E企研究院 · 2022年07月26日

国家级实验室实测之一:直面边缘场景的严峻考验

在“数字中国万里行”中,益企研究院的读者们跟随我们的脚步参观了不少高等级的数据中心。数据中心的服务器们稳坐中军帐,机房温度四季如春,湿度适宜。

与数据中心相对的是,形形色色的服务器们,也可能分散于各个工作场所,譬如银行网点、零售渠道、车站、医院、厂房等等,就近处理各种数据,承担计算、缓存、网关、防火墙等重任。这些分散于网络末端的服务器,被我们称作边缘节点。它们既可能是物理世界与“云”之间的第一个关键入口,也可能单独挑起就近服务的大梁。

譬如,在我们接触的一个机器人巡检的项目中,机器人的任务调度通过总部的机架式服务器进行,现场则由边缘服务器向机器人提供作业指令。在这个场景中,边缘服务器与机器人就近沟通,降低了时延,节省了网络带宽,也不再需要担心通讯线路中断导致机器人们群龙无首。

环境和谐与严寒酷暑

数据中心的服务器们稳坐中军帐,安全有保障,给养充足。随着数据中心技术的发展,以及节能、环保等要求的不断提高,这些服务器所处的环境简直可以称为“养尊处优”:机房温度四季如春,湿度适宜,连灰尘都比别处少得多。供电方面,必定也是吃的细粮,单独的变电站,多条线路备用,还有UPS、发电机等环伺。如此种种,都是为了服务器们心无旁鹫地24×7地安心工作,不要请病假,最好连喷嚏都不要有。

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如果把数据中心当做大本营,那么边缘节点肯定是前线了,其工作条件就难说了:能驻守在空调房里就算是好运,没有空调也不要太意外,甚至,连通风条件都可能很不好。供电方面,那就是有啥吃啥,小灶基本上指望不上,遇到用电高峰电压不稳,或者雷电大作,那也得扛着。总之就是环境恶劣,而且要任劳任怨。

除了皮实,边缘场景的服务器还得好维护。万一哪天被命运击倒,那也得轻伤不下火线,需要尽快恢复状态。毕竟前线不像数据中心机房那样,人才济济,后勤到位,紧急情况下可以有其他服务器替班、有工程师随叫随到。

因此,要在这样的环境中运行,服务器至少应该具有这些特点:优异的耐候性、可靠的散热方案、便于部署的体型、易于维护……

为了考察边缘场景的应用需求,益企研究院选择了Dell PowerEdge T550和PowerEdge T150服务器进行详细解析。同时,为了体现边缘场景的环境特点,我们联合战略合作伙伴,国家级实验室:中国泰尔实验室对它们进行严酷的环境测试。

这两台服务器的共同点是:摆放灵活、扩展能力和散热空间设计合理、可管理性强大,特别适用于严苛环境下工作场景的需要。

其中,PowerEdge T150属于微塔式,体积小,适用于不强调性能和扩展性的应用,譬如作为邮件服务器、文件服务器、打印管理等等,可以融入日常办公环境。PowerEdge T550的体积则大得多,扩展性优秀,可以提供出色的性能,适用于数据中心以外关键业务负载,运行数据库、大数据分析、人工智能/机器学习等。

围观体积不大、性能不含糊的PowerEdge T150

文章开篇提到的机器人巡检的案例,现场机器人们的“工头”就是我们接下来要介绍的PowerEdge T150。

T150是微塔式造型,高度360毫米,比A4文件夹高不了多少,宽度175mm,深度454毫米。这个体型很容易在工作环境中找到容身之处。

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别看它体积不大,性能一点也不含糊,PowerEdge T150可支持单路英特尔至强E-2300处理器,最多可提供8核心16线程,支持128GB ECC DDR4 3200内存。

PowerEdge T150的正面非常简洁,前置端口只有1个USB3.0和1个Dell特有的iDRAC Direct管理端口。

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背面提供了2个千兆以太网接口、1个iDRAC以太网端口、5个USB 2.0和1个USB 3.0接口,1个VGA接口,1个串行接口。

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位于USB接口附近的“ i ”按钮可用于重启集成戴尔远程控制卡(iDRAC)。

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为了确保散热效果,机箱后部排风扇采用胶钉固定,可以减少震动噪音。

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T150机箱侧板锁扣有宽大的把手,易于开启,且采用下翻式的结构,打开机箱非常轻松。机箱侧板上有接触开关作为开盖传感器,拆机行为可被监测。

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PowerEdge T150机箱内结构简洁,提供4个3.5英寸硬盘托架,均可免工具拆装。基本配置可以使用SATA接口硬盘或SSD,也可以使用RAID控制卡、BOSS-S1卡等支持其他接口的驱动器,以及实现RAID功能。

扩展槽方面,共提供4个PCIe插槽,分别为1个PCIe 4.0 x16、1个PCIe 4.0 x4、1个PCIe 3.0 x8、1个PCIe 3.0 x1。背板使用卡扣固定,无需工具即可拆装。

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主板上还有内置的USB 3.0接口,可以用于USB引导盘、硬件密钥等用途,安全性和可靠性比使用外置接口安全得多。顺便说一下,T150的TPM模块是独立安装的,可更换。

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这台样机使用的电源吸引了我们的注意力,这是一款拥有80PLUS白金认证的400瓦电源。假设这台服务器日常以50%的功率运行,白金电源的效率为94%,损耗约为12瓦。作为对比,如果使用80PLUS白牌认证的电源,效率为85%,损耗为30瓦。中间相差的18瓦损耗,会成为热量和噪音,也会成为额外的电费——持续运行一年,这就是158度电的差异。

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鉴于PowerEdge T150大概率会与工作人员共处,因此对于防盗也有额外的考虑。譬如机箱侧板设计了锁眼,背面框架处还安排了电脑安全锁。

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解析PowerEdge T550的扩展能力

PowerEdge T550的体型宽大(高:459毫米;宽:200毫米;深:681毫米),这意味着强大的性能和扩展能力,适用于数据中心以外的关键业务负载,如数据库、大数据分析、人工智能/机器学习等。它支持双路英特尔第三代可扩展至强处理器,最多可提供64核心128线程;16条内存插槽,可支持1TB Registered DDR4 3200内存。

我们收到的PowerEdge T550样机正面提供8个3.5英寸热插拔硬盘仓。该系列还可以选配多达24个2.5英寸仓位的版本,或者选择8个3.5英寸仓位+8个NVMe SSD的组合,存储拓展能力颇为强大。

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PowerEdge T550的电源采用热插拔冗余设计,对业务连续性有充分的保证。样机的配置为双1400W宽电压电源,通过80PLUS白金认证。最高可以选择搭配2400W的白金电源。

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基本的背部接口包括2个USB接口、2个千兆以太网接口、1个iDRAC以太网端口、1组OCP 3.0光网络接口。

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内部的扩展性方面,PowerEdge T550可以容纳1或2块全高全长双宽的PCIe 4.0 x16扩展卡、3块全高半长的PCIe4.0 x16扩展卡、1块全高半长的PCIe 3.0 x8扩展卡。依托这种扩展能力,用户可以灵活地配置不同档次的加速卡、RAID卡、网卡等。

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由于塔式机箱的空间优势,其散热子系统更适合边缘场景的挑战。PowerEdge T550覆盖的黑色导流罩,可明显区分全长PCIe扩展卡、处理器、内存等区域。

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考虑到内存高度较低、离风扇较近,导流罩针对内存区域设置了坡道,将对应的气流压向内存,确保内存也可以获得充足的风量。

全长扩展卡区域设置了专门的挡板,将风道与处理器、内存区域彻底隔离,避免被处理器、内存加热的气流窜入。需要全长、全高造型的PCIe扩展卡通常是计算加速卡,能耗很高,发热量巨大。让全长卡独占四分之一的风量的这个细节也体现了塔式服务器在“高度”方面相对于1、2U机架服务器的优势:全长、全高扩展卡不需要通过Riser卡旋转安装方向,占用的投影面积相对较小。

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处理器散热器上也设置了挡板,将气流一分为二,一部分导向处理器散热片,另一部分导向主板和扩展卡区域。其中,OCP光模块也罩上了专门的导流罩,以将CPU-2上方流入的冷空气导入,确保散热效果。

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PowerEdge T550总共可以安装8个热插拔风扇,我们收到的测试样机安装了4个。如果需要性能更强大的处理器、数量更多的计算卡等,可以选配更大功率的电源、满配的风扇。

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围观了Dell PowerEdge T550和T150的硬件,接下来,请大家期待它们在“战场”上的表现,我们会对这两台服务器进行怎么样的“严刑拷打”呢?敬请关注。

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