服务器的电源与散热是在烧钱吗

许多年以前，我用一台闲置的486DX2型台式机加上Linux操作系统安装了一部网络服务器。那次试验是为了测试Linux，也是为了运行一些非常简单的通过拨号连接互联网的HTML语言。事实上，那套系统运行得非常好，简直太完美了。我们可以将这套系统作为一种范例进行推广，它可以作为小企业的邮件服务器与网络服务器。当那台机器最终不能工作时，我打开机箱，发现CPU的小风扇脱落，而处理器处于"裸露"运行状态(上面落满的灰尘表明这种状况已经持续很长一段时间了)。任何人都会觉得，对于目前的服务器来说，当散热量超过我的那台小型网络服务器的10倍时，风扇故障是不可忍受的。这种情况下，散热已经成为一个主要问题了。

烧钱：机器的电源与散热

当供应商都关注于更快的处理器与更密集的系统时，电源与散热就成为高性能计算机市场的主要问题。对系统设计者来说，最首要的规则是，每增加10摄氏度的散热就降低了50%的硬件设备可靠度。对于目前的服务器，可靠度依赖于如何更好地利用空气散热(目前我正在尝试避免使用液体降温的方法)。热电学告诉我们，在一个密闭的系统中只能使用降温装置，而降温装置需要电源并且也会发热(风扇发动机温度升高)。这种情况产生了一种螺旋形上升的效应：为了更好地降温需要更多的电源，这会使发热更严重，如此循环加剧。换句话说，散热限定的依据是，在一个狭小的空间里能装入多少发热装置。

空转散热是另一个经常被忽略的问题。在以前，负载系统的耗电与空转系统有很大差别。现在情况不是这样，空转系统消耗的电能与满负荷的系统相差无几。假设一组电源工作量是最高限额的75%(换言之，25%的部件没有使用)，因此25%的耗电和散热在空转循环中被浪费掉。从本质上说，机器在烧钱(不涉及对生态环境的影响)。

减少耗能等于省钱

减少机器的散热量将有助于降低整体成本，从而减少浪费钱。机器有两个主要的发热来源，电源和处理器。电源往往是被忽略的部件。通常的电源大约有65%的能效，这意味着，35%的电能输入电源，而作为热量被散发掉–这不是一个开放式的散热器而是密闭的。电源的散热量确实很大。好在，新的高效能电源上市了(查看80 Plus标志)，其能效达到80%以上(能效取决于负载)。由于散热量减少，降温装置减少，电源总量减少，因此我们的成本可以有一点螺旋式下降，还可以增加系统的密集度。

在服务器中处理器是另一个重要的散热来源。最近，Intel处理器维持80-120的耗电量，同时允许已有部件使用新的处理器，而无需对电源和降温装置进行升级。上面已经提到，一台空转的服务器会产生与满负荷系统几乎相当的热量。需要有一种解决方案可以让机器关掉不用的电源部件。这当然是一种可选方案，但还在研究一种更好的解决方案。

最新的Intel处理器可以处于节能的待机电源管理状态(C-states)，通过使系统的某些部件空转而让处理器大大降低能耗。方法是让Linux内核(和驱动程序)减少检查程序的数量，检查程序的作用是检测是否有工作要做。最新的Linux内核可以运行在所谓的"无用空转"状态中，因此电源深度关闭状态可以持续更久。

Intel甚至还开发出一种名为PowerTOP的工具，用于监控是什么事件将处理器从节能模式中激活。可能会发生这种情况，空转的电源组件只输出少量电源，当调度程序发出一个任务给该电源组件，它将迅速加大输出电源。这种方法将为没有使用100%功能的机器直接节省成本。

这些创新方法可以为计算机行业创造大量的收益。首先，性能更优的电源将减少整体的散热量并降低散热成本。(注意：其他方法例如,让服务器使用直流母线[DC rail]而不是交流母线[AC]也会有更高的电源能效)。其次，保持适当的和可预测的处理器供电量，有利于更好的调配电源并减少与散热相关的问题。最后，空转节能模式可以为许多机器大大降低能耗与散热成本。