來看看小檔案，4KB隨機寫入的部分，從下圖可以發現HDD [...]

百佳泰伺服器採購指南 – 2：品質驗證三大要求 – 應用面解析

前一篇指南我們分析了伺服器品質驗證的三大要求(文章連結)，分別對應到品質基礎(規格要求)、使用者體驗(效能要求)及維護成本(穩定性要求)等三個面向，說明採購單位如何確認並驗證其產品品質，本次將我們將以應用服務面的角度切入，藉由使用者應用情境來探討規格的要求、實際運用面臨的問題以及提高測試效率與精準度的對應治具說明。 【應用情境分析 – 雲端串流媒體與PCIe測試案例】 以雲端OTT (Over-the-top)串流媒體應用服務舉例，當消費者在家享受4K/ UHD (Ultra HD)串流影片時，所需的網路速度約為20Mbps(依各家OTT服務供應商的媒體壓縮技術不同而有所差別)，也就是伺服器端需要提供2.5MB/s的頻寬來服務一位消費者。 再以最基礎的PCIe規格來看，當伺服器連接JOBD (Just a Bunch Of Disks)的接口使用PCIe [...]