北京2023年6月2日 /美通社(she)/ -- 服務器(qi)系統設計(ji)面臨著功耗、散熱、可(ke)靠性等等多個變量，彼此之(zhi)間(jian)互相掣肘。為了設計(ji)出(chu)高效、高密度的產品，如何走出(chu)這場博(bo)弈(yi)困境(jing)？

近(jin)期，浪(lang)潮(chao)信息(xi)正式(shi)發布兩(liang)項服務器新(xin)技(ji)術，為(wei)其(qi)全新(xin)上市(shi)的G7算力平臺提供卓越的性(xing)(xing)能、可靠性(xing)(xing)和易維護性(xing)(xing)支撐。其中(zhong)，服務(wu)器NVH（Noise噪聲、Viberation振動(dong)、Harshness聲振(zhen)粗糙度）技術(shu)，可以讓服務(wu)器計算(suan)滿負(fu)載時的(de)磁(ci)盤讀寫性能翻倍(bei)，并且防止數據中心各類高(gao)頻噪音(yin)(yin)對磁(ci)盤產(chan)生(sheng)不可逆的(de)損(sun)失(shi)，一系列的(de)科學量(liang)化實驗，真正做(zuo)到(dao)了“看見聲音(yin)(yin)”，為(wei)服務(wu)器科學降噪。

為(wei)什么要(yao)看見(jian)聲音?

看見聲音，其實(shi)是(shi)為了(le)減(jian)少聲音對我們的影響。就像(xiang)很多人都有過感覺(jue)：在長時間駕駛后，我們會(hui)(hui)覺得(de)聽力減弱。這是(shi)因為發動(dong)機產(chan)生(sheng)的噪(zao)音和氣流產(chan)生(sheng)的風噪(zao)會(hui)(hui)對(dui)人(ren)的聽力產(chan)生(sheng)影響。所以汽車(che)(che)廠商非(fei)常(chang)注重靜謐(mi)性。汽車(che)(che)NVH技術就(jiu)是為了(le)系統優化乘車體驗。

除了汽車，精密機械同樣會受(shou)到噪聲的損害(hai)。2016年，歐(ou)洲某數據中心火(huo)災演習(xi)過(guo)程中，滅火(huo)器(qi)(qi)噴管發出的(de)高(gao)頻噪音，就引發了多臺服(fu)務器(qi)(qi)宕機。

除了外部噪音，在服務器(qi)內(nei)部，風扇引發的噪音振動也會造成不(bu)可(ke)逆的損傷。

在服務器系(xi)統設計中，存(cun)在著計算(suan)性能(neng)(neng)、功耗(hao)、散熱、風(feng)扇噪聲、存(cun)儲容量、磁盤(pan)密度、讀寫性能(neng)(neng)之間的微妙平衡(heng)。提(ti)高(gao)計算(suan)性能(neng)(neng)會增(zeng)(zeng)加(jia)功耗(hao)，增(zeng)(zeng)加(jia)功耗(hao)需要加(jia)強散熱，加(jia)強散熱需要提(ti)高(gao)風(feng)扇轉速(su)，一些服務器的風(feng)扇轉速(su)甚至已經提(ti)升(sheng)到了34000轉/分鐘(zhong)。但是，風(feng)扇轉速的提(ti)升又(you)會限(xian)制硬(ying)盤存儲密度(du)的提(ti)升，因為機箱內(nei)風(feng)扇產生的聲(sheng)壓會造成硬(ying)盤內(nei)部(bu)精密部(bu)件共振，影響硬(ying)盤讀寫(xie)性能(neng)。

類似于汽車發動機的噪(zao)音(yin)會影響(xiang)乘(cheng)車舒適性(xing)，大量的高轉速風扇產生的噪(zao)音(yin)高達120dB，極易造(zao)成硬(ying)盤磁頭(tou)偏(pian)移，讀寫效率下降，引發(fa)寫入錯誤，導致扇(shan)區失效，甚至硬(ying)盤報廢，服(fu)務(wu)器宕(dang)機，造(zao)成難以估量的損失。

想要(yao)系統解決硬(ying)(ying)盤受到振動帶來(lai)的性能(neng)損(sun)失問題，首先要(yao)知道硬(ying)(ying)盤在不(bu)同噪聲激勵下(xia)的性能(neng)損(sun)失，建立數學模型，并(bing)模擬(ni)機箱振動噪聲頻譜(pu)，進行預(yu)測與驗證。

浪(lang)潮信息工程(cheng)師為此(ci)開(kai)發了一套(tao)硬件與軟件結(jie)合的測量分(fen)析系統。

拿什么來看見聲(sheng)音(yin)?

首先是(shi)尋找硬盤(pan)敏感(gan)噪(zao)(zao)音，通過噪(zao)(zao)聲(sheng)敏感(gan)實驗，探(tan)索硬盤(pan)性能損失與(yu)聲(sheng)壓強(qiang)度(du)間的數學規(gui)律。汽車(che)行業和(he)一些服務器廠(chang)商在(zai)噪(zao)(zao)聲(sheng)敏感(gan)實驗中，會采用“正(zheng)弦波”或者1/3倍(bei)頻(pin)程進行噪聲(sheng)測試。但正弦波頻(pin)率過窄，1/3倍頻程過寬，都無法精(jing)準定(ding)位硬盤的共振(zhen)頻率(lv)。

而這(zhe)一(yi)模(mo)擬實(shi)驗(yan)成功的關鍵，在(zai)于找到(dao)精準(zhun)模(mo)擬風(feng)扇(shan)噪音特點的頻譜。為了解(jie)決這(zhe)個難題(ti)，浪潮信息工程師拋棄了傳統(tong)汽(qi)車行(xing)業(ye)、服(fu)務器行(xing)業(ye)的思路，基于海量(liang)風(feng)扇(shan)頻譜分(fen)析(xi)，找到(dao)了最(zui)適合的噪聲(sheng)帶寬，并且以混頻、掃頻的模(mo)式，更精準(zhun)、靈活地模(mo)擬出多樣化(hua)(hua)的噪聲(sheng)源，構建出業(ye)界首個硬(ying)盤(pan)(pan)噪音敏感度模(mo)型(xing)，量(liang)化(hua)(hua)出不同硬(ying)盤(pan)(pan)受到(dao)各類(lei)噪聲(sheng)影響后(hou)的性能表現。

機箱振動(dong)噪音實驗，基于(yu)浪潮信息(xi)與(yu)Meta、微軟、希捷等聯合(he)研發的(de)“硬盤假體(ti)”，工程師采(cai)集(ji)到了上百款(kuan)服務器機(ji)箱內的(de)噪音和(he)(he)振(zhen)動(dong)頻譜，再(zai)將假體(ti)采(cai)集(ji)的(de)頻譜和(he)(he)硬盤敏感(gan)度模型融合(he)匹配，這樣就能夠準確計算每一款(kuan)服務器內部(bu)硬盤的(de)共振(zhen)頻率以及由此產生(sheng)的(de)損(sun)失率。

浪潮(chao)信息的工程師像“聲(sheng)音雕刻師”一樣(yang)，終于找到(dao)了影響(xiang)聲(sheng)壓影響(xiang)硬(ying)(ying)盤(pan)讀(du)寫(xie)性能的內在(zai)機理，破解(jie)了硬(ying)(ying)盤(pan)動力學玄謎(mi)。

靠什么來管住聲音?

“看見聲音”的“黑盒”問題被徹底打開(kai)，接下(xia)來，能夠管住(zhu)這(zhe)些對磁盤不太“友好”的噪音(yin)才是關(guan)鍵(jian)。

浪(lang)潮信息工程師快速(su)鎖定了(le)機箱內真正影響硬盤工作(zuo)的噪音頻譜，對服務器系統展(zhan)開多維度、多層次的優化設計。

首先是(shi)優化噪聲振動的(de)源(yuan)頭(tou)——風扇(shan)，浪潮信息工(gong)程(cheng)師通過(guo)3D仿真改(gai)進葉片形(xing)態，讓風(feng)扇在同樣轉(zhuan)速(su)下散(san)熱風(feng)量(liang)提升15%；同時減弱(ruo)湍流(liu)(liu)效應，抑制扇(shan)葉內(nei)氣流(liu)(liu)分(fen)離(li)，以免產生硬盤敏(min)感的高(gao)頻噪音。

微風已然(ran)不噪，磁(ci)盤的“住房”也要進(jin)行提檔升(sheng)級消(xiao)音改造(zao)：

工程師們又瞄上了服務器機箱，設計了40多種歌院式(shi)的消(xiao)音架構，精準消(xiao)除機箱內特定的高頻噪音，讀寫(xie)性(xing)能(neng)提升26%。

此外，工程師(shi)們(men)還改(gai)進了硬盤(pan)伺服系統，讓硬盤(pan)磁(ci)頭的共振(zhen)擺動范(fan)圍控制在單(dan)條(tiao)磁(ci)軌道中心10納米(mi)以內，保證(zheng)硬盤讀寫性能，并(bing)且為未來24TB-30TB的大容量硬盤(pan)的動力(li)學適(shi)配設計(ji)打下堅實基(ji)礎(chu)。

系(xi)統創(chuang)新(xin)(xin)(xin)的(de)(de)設計(ji)，能讓服務(wu)器保(bao)證性能的(de)(de)前提下，實現更靜謐運(yun)行。這只(zhi)是創(chuang)新(xin)(xin)(xin)中的(de)(de)一項探(tan)索。服務(wu)器設計(ji)是一項系(xi)統工程，浪潮信息全新(xin)(xin)(xin)G7算力平臺采用開放、多(duo)元(yuan)的架構設計，支持最(zui)廣泛的通用處(chu)理器和(he)加速芯片(pian)，整(zheng)個(ge)系統需要經過30多個(ge)開發流程，使用150多(duo)種加(jia)工制(zhi)造工藝，對280多種關鍵過程控(kong)制點的(de)質量進行嚴(yan)格把控(kong)，以保證這(zhe)一平臺產品能具備高性(xing)能表(biao)現與保質量的(de)品質。

結(jie)語

“千錘百煉，極致匠心”，在科技研發(fa)的(de)道路(lu)上，有了工程師(shi)倔強(qiang)的(de)勇(yong)往直前，才有了服務器(qi)千錘百(bai)煉的(de)匠心設計理(li)念，在各種變(bian)量可能之(zhi)中極力做到最好，在產(chan)品(pin)技術上不斷創新引(yin)領，為各行各業用(yong)戶的(de)數字化、智(zhi)能化轉型，提供更強(qiang)性能、更高品(pin)質、更加智(zhi)能的(de)算力，就是浪潮信息工程師(shi)們的(de)極致浪漫。