انتخاب پاور برای سرور، در نگاه اول ساده به نظر میرسد؛ کافی است توان مورد نیاز سرور را محاسبه کنیم و یک منبع تغذیه با وات بالاتر انتخاب کنیم. اما در یک زیرساخت واقعی، موضوع به این سادگی نیست. نوع پاور، توان خروجی، راندمان، ولتاژ ورودی، قابلیت Hot Plug، پشتیبانی از Redundancy و حتی نحوه توزیع بار بین چند پاور میتواند روی هزینه برق، حرارت تولیدشده، پایداری سرور و امکان توسعه سختافزار در آینده تأثیر بگذارد.
این موضوع در سرورهای HPE ProLiant اهمیت بیشتری پیدا میکند، چون HPE برای نسلها و پلتفرمهای مختلف، خانوادههای متفاوتی از Power Supply را ارائه کرده است. برای نمونه، پاورهای Flexible Slot یا Flex Slot در بسیاری از سرورهای نسل جدیدتر استفاده میشوند و در ظرفیتها و سطوح راندمان مختلف عرضه شدهاند. این پاورها علاوه بر Hot Plug بودن، امکان انتخاب ظرفیت متناسب با پیکربندی سرور را فراهم میکنند تا ظرفیت اضافی بلااستفاده کمتری در دیتاسنتر باقی بماند.
بنابراین هنگام خرید یا ارتقای پاور سرور HPE، فقط به عددی مانند 800W یا 1600W نگاه نکنید. سؤال اصلی این است که سرور واقعاً چه مقدار توان نیاز دارد، در چه شرایطی قرار است کار کند و چه سطحی از افزونگی برای آن لازم است؟
پاور سرور دقیقاً چه کاری انجام میدهد؟
برق ورودی دیتاسنتر یا شبکه برق معمولاً به صورت AC در اختیار سرور قرار میگیرد، در حالی که اجزای داخلی سرور برای فعالیت به ولتاژها و جریانهای DC کنترلشده نیاز دارند. Power Supply Unit یا PSU این انرژی ورودی را تبدیل و برای اجزای مختلف سرور فراهم میکند.
پردازنده، حافظه، کنترلرهای ذخیرهسازی، هاردها یا SSDها، کارتهای شبکه و سایر تجهیزات نصبشده روی سرور همگی بخشی از توان مصرفی سیستم را به خود اختصاص میدهند.
اما تمام انرژی دریافتشده از برق ورودی به خروجی قابل استفاده تبدیل نمیشود. بخشی از انرژی در فرایند تبدیل به گرما تبدیل میشود. بنابراین اگر یک PSU با توان ورودی 200 وات، 180 وات توان مفید در اختیار سیستم قرار دهد، راندمان آن در این شرایط حدود 90 درصد خواهد بود و 20 وات باقیمانده به شکل تلفات حرارتی ظاهر میشود. HPE نیز در مستندات Power Advisor همین مفهوم را برای محاسبه راندمان PSU توضیح داده است.
این 20 وات فقط به معنای مصرف برق بیشتر نیست. گرمای ایجادشده باید از داخل سرور و رک خارج شود؛ بنابراین سیستم خنککننده دیتاسنتر نیز باید بخشی از انرژی بیشتری را برای دفع این حرارت مصرف کند.
راندمان پاور سرور چیست و چرا اهمیت دارد؟
راندمان Power Supply نسبت توان خروجی مفید به توان ورودی آن است.
برای مثال:
اگر PSU برای تأمین 400 وات توان خروجی، 430 وات از برق ورودی دریافت کند، راندمان آن در آن نقطه کاری تقریباً 93 درصد است.
بنابراین هرچه راندمان بیشتر باشد، اختلاف بین انرژی دریافتی و انرژی تحویلشده به سرور کمتر خواهد بود.
این موضوع در یک سرور منفرد شاید چندان چشمگیر نباشد، اما وقتی دهها یا صدها سرور در یک رک یا دیتاسنتر فعالیت میکنند، همین اختلافهای کوچک به مصرف برق و حرارت قابل توجهی تبدیل میشوند.
نکته مهمتر این است که راندمان PSU یک عدد ثابت در تمام شرایط کاری نیست.
منبع تغذیه در بارهای مختلف، راندمان متفاوتی دارد و به همین دلیل انتخاب یک PSU با وات بسیار بالا همیشه به معنای انتخاب بهتر نیست.
تفاوت 80 PLUS Gold، Platinum و Titanium چیست؟
یکی از شناختهشدهترین معیارها برای مقایسه راندمان منابع تغذیه، استاندارد 80 PLUS است.
در مورد منابع تغذیه سروری، نباید این تصور را داشت که مثلاً یک PSU با برچسب Titanium همیشه دقیقاً 96 درصد راندمان دارد. این اعداد به نقطه بار و شرایط آزمون وابستهاند.
برای استاندارد 80 PLUS در ورودی 230V، مقادیر مرجع رایج برای Gold، Platinum و Titanium در نقاط مشخص بار به شکل زیر است:
| سطح گواهی | راندمان در 20٪ بار | راندمان در 50٪ بار | راندمان در 100٪ بار |
|---|---|---|---|
| 80 PLUS Gold | 88٪ | 92٪ | 88٪ |
| 80 PLUS Platinum | 90٪ | 94٪ | 91٪ |
| 80 PLUS Titanium | 94٪ | 96٪ | 91٪ |
HPE نیز برای Flex Slot، مدلهای Platinum با راندمان حداکثر 94 درصد و مدلهای Titanium با راندمان حداکثر 96 درصد را معرفی میکند. بنابراین عبارتهایی مانند «Titanium همیشه 96 درصد راندمان دارد» دقیق نیست؛ 96 درصد یک نقطه مشخص در مشخصات راندمان است، نه یک مقدار ثابت در تمام بارها.
چرا بار کاری PSU اهمیت دارد؟
فرض کنید مصرف واقعی یک سرور حدود 400 وات باشد.
اگر یک PSU با ظرفیت 800 وات نصب شود، بار کاری آن حدود 50 درصد خواهد بود.
اما اگر همان سرور به یک PSU با ظرفیت 1600 وات متصل شود، بار کاری PSU فقط حدود 25 درصد خواهد بود.
از آنجا که منحنی راندمان PSU ثابت نیست، ممکن است PSU دوم با وجود ظرفیت بالاتر، انتخاب بهینهای برای چنین سروری نباشد.
به همین دلیل HPE نیز روی مفهوم Right-Sizing تأکید میکند؛ یعنی انتخاب ظرفیت PSU متناسب با پیکربندی واقعی سرور و جلوگیری از ظرفیت اضافی بلااستفاده.
آیا پاور 1600 وات از پاور 800 وات بهتر است؟
نه لزوماً.
عدد وات حداکثر توان قابل ارائه توسط PSU را نشان میدهد، نه مقدار برقی که سرور در تمام شرایط مصرف میکند.
یک سرور ممکن است با نصب پردازندههای قدرتمند، تعداد زیادی DIMM، چندین SSD و کارتهای توسعه، به PSU بزرگتری نیاز داشته باشد. در چنین شرایطی ظرفیت بالاتر منطقی است.
اما اگر پیکربندی سرور سبک باشد، انتخاب PSU بسیار بزرگ ممکن است باعث شود منبع تغذیه بخش عمده زمان خود را در محدوده بار پایین فعالیت کند.
در واقع، هنگام انتخاب PSU باید بین سه موضوع تعادل برقرار شود:
توان مورد نیاز فعلی + ظرفیت مورد نیاز برای توسعه آینده + نقطه کاری مناسب PSU
بنابراین انتخاب پاور نباید صرفاً بر اساس «بیشترین وات موجود» انجام شود.
چطور توان مورد نیاز سرور HPE را محاسبه کنیم؟
محاسبه مصرف واقعی سرور به پیکربندی آن وابسته است. CPU، تعداد ماژولهای RAM، تعداد درایوها، نوع Storage Controller، کارتهای شبکه، GPU و سایر تجهیزات PCIe همگی روی مصرف برق تأثیر دارند.
برای همین نمیتوان صرفاً با نگاه کردن به مدل سرور گفت که مثلاً «این سرور حتماً به پاور 800 وات نیاز دارد».
HPE برای این منظور ابزار HPE Power Advisor را ارائه کرده است. این ابزار به شما اجازه میدهد پیکربندی سختافزاری سرور را در نظر بگیرید و بر اساس آن، نیازهای توان سیستم را ارزیابی کنید. HPE در مستندات خود نیز هشدار میدهد که استفاده از توان درجشده روی پلاک PSU بهعنوان مصرف واقعی سرور میتواند برآوردی بسیار بالاتر از نیاز واقعی ایجاد کند.
این تفاوت در پروژههای دیتاسنتری مهم است. برای مثال، اگر یک رک شامل 20 سرور باشد و روی هر سرور PSU با ظرفیت 800 وات نصب شده باشد، نمیتوان نتیجه گرفت که رک الزاماً به 16 کیلووات توان واقعی نیاز دارد. ظرفیت PSU و مصرف واقعی سیستم دو مفهوم متفاوت هستند. HPE در نمونههای خود نشان داده است که مصرف واقعی یک پیکربندی میتواند بهمراتب پایینتر از مجموع ظرفیت نامی PSUها باشد.
پاور Redundant چیست و چرا در سرور استفاده میشود؟
در بسیاری از سرورهای سازمانی، به جای یک PSU از دو یا چند منبع تغذیه استفاده میشود.
هدف اصلی این کار، افزونگی (Redundancy) است.
فرض کنید سروری برای فعالیت عادی به 600 وات توان نیاز دارد. اگر تنها یک PSU داشته باشد و همان PSU از کار بیفتد، سرور خاموش خواهد شد.
اما اگر معماری سرور به شکلی باشد که دو PSU بتوانند نیاز سیستم را پوشش دهند، خرابی یکی از آنها میتواند بدون خاموش شدن سرور مدیریت شود؛ البته نوع دقیق این رفتار به پیکربندی سرور و حالت Redundancy بستگی دارد.
در سرورهای HPE Flex Slot، دو PSU یکسان میتوانند در حالتهای مختلفی مانند Single PSU Operation، Load-Balanced و High-Efficiency Mode کار کنند.
آیا دو پاور همیشه برق بیشتری مصرف میکنند؟
این تصور تا حدی درست است، اما به نحوه کار PSUها بستگی دارد.
در حالت Load-Balanced، بار بین منابع تغذیه تقسیم میشود. این حالت میتواند برای بارهای بالاتر مناسب باشد و HPE اشاره میکند که در شرایطی که بار از حدود 60 درصد ظرفیت PSU اصلی بیشتر شود، تقسیم بار میتواند راندمان بهتری ایجاد کند.
در مقابل، در High-Efficiency Mode، یکی از PSUها میتواند بار اصلی را تأمین کند و PSU دوم در وضعیت آمادهبهکار قرار گیرد. در این وضعیت PSU دوم خروجی قابل توجهی ارائه نمیکند و مصرف آن بسیار پایین است؛ HPE مصرف معمول PSU ثانویه در این حالت را حدود 2 تا 4 وات اعلام کرده است.
بنابراین داشتن دو PSU الزاماً به معنای تقسیم دائمی بار 50/50 نیست.
چه زمانی Redundant Power Supply ارزش دارد؟
برای سرورهایی که اجرای سرویسهای آنها به توقفناپذیری وابسته است، Redundancy معمولاً ارزش بیشتری پیدا میکند.
برای مثال:
- سرورهای مجازیسازی
- سرورهای دیتابیس
- سرورهای ERP
- سرورهای حیاتی سازمانی
- زیرساختهای ذخیرهسازی
- سرویسهایی که توقف آنها باعث اختلال مستقیم در کسبوکار میشود
در چنین سیستمهایی هدف صرفاً کاهش مصرف برق نیست؛ تداوم سرویس اهمیت بیشتری دارد.
نکته مهم اینجاست که Redundancy فقط با نصب دو PSU ایجاد نمیشود. بهتر است منابع تغذیه به مسیرهای برق مستقل، PDUهای جداگانه یا در معماریهای حساستر به منابع برق مستقل متصل شوند. در غیر این صورت، خرابی یک مسیر مشترک میتواند همچنان هر دو PSU را تحت تأثیر قرار دهد.
Common Slot و Flex Slot در پاورهای HPE چه تفاوتی دارند؟
یکی از اشتباهات رایج هنگام خرید پاور HPE این است که فقط ظرفیت و راندمان بررسی شود و نوع فرمفاکتور نادیده گرفته شود.
HPE در نسلهای مختلف سرورها از خانوادههای مختلف Power Supply استفاده کرده است. دو نام مهم در این زمینه Common Slot و Flexible Slot یا Flex Slot هستند.
Common Slot یک طراحی قدیمیتر و گسترده در بسیاری از سرورها و تجهیزات HPE است که با هدف اشتراکگذاری پاور بین پلتفرمهای سازگار طراحی شده است. این خانواده نیز مدلهای مختلفی از نظر توان و راندمان داشته است.
Flex Slot نسل جدیدتر این طراحی است و HPE آن را برای بسیاری از سرورهای ProLiant Gen9، Gen10، Gen10 Plus و Gen11 و برخی سیستمهای Apollo و ذخیرهسازی ارائه کرده است. Flex Slot علاوه بر طراحی Hot Plug و Tool-less، در ظرفیتها و سطوح راندمان مختلف عرضه شده است.
بنابراین نمیتوان گفت «هر پاور Flex Slot روی هر سرور HPE نصب میشود». سازگاری باید بر اساس مدل دقیق سرور، نسل سرور و Part Number پاور بررسی شود.
پاور Flex Slot چه مزیتی دارد؟
یکی از مزیتهای اصلی Flex Slot، طراحی مشترک و امکان استفاده از گزینههای مختلف توان است.
HPE برای این خانواده ظرفیتهای مختلفی مانند 500W، 800W، 1000W، 1600W و مدلهای بالاتر ارائه کرده است؛ البته همه ظرفیتها برای همه سرورها قابل استفاده نیستند.
این موضوع به مدیر زیرساخت اجازه میدهد PSU را متناسب با پیکربندی سرور انتخاب کند، به جای اینکه صرفاً یک ظرفیت ثابت را برای همه سیستمها در نظر بگیرد. HPE این قابلیت را با مفهوم Right-Sizing مرتبط میکند؛ انتخاب ظرفیت مناسب میتواند از باقی ماندن ظرفیت برق بلااستفاده در دیتاسنتر جلوگیری کند.
از طرف دیگر، Flex Slot از Hot Plug پشتیبانی میکند؛ بنابراین در سرورهای سازگار، تعویض PSU میتواند بدون خاموش کردن سیستم انجام شود، البته مشروط به اینکه پیکربندی Redundancy و شرایط سرویس اجازه چنین کاری را بدهد.
هنگام خرید پاور سرور HPE فقط به Watt توجه نکنید
فرض کنید بین دو گزینه 800W و 1600W مردد هستید.
انتخاب درست به این بستگی دارد که سرور شما دقیقاً چه سختافزاری دارد.
برای تصمیمگیری باید موارد زیر بررسی شوند:
مصرف واقعی سرور
اولین سؤال این است که سرور در حالت عادی و در زمان Peak چه مقدار توان مصرف میکند.
توان مورد نیاز در آینده
اگر قرار است RAM، Storage، GPU یا کارتهای PCIe بیشتری به سیستم اضافه شود، باید این موضوع در انتخاب PSU لحاظ شود.
راندمان PSU
اگر سرور به صورت 24/7 کار میکند، اختلاف راندمان در طول زمان میتواند روی هزینه برق تأثیر بگذارد.
Redundancy
برای سیستمهای حساس باید مشخص شود که آیا سرور به N+1 یا نوع دیگری از افزونگی نیاز دارد یا خیر.
ولتاژ ورودی
برخی مدلهای PSU به شرایط خاص ورودی نیاز دارند. برای مثال، HPE برای برخی مدلهای 1600W Flex Slot استفاده از ورودی High-Line در محدوده 200 تا 240 ولت را مشخص کرده است. بنابراین بررسی ظرفیت بهتنهایی کافی نیست.
سازگاری با سرور
این مهمترین بخش خرید است.
یک PSU ممکن است از نظر وات و کانکتور ظاهراً مناسب باشد، اما برای مدل مشخص سرور شما پشتیبانی نشود.
چرا استفاده از PSU بزرگتر از نیاز همیشه تصمیم خوبی نیست؟
گاهی تصور میشود اگر یک سرور با PSU 800W کار میکند، استفاده از مدل 1600W باعث میشود سیستم «قویتر» یا «ایمنتر» باشد.
PSU قویتر باعث افزایش توان پردازشی سرور نمیشود.
اگر سختافزار سرور در شرایط کاری مشخص به 500 وات نیاز داشته باشد، نصب PSU با ظرفیت 1600 وات به خودی خود عملکرد CPU یا Storage را افزایش نمیدهد.
مزیت PSU بزرگتر زمانی مطرح میشود که پیکربندی سختافزاری واقعاً به آن ظرفیت نیاز داشته باشد یا برنامه توسعه آینده چنین ظرفیتی را توجیه کند.
در غیر این صورت، بهتر است ظرفیت PSU بر اساس نیاز واقعی و نقطه کاری مناسب انتخاب شود.
مصرف برق پاور سرور را چطور محاسبه کنیم؟
برای یک برآورد ساده میتوان از رابطه زیر استفاده کرد:
مصرف انرژی (kWh) = توان مصرفی (W) × زمان کارکرد (h) ÷ 1000
برای مثال، اگر یک سیستم بهطور متوسط 500 وات از برق ورودی مصرف کند و 24 ساعت در روز فعال باشد:
500 × 24 ÷ 1000 = 12 kWh در روز
در یک ماه 30 روزه:
12 × 30 = 360 kWh
سپس با ضرب این عدد در تعرفه برق، میتوان هزینه تقریبی انرژی مصرفشده را محاسبه کرد.
اما در محاسبات دقیقتر دیتاسنتر، بهتر است توان واقعی ورودی از PDU یا تجهیزات اندازهگیری برق در نظر گرفته شود، نه صرفاً ظرفیت نامی PSU.
این تفاوت مهم است؛ یک PSU با برچسب 800W الزاماً 800 وات برق مصرف نمیکند. عدد 800W ظرفیت خروجی نامی آن است.
آیا راندمان بالاتر همیشه ارزش هزینه بیشتر را دارد؟
نه در همه پروژهها.
فرض کنید یک سرور تنها چند ساعت در روز روشن است و مصرف متوسط آن پایین است. در چنین شرایطی ممکن است اختلاف قیمت بین یک PSU Gold و Platinum یا Titanium از نظر اقتصادی توجیه نداشته باشد.
اما در یک دیتاسنتر که صدها سرور بهصورت شبانهروزی فعالیت میکنند، حتی اختلافهای نسبتاً کوچک در مصرف برق میتوانند در مقیاس سالانه قابل توجه شوند.
بنابراین بهتر است هزینه خرید PSU را در کنار هزینه مالکیت آن بررسی کنید:
قیمت خرید + مصرف برق + هزینه خنکسازی + هزینه نگهداری + ریسک توقف سرویس
این دیدگاه معمولاً تصمیم دقیقتری نسبت به مقایسه صرفاً قیمت اولیه PSU ایجاد میکند.
پاور سرور HPE را بر اساس چه معیارهایی انتخاب کنیم؟
اگر بخواهیم فرایند انتخاب را از حالت پیچیده خارج کنیم، ترتیب بررسی میتواند اینگونه باشد:
۱. مدل دقیق سرور را مشخص کنید.
مثلاً DL360 Gen10، DL380 Gen10، DL380 Gen11 یا هر مدل دیگر.
۲. نسل و پلتفرم سرور را مشخص کنید.
زیرا سازگاری PSU بین نسلها یکسان نیست.
۳. پیکربندی سختافزاری را بررسی کنید.
پردازنده، RAM، Storage، GPU، کارت شبکه و سایر تجهیزات توسعهای روی مصرف توان اثر دارند.
۴. مصرف واقعی و Peak را برآورد کنید.
در پروژههای حساس، استفاده از ابزارهای محاسبه توان HPE یا اندازهگیری واقعی، دقت بیشتری ایجاد میکند.
۵. ظرفیت PSU را انتخاب کنید.
ظرفیت باید برای بار فعلی کافی باشد و در صورت نیاز، فضای منطقی برای توسعه آینده داشته باشد.
۶. سطح راندمان را انتخاب کنید.
Gold، Platinum یا Titanium را بر اساس نوع workload، مدت کارکرد و هزینه انرژی مقایسه کنید.
۷. نیاز به Redundancy را مشخص کنید.
اگر خرابی یک PSU نباید باعث خاموش شدن سرویس شود، باید پیکربندی مناسب Redundant Power در نظر گرفته شود.
۸. Part Number را کنترل کنید.
این مرحله برای خرید قطعه یدکی اهمیت زیادی دارد. نام عمومی مانند «800W Flex Slot» به تنهایی برای سفارش قطعه کافی نیست.
پاورهای HPE برای سرورهای جدیدتر
در نسلهای جدیدتر، Flex Slot بخش مهمی از سبد Power Supplyهای HPE را تشکیل میدهد. HPE برای این خانواده مدلهای Platinum و Titanium ارائه کرده و برخی مدلهای Titanium به راندمان حداکثر 96 درصد میرسند. همچنین فرمفاکتور Flex Slot نسبت به نسلهای قبلی Common Slot کوچکتر شده و HPE اعلام کرده است که این طراحی 25 درصد کوچکتر از نسل قبلی Common Slot است.
البته این موضوع نباید به این معنا تعبیر شود که هر سرور جدید HPE الزاماً به Flex Slot مجهز است. مدل سرور و مستندات QuickSpecs آن باید مرجع اصلی انتخاب باشند.
نکته مهم درباره خرید پاور استوک یا کارکرده HPE
در بازار تجهیزات سرور، پاورهای HPE به صورت نو، استوک و Refurbished نیز عرضه میشوند.
در مورد PSU کارکرده، صرفاً سالم بودن ظاهری قطعه کافی نیست. وضعیت فن، کانکتورها، علائم داغشدگی، سابقه کارکرد و تطابق Part Number باید بررسی شود.
برای سرورهای حیاتی، استفاده از دو PSU صرفاً به دلیل داشتن دو قطعه کافی نیست؛ بهتر است هر دو منبع تغذیه از نظر ظرفیت و مشخصات با پیکربندی موردنظر سرور سازگار باشند. HPE نیز برای برخی پیکربندیهای Flex Slot تأکید میکند که PSUهای نصبشده در یک سرور باید مشخصات خروجی و راندمان یکسانی داشته باشند تا تمام قابلیتهای مربوط به افزونگی در دسترس باشد.
چرا انتخاب پاور مناسب بخشی از طراحی زیرساخت است؟
Power Supply را نباید یک قطعه جانبی در نظر گرفت که صرفاً وظیفه روشن نگه داشتن سرور را دارد.
انتخاب PSU روی چند بخش از زیرساخت اثر میگذارد:
- ظرفیت برق مورد نیاز رک
- مصرف انرژی
- تولید حرارت
- نیاز سیستم خنککننده
- قابلیت Redundancy
- امکان توسعه سختافزار
- هزینه عملیاتی دیتاسنتر
- برنامه نگهداری و تأمین قطعات یدکی
به همین دلیل در یک طراحی حرفهای، پاور باید همزمان با CPU، RAM، Storage و سایر اجزای اصلی سرور بررسی شود.
در عمل، بهترین PSU الزاماً قدرتمندترین یا گرانترین مدل موجود نیست؛ مدلی است که از نظر سازگاری، ظرفیت، راندمان، افزونگی و شرایط برق محل نصب با نیاز واقعی سرور هماهنگ باشد.
اگر مدل دقیق سرور HPE، تعداد CPU، مقدار RAM، تعداد درایوها و کارتهای توسعه را داشته باشید، میتوان ظرفیت مناسب PSU را بسیار دقیقتر تعیین کرد. برای پروژههای سازمانی نیز استفاده از HPE Power Advisor میتواند نقطه شروع مناسبی برای برآورد توان باشد.
