전면에서 후면으로 흐르는 기류를 설계하는 방법

주요 내용

• Good 앞뒤 공기 흐름 이는 단순히 선풍기를 더 많이 설치하는 것이 아니라, 공기가 흐르는 방향을 조절하는 데 관한 것입니다.
• 팬 수나 CFM을 선정하기 전에 실제 열 부하, 구성 요소 배치, 기류 저항 및 흡입 조건을 먼저 고려하십시오.
• 드라이브, 백플레인, 필터, 케이블 번들, GPU, 방열판 및 공기 흐름을 제한하는 전면 패널은 팬이 제공할 수 있는 정압의 상당 부분을 소모할 수 있습니다.
• 우회 공기는 낭비되는 공기입니다. 냉각 공기가 CPU, 메모리, GPU, 스토리지 컨트롤러 및 기타 발열이 심한 부품으로 유입되는 것을 막는 쉬운 경로를 차단하십시오.
• 섀시의 기류 방향을 랙에 맞춰야 합니다. 전방-후방 기류 방식과 역기류 방식의 장치를 혼용하면 국부적인 재순환 루프가 발생할 수 있습니다.
• 완성된 생산 구성을 지속적인 부하 조건에서 검증하십시오. 빈 섀시나 측면 패널이 열린 상태, 혹은 구성 요소가 축소된 시제품으로는 거의 아무것도 입증할 수 없습니다.
• 팬의 중복 구성은 중요하지만, 팬을 더 추가한다고 해서 고장 난 팬이 자동으로 고쳐지는 것은 아닙니다. 서버 섀시 기류 설계.

서버에 12개의 굉음을 내는 팬이 달려 있어도 냉각 성능이 형편없을 수 있다.

안쪽을 들여다보기 전까지는 말도 안 되는 소리처럼 들리겠지만.

공기는 전면 패널을 통해 유입되어 드라이브 케이지 주변에서 가장 쉬운 경로를 따라 이동한 뒤, 팬 벽 옆의 사용되지 않는 틈새로 스며들어 케이블 뭉치를 한 바퀴 돌고, 별다른 냉각 효과도 내지 못한 채 케이스 후면으로 도달합니다. 한편, 불과 몇 센티미터 떨어진 곳에 위치한 GPU, 메모리 뱅크, RAID 컨트롤러, 또는 CPU 히트싱크는 과열됩니다.

기류 수치는 아주 좋아 보였습니다.

기온은 그렇지 않았다.

그것이 바로 ~를 치료할 때 발생하는 문제입니다 앞뒤 공기 흐름 시스템 설계상의 문제가 아니라 팬 사양 문제로 간주해야 한다.

랙마운트 서버, GPU 플랫폼, 스토리지 시스템, 산업용 컴퓨터 또는 맞춤형 어플라이언스를 개발하는 B2B 구매자들에게 있어 “팬을 몇 개나 장착할 수 있을까?”라는 질문은 결코 제기되어서는 안 됩니다.”

더 어려운 질문을 해보세요:

출시할 예정인 최악의 구성 조건 하에서도, 실제로 냉각이 필요한 모든 부품에 충분한 냉기를 공급할 수 있을까요?

그러면 모든 게 달라진다.

프론트-투-백 기류란 무엇인가요?

전면-후면 공기 흐름이란 시원한 공기가 주로 섀시 전면으로 유입되어 발열 부품들을 지나간 후 후면을 통해 배출되는 것을 의미합니다.

간단한 개념입니다.

강력한 집행.

랙 수준에서 이 아키텍처는 익숙한 ‘콜드 아이슬/핫 아이슬’ 배치를 지원합니다. 서버의 전면에는 냉각 공기가 유입되고, 후면 배기구에서는 가열된 공기가 별도의 환기 구역으로 배출됩니다.

이는 임의적인 관례가 아닙니다. ASHRAE의 데이터센터 지침 대부분의 데이터 통신 장비는 전방-후방 기류 프로토콜 또한 비표준 방향의 장비를 사용할 경우 특별한 장착 방식이나 공기 유도판이 필요할 수 있다고 경고합니다.

또한 ASHRAE는 특히 심각한 랙 수준의 고장 유형을 지적하고 있습니다. 즉, 올바른 역방향 기류 구성이 적용되지 않은 상태에서 랙 상단 스위치가 뒤집힌 방향으로 장착될 경우, 이 스위치가 서버에서 배출되는 뜨거운 공기를 흡입한 뒤, 다른 장치의 냉기 흡입구 쪽으로 더 뜨거운 공기를 배출할 수 있습니다.

그렇기 때문에 섀시와 랙의 설계가 서로 일치해야 합니다.

보다 광범위한 냉각 아키텍처를 비교하는 엔지니어들을 위해, 당사의 가이드에서는 전면에서 후면으로의 기류 이 글에서는 인클로저의 형상, 팬 압력, 열 밀도, 부품 배치 등이 공랭식 냉각과 수냉식 냉각 중 어떤 방식을 선택할지에 어떤 영향을 미치는지 설명합니다.

전면에서 후면으로 흐르는 기류는 팬이 아니라 열에서 시작된다

통풍구, 팬 벽, 배플, 필터에 대해 논의하기 전에, 무엇을 냉각하려는 것인지 먼저 명확히 해야 합니다.

열 에너지 현황을 파악하십시오.

포함 사항:

• 지속적인 부하 하에서의 CPU 성능
• GPU 또는 가속기 성능
• DIMM 장착 수
• VRM
• 저장 장치
• NVMe 장치
• RAID/HBA 카드
• NIC
• 백플레인
• 전원 공급 장치
• 기타 PCIe 카드
• 내부 전력 변환 하드웨어

명판에 표시된 전원 공급 장치의 용량만을 기준으로 삼지 마십시오.

2,000W 전원 공급 장치가 있다고 해서 시스템이 지속적으로 2,000W의 전력을 소모하는 것은 아닙니다. 마찬가지로, 프로세서의 표면상 정격 전력만으로는 순간적이거나 지속적인 부스트 동작을 정확하게 설명하지 못할 수도 있습니다.

예상되는 생산 환경 구성 및 워크로드를 사용하십시오.

그렇다면 그 열이 기류에 어디서 유입되는지 물어보세요.

전면 흡기구 근처에 위치한 SSD는 CPU 방열판 하류에 있는 그래픽 카드보다 더 차가운 공기를 접하게 됩니다. 후면에 장착된 부품은 시스템 내부를 통과하면서 이미 15°C, 20°C 또는 그 이상 온도가 상승한 공기를 받게 될 수 있습니다.

ASHRAE는 권장 범위 내의 흡기 온도에서 작동하는 서버의 경우, 서버를 통과할 때 온도가 20–30°C 상승하는 것은 흔한 현상입니다.

이 수치는 섀시 설계자들에게 유익한 방식으로 긴장감을 줄 것이다.

배기 단부 근처에 위치한 부품이 반드시 “실온의 공기”로 냉각되는 것은 아닙니다.”

이 부품은 상류 회로 소자들이 이미 가열한 후 남은 온도로 냉각되고 있습니다.

팬 개수보다 공기 흐름 경로가 더 중요합니다

가장 흔히 저지르기 쉬운 실수가 바로 이것입니다.

한 구매자가 CFM 수치가 높은 선풍기 6대를 요청했습니다.

공급업체는 CFM 수치가 높은 팬 6대를 설치합니다.

모두 “높은 풍량”이라고 표시된 체크박스를 선택합니다.”

다 했나요?

전혀 그렇지 않다.

팬 사양은 일반적으로 자유 공기 조건에서 또는 성능 곡선을 통해 공개됩니다. 하지만 해당 팬이 빽빽한 전면 그릴, 필터, 핫스왑 드라이브 케이지, 백플레인, 방열판, GPU 뱅크, 케이블 번들, 후면 그릴 뒤에 설치되면 실제 작동 시의 기류는 사양과 크게 달라질 수 있습니다.

저항이 점점 쌓여간다.

따라서 다음과 같은 관점에서 생각해 보아야 합니다. 시스템 임피던스 및 정압, CFM만으로는 아닙니다.

제한 없이 대량의 공기를 이동시키는 팬은 고밀도 서버 아키텍처에서는 성능이 떨어질 수 있습니다. 반면, 자유 공기 유량 수치는 그리 인상적이지 않은 다른 팬이라도 저항이 증가하면 훨씬 더 유용한 기류를 유지할 수 있습니다.

이러한 차이는 팬 직경과 기류 단면적이 제한적인 1U 및 2U 서버에서 특히 중요해집니다. 케이스 높이가 아직 결정되지 않은 경우, 당사의 랙마운트 섀시 냉각 이 비교를 통해 1U, 2U, 4U 형식이 엔지니어들에게 팬, 방열판, GPU 및 냉각 옵션 측면에서 왜 매우 다른 선택지를 제공하는지 알 수 있습니다.

‘압박’을 ‘예산’이라고 생각해 보세요

모든 제한은 압력 예산의 일부를 소모합니다.

대략적인 설계 검토는 다음과 같을 수 있습니다:

이로부터 얻을 수 있는 실질적인 교훈은 간단합니다.

전체 경로를 계산하십시오.

공기가 지름길을 택하지 못하게 하세요

공기는 게으르다.

가장 저항이 적은 길을 택할 것이다.

가장 쉬운 경로가 가장 성능이 뛰어난 하드웨어를 통과하지 않을 때, 이는 심각한 문제가 됩니다.

마더보드 뒤쪽에 팬 벽이 있다고 상상해 보세요. CPU 방열판을 통과하는 좁고 저항이 큰 통로가 있고, 그 옆에는 넓게 열린 틈이 있습니다.

공기는 어디로 갈까요?

틈 사이로.

공기 유량 센서는 여전히 정상적인 유량을 표시할 수 있습니다. 후면 배기구에서는 허리케인 같은 바람이 느껴질 수도 있습니다. CPU는 여전히 과열될 수 있습니다.

그것이 바로 우회 기류입니다.

그리고 그것은 끊임없이 사람들을 속입니다.

배플, 덕트, 폼 씰, 블랭킹 플레이트, 팬 슈라우드 및 신중하게 배치된 내부 구조물을 활용하여 원하는 경로는 더 수월하게, 원치 않는 경로는 더 어렵게 만들 수 있습니다.

이는 에서 가장 중요한 원칙 중 하나입니다. 서버 공기 흐름 관리.

2024년에 발표된 CFD 연구에 따르면, 건축 환경의 최전선 데이터 센터 규모에서도 동일한 결론을 내립니다. 연구 대상이었던 바닥 하부 정밀 냉각 구성의 경우, 공기 공급 효율은 차단 장치가 없는 65.69%에서 냉기 통로 차단 장치가 적용된 85.57%, 그리고 열기 통로 차단 장치가 적용된 90.25%까지. 열간 냉각 방식의 경우, 보고된 수치는 71.29%에서 대략 92.16–92.17% 봉쇄 조치 이후.

2024년 기류 최적화 연구 보고서 읽어보기.

이 실험은 섀시 내부가 아닌 실온 환경에서 진행되었으므로, 해당 비율을 서버 인클로저에 그대로 적용해서는 안 됩니다.

하지만 그 공학적 원리는 아주 잘 적용됩니다.

의도된 기류를 바이패스 기류 및 재순환 기류와 분리하면, 이용 가능한 냉각 공기의 활용 효율이 획기적으로 달라질 수 있습니다.

고밀도 가속기 시스템의 경우, 우리가 논의한 바와 같이 서버 공기 흐름 관리 GPU 간격, 기류 경로, 랙 전력, 유지보수 접근성 및 고밀도 인클로저 설계를 종합적으로 고려합니다.

구성 요소 순서 설계

‘전면부터 후면까지’라고 해서 모든 내부 구성이 똑같이 훌륭하다는 뜻은 아닙니다.

구성 요소의 순서가 중요합니다.

두 가지 레이아웃을 생각해 봅시다.

레이아웃 A

전면 흡기 → 저장 장치 → 백플레인 → CPU → GPU → 전원 공급 장치/배기

레이아웃 B

전면 흡기 → 공기 흐름 구역 분할 → CPU와 GPU에 전용 냉기 유입 경로 제공 → 저장 장치 별도 냉각 → 통합 배기

두 가지 모두 엄밀히 말해 앞뒤 순서입니다.

그들의 열적 거동은 완전히 다를 수 있다.

레이아웃 검토 시 다음 질문을 던져보세요:

1. 어떤 부품이 가장 차가운 흡기 공기를 받아들이나요?
2. 주요 열원 하류에는 어떤 구성 요소들이 위치해 있습니까?
3. 어떤 부품이 가장 큰 압력 강하를 일으키나요?
4. GPU에서 배출되는 뜨거운 공기가 CPU 방열판으로 유입될 수 있나요?
5. 전원 공급 장치(PSU)는 CPU와 같은 구역에서 공기를 흡입하나요?
6. 하나의 팬으로 여러 열 구역을 고르게 냉각할 수 있나요?
7. 드라이브 케이지가 마더보드 공간에 영향을 미치나요?
8. 저프로파일 PCIe 카드에 대한 현지 반응이 충분한가요?
9. 한 GPU가 다른 GPU의 입구를 막게 되나요?
10. 모든 메모리 슬롯과 드라이브 베이가 모두 채워지면 어떻게 되나요?

그 마지막 질문은 많은 프로젝트에서 걸림돌이 됩니다.

프로토타입 구성은 대개 간소합니다.

생산 구성은 그렇지 않습니다.

왜 국부 풍속이 총 CFM보다 더 중요할 수 있는가

조달 논의에서는 이 점이 간과되곤 합니다.

구성 요소들은 섀시의 총 CFM을 감지하지 못합니다.

그들은 주변의 공기 흐름을 느낍니다.

인텔의 R2000WFTF 서버 제품군에 대한 기술 사양에서 이러한 차이를 확인할 수 있습니다. 문서화된 한 가지 구성에서 인텔은 다음과 같이 명시하고 있습니다. 상단 및 중간 PCIe 슬롯 여러 곳에 200 LFM의 풍량 지원, 하단 슬롯 일부에는 300 LFM 지원. 같은 문서에 따르면, 많은 PCIe 카드는 최대 약 100 LFM 정도의 공기 흐름이 필요할 수 있는 반면, 냉각이 어려운 카드는 약 200 LFM 정도의 공기 흐름이 필요할 수 있다고 합니다.

인텔 서버 기술 제품 사양 보기.

이 때문에 “섀시의 풍량이 800 CFM이다”라는 말은 많은 구매자들이 생각하는 것보다 제게는 별다른 의미가 없습니다.

그 공기는 어디로 가는 걸까?

얼마나 빠른 속도로요?

몇 도인가요?

어떤 제한을 통해서요?

어떤 구성 요소 전반에 걸쳐?

그런 질문들이 훨씬 더 유용합니다.

팬 배치: 송풍, 흡풍, 아니면 둘 다?

대부분의 랙마운트 섀시에서, 섀시 중앙에 팬을 배치하는 방식은 전면 흡기 공기를 드라이브와 전면 패널의 통풍 제한부를 통과시켜 CPU, 메모리, PCIe 카드 및 후면 배기 구멍 쪽으로 밀어낼 수 있기 때문에 효과적입니다.

하지만 기하학이 결정한다.

제한 구역에서 너무 멀리 떨어진 곳에 팬을 설치하면 공기가 원치 않는 방향으로 퍼져 나갈 수 있습니다. 틈이 막히지 않은 팬 벽은 공기를 주변으로 끌어들이게 될 수 있습니다. 후면 전용 팬은 일부 시스템에서는 작동할 수 있지만, 복잡한 내부 구조에서 기류를 균일하게 분배하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

팬 단계를 여러 개로 늘리면 성능을 향상시킬 수 있지만, 전력 소비, 소음, 제어 복잡성 및 고장 상호작용도 증가시킬 수 있습니다.

하드웨어가 많다고 해서 무조건 더 좋은 것은 아닙니다.

구매자들이 대개 이의를 제기하는 의견은 다음과 같습니다.

서버 과열 문제에 대해 팬을 추가하는 것은 대개 올바른 해결책이 아닙니다.

자, 이제 말했어.

팬 개수는 쉽게 확인할 수 있습니다. CFM은 비교하기 쉽습니다. RGB는 차치하고라도, 일반 소비자용 PC 구매자들조차 눈에 보이는 팬 개수가 많을수록 “냉각 성능이 더 좋다”고 생각하도록 익숙해져 있습니다.”

서버 엔지니어링은 실수에 대한 여유가 거의 없습니다.

공기가 GPU 뱅크를 우회하고 있다면, 팬 4개를 추가로 장착해도 그저 우회 경로를 통해 더 많은 공기를 밀어낼 뿐일 수 있습니다.

백플레인이 흡기 흐름을 막고 있다면, 후면 배기 팬을 하나 더 설치한다고 해서 그 막힘 현상이 마법처럼 사라지지는 않습니다.

뜨거운 배기 가스가 흡기 쪽으로 역류하고 있다면, 팬 속도를 높이면 이러한 악순환이 더욱 가속화될 수 있습니다.

후면 그릴의 통풍이 너무 제한적이라면, 더 강하게 바람을 불어넣을수록 결국 소음이 커지고 팬의 전력 소모가 증가하며, 기대했던 만큼의 공기 흐름 향상 효과는 얻기 어렵습니다.

“더 많은 CFM”이라는 것 외에는 아무런 설계 논리도 없는 팬들로 꽉 찬 케이스보다는, 적절히 선별된 내압형 팬이 적게 장착되어 있고, 통풍구가 깔끔하며, 바이패스 경로가 밀폐되어 있고, 부품 배치 구역이 체계적으로 구분되어 있으며, 배기 면적이 넉넉한 섀시를 차라리 선택하겠다.”

공기량을 늘리는 것이 목표가 아닙니다.

공기는 유용합니다.

내 머릿속에 깊이 각인된 진짜 랙 고장 사건

최근 시스템 관리자 토론 게시판을 둘러보던 중, 인프라 구매자라면 누구나 불안해할 만한 랙 냉각 관련 사례를 발견했습니다.

보도에 따르면, 약 8 × 10 피트 크기의 방 안에 랙이 설치되어 있었으며, 이 랙에는 서버 10대, 대형 SAN 장치 3대, 스위치 8대, UPS 장치 4대가 들어 있었다. 휴대용 에어컨 두 대가 계속 가동 중이었는데, 한 대는 랙 앞쪽을 향해, 다른 한 대는 뒤쪽을 향해 바람을 불어주고 있었다.

그리고 나서 끔찍한 일이 벌어졌다.

관리자는 에어컨 한 대가 작동이 중단되면 서버 랙의 온도가 1분도 채 안 되어 99°F.

랙 과열에 관한 원래 토론 내용을 읽어보세요.

토론에 참여한 사람들은 곧바로 기류 방향, 배기, 방향 전환, 블랭킹, 냉방 용량, 그리고 뜨거운 공기 재순환에 대해 의문을 제기하기 시작했다.

바로 그 점이 이 이야기가 중요한 이유입니다.

그 방에는 이미 두 대의 냉방기가 24시간 내내 가동되고 있었다.

문제는 단순히 “차가운 공기를 더 많이 사들인다”는 것이 아니었다.”

이는 전체적으로 이해해야 하는 기류 시스템이었습니다.

이는 섀시 구매자들이 공급업체와의 협의에 직접 반영해야 할 교훈입니다. 고성능 팬이라고 해도 부적절한 부품 배치, 방향이 잘못된 장치, 제한된 배기, 통제되지 않은 바이패스, 또는 뜨거운 배기 공기가 흡기 쪽으로 다시 유입되는 랙 등의 문제를 무한정 보완할 수는 없습니다.

섀시를 랙에 맞추기

서버는 실험실 탁자 위에서는 작동하지 않습니다.

결국 누군가가 그것을 랙에 끼워 넣는다.

그 선반에는 다음과 같은 것들이 있을 수 있습니다:

• 천공 문;
• 케이블 정리용 암;
• 후면 PDU;
• 밀집된 전력 케이블;
• 차단 패널;
• 인접한 서버;
• 랙 상단 스위치;
• 후방 여유 공간 감소;
• 봉쇄;
• 필터;
• 시설 내 공기 흐름상의 제약 사항.

이 모든 요소는 냉각 특성에 변화를 줄 수 있습니다.

자주 반복되는 실수 중 하나는 섀시의 후면이 완전히 열린 상태에서 성능을 검증한 뒤, 배기구 바로 뒤에 두꺼운 케이블 다발이 매달려 있는 좁은 캐비닛 문 뒤에 이를 설치하는 것입니다.

팬 커브에는 변화가 없었다.

시스템 저항이 그랬습니다.

다음에 대한 안내서 서버 냉각 기류 섀시 깊이, 케이블 관리 암, PDU, 도어, 유지보수 공간 및 기류 공간을 다루는데, 이는 랙의 기계적 적합성과 열적 적합성이 불가분의 관계에 있기 때문이다.

랙 흡기 온도를 전체적인 맥락에서 고려해야 합니다

ASHRAE의 최신 핸드북에는 권장 건구 온도 범위가 다음과 같이 명시되어 있습니다. A1~A4 등급의 경우 18–27°C 데이터 통신 장비의.

그렇다고 해서 모든 섀시를 단순히 27°C에서 테스트한 뒤 완료로 판정해야 한다는 뜻은 아닙니다.

사용 중인 장비의 실제 사양은 여전히 중요합니다.

고도도 마찬가지입니다.

업무량도 마찬가지입니다.

팬 중복 구성도 마찬가지입니다.

또한 흡입면 전체에 걸친 온도 균일성도 마찬가지입니다.

왼쪽 흡기구의 온도가 22°C인 반면, 오른쪽 흡기구에는 재순환된 34°C의 배기 가스가 유입되는 섀시는, 공학적인 관점에서 볼 때 “22°C 흡기 조건”이라고 할 수 없다.

여러 지점을 측정하십시오.

케이블 배선이 의도치 않게 열 설계 문제로 번지지 않도록 하십시오

CAD 모델은 대개 케이블 배선 경로가 아주 깔끔하게 표현되는 경향이 있습니다.

생산 단위는 종종 서로 다른 모습을 띱니다.

전원 케이블은 구부러집니다.

SAS 케이블 스택.

GPU 전원 커넥터에는 서비스 루프가 필요합니다.

전면 패널 하네스가 개구부로 빠져 들어간다.

조립 과정에서 케이블 타이가 제자리에서 벗어나게 됩니다.

그러면 기류가 변합니다.

이것이 바로 열 검증의 일환으로 케이블 배선 설정을 고정해야 하는 이유입니다.

고정 지점을 신중하게 활용하십시오. 두꺼운 하네스는 기류가 빠르게 흐르는 통로에서 멀리 떨어뜨려 놓으십시오. 팬 흡입구 바로 뒤나 방열판 상류 쪽에 여분의 케이블을 배치하지 마십시오.

그리고 그 엉망인 설정을 테스트해 보세요.

모든 항목을 완전히 채워 넣으세요.

팬 하나 고장 시 대비 계획

정상 작동 온도만으로는 전체 상황을 다 설명할 수 없습니다.

팬이 고장 나면 어떻게 되나요?

여러 개의 팬이 장착된 벽 구조에서, 고장 난 팬은 저항이 낮은 통로가 될 수 있습니다. 정상적으로 작동하는 인접한 팬들은 섀시를 통과하는 대신 고장 난 위치를 통해 공기를 뒤로 끌어당기거나 밀어낼 수 있습니다.

이는 효과적인 냉각에 의외로 큰 지장을 줄 수 있습니다.

시스템 요구 사항에 따라 설계자는 다음을 사용할 수 있습니다:

• 역류 방지;
• 팬 셔터;
• 압력 감지 제어;
• 더 높은 비상 팬 속도;
• 중복된 기류 구역;
• 온도 기반 스로틀링;
• 종료 로직.

직접 테스트해 봐야 합니다.

“여분의 팬 6개”는 중복성을 입증하는 증거가 아닙니다.

5를 사용하여 기온을 표시해 주세요.

열적 검증에는 실제로 출하할 장비를 사용해야 합니다.

바로 이 부분에서 조달 팀은 수개월에 걸친 고생을 덜 수 있습니다.

빈 섀시 상태에서는 냉각 시스템을 승인하지 마십시오.

누군가가 후면 팬 근처에 티슈를 놓고 흔들리는 모습을 지켜봤다는 이유만으로 이를 승인해서는 안 됩니다.

오픈 사이드 패널 테스트를 통해 이를 승인해서는 안 됩니다.

2개의 GPU가 탑재된 시제품을 사용하여 4개의 GPU가 탑재된 시스템을 승인해서는 안 됩니다.

목표로 하는 프로덕션 구성을 구축하십시오.

설치:

• 생산용 메인보드;
• 계획된 최대 DIMM 장착 수;
• 실제 CPU와 방열판;
• 대상 GPU;
• 모든 저장 장치;
• 백플레인;
• PSU 구성;
• 마지막 팬들;
• 필터;
• 생산용 전면 패널;
• 실제 케이블;
• 랙 레일;
• 예상되는 랙 도어 또는 이에 상응하는 제약 사항.

그런 다음 지속적인 워크로드를 실행합니다.

바로 이때 규율을 갖춘 서버 공기 흐름 설계 방법 이 프로세스는 섀시가 양산 단계로 넘어가기 전에 기계 설계 입력 사항과 시제품 검증 결과를 연계해야 합니다.

CPU 온도 외에도 다른 항목 기록하기

유용한 검증 보고서에는 다음 내용이 포함되어야 합니다:

열 평형에 도달할 때까지 충분히 오래 작동시키십시오.

5분짜리 벤치마크 테스트만으로는 열 축적에 따른 성능 저하 문제를 파악하지 못할 수 있습니다.

실용적인 전면-후면 기류 설계 워크플로우

만약 새로운 서버 섀시 프로젝트를 검토한다면, 저는 다음과 같은 순서로 진행할 것입니다.

1. 하드웨어 구성 고정

실제 부품 번호를 확인하세요.

“ATX 메인보드”가 아닙니다.”

“GPU 4개”가 아닙니다.”

“고성능 CPU”가 아닙니다.”

진짜 하드웨어.

2. 열 부하 계산

구역별 지속 작동 전력을 추정하고, 열 밀도가 가장 높은 부품을 파악하십시오.

3. 목표 기류 경로 매핑하기

그려 봐.

말 그대로.

전면 흡기 → 유량 제한 → 열원 → 팬 → 열원 → 배기.

도표가 헷갈린다면, 실제 기류의 흐름도 아마 헷갈릴 것입니다.

4. 압력 제한 사항 파악하기

필터, 천공부, 드라이브 케이지, 백플레인, 방열판, GPU, 케이블 번들, 팬 가드 및 후면 패널의 형상을 검토하십시오.

5. 곡선을 바탕으로 팬을 선정한다

최대 CFM만을 기준으로 선택하지 마십시오.

예상 저항을 기준으로 동작점을 추정하십시오.

6. 섀시를 열 구역으로 나누기

CPU, GPU, 저장 장치, 메모리 및 PCIe 영역에는 각기 다른 공기 흐름 배분이 필요할 수 있습니다.

7. 바이패스 경로 밀봉

쓸모없는 기류보다 유용한 기류를 만드는 것이 더 쉬워야 한다.

8. 부품 방향 확인

방열판 핀 방향, GPU 공기 흐름, 전원 공급 장치(PSU) 공기 흐름, 스위치 방향 및 팬 회전 방향을 확인하십시오.

단 하나의 역방향 구성 요소만으로도 국부적인 열 순환 현상이 발생할 수 있습니다.

9. 랙 인터페이스 유효성 확인

도어, PDU, 케이블 배선, 블랭킹, 랙 깊이, 인접 장비 및 시설 내 기류 흐름에 대한 가정 사항을 포함하십시오.

10. 최악의 경우를 가정한 모집단 검정

최대 드라이브 수.

최대 메모리.

가속기의 최대 부하.

따뜻한 유입구.

팬 하나가 고장 났습니다.

바로 그 기계가 통과하는 모습을 보고 싶어요.

견적 요청서(RFQ)에는 어떤 내용을 포함해야 할까요?

맞춤형 랙마운트 섀시를 조달할 때는 다음과 같은 표현을 피하십시오:

냉각: 높은 풍량.

그 사양은 거의 의미가 없습니다.

대신 다음을 제공하십시오:

• 예상 총 시스템 전력;
• CPU 및 GPU 모델;
• 지속적인 작업 부하 프로필;
• 최대 DIMM 장착 수;
• 저장소 구성;
• PCIe 카드 목록;
• 팬 중복 구성 목표;
• 허용되는 유입 조건;
• 고도;
• 해당되는 경우 음향 관련 요구사항;
• 필터 요구 사항;
• 기류 방향;
• 랙 도어 관련 제한 사항;
• 예상 생산 구성;
• 온도 한계;
• 스로틀링 제한;
• 고장 모드 요구사항;
• 검증 방법.

그런 다음 공급업체에 해당 조건들을 어떻게 고려하여 기류 설계를 했는지 설명해 달라고 요청하십시오.

심각한 서버 섀시 기류 설계 리뷰를 통해 질문이 제기되어야 한다.

그건 좋은 징조네요.

생산에 들어가기 전에 제가 적용할 기준

팬 벽이 아무리 인상적으로 보여도 나는 상관하지 않는다.

서버가 설계된 랙 구성 내에 설치된 상태에서, 최종 BOM이 장착된 채로, 합의된 흡입 조건 하에서 지속 부하가 가해질 때 모든 열에 민감한 부품이 지정된 한계 범위 내에 유지되는지 여부가 저에게는 중요합니다.

그럼 여백이 필요해요.

그럼 팬이 고장 나면 어떻게 되는지 확인해 보고 싶네요.

이것이 바로 전면에서 후면으로 흐르는 기류 설계입니다.

팬들이 모두 같은 방향을 가리키고 있는 건 아니다.

CFM 수치가 아닙니다.

단순한 마케팅 문구가 아닙니다.

차가운 흡기부터 뜨거운 배기까지 제어된 경로를 통해, 그 사이에 위치한 하드웨어가 실제로 필요한 공기를 공급받습니다.

그 점만 제대로 하면 팬들도 제 역할을 다할 수 있습니다.

잘못 판단하면 팬을 하나 더 추가해도 오히려 소음이 더 커질 뿐입니다.

자주 묻는 질문

서버 섀시에서 ‘전면에서 후면으로 흐르는 기류’란 무엇인가요?

전면-후면 공기 흐름 방식은 차체 전면으로 차가운 공기를 유입하여 내부 부품 위로 통과시킨 뒤, 가열된 공기를 후면을 통해 배출합니다.

이 배치는 일반적인 랙의 핫 아이슬/콜드 아이슬 배치 방식과 일치하며, 서버에서 배출되는 뜨거운 공기가 장비의 흡입구로 직접 유입되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

효과적인 서버 공기 흐름을 어떻게 설계할 수 있을까요?

먼저 열 부하와 구성 요소 배치를 고려한 다음, 제약 조건을 파악하고, 압력 사양을 충족하는 팬을 선정하며, 바이패스 경로를 제어하고, 지속적인 부하 조건에서 전체 시스템을 검증합니다.

팬 선택은 기류 경로를 파악한 후에 이루어집니다. 드라이브, 백플레인, 방열판, GPU, 필터, 케이블 등은 모두 최종 작동 지점에 영향을 미칩니다.

서버 냉각에 있어 CFM 수치가 높을수록 항상 더 좋은 것일까요?

아닙니다. 높은 CFM은 공기가 냉각이 필요한 부품에 닿을 때만 유용합니다.

공기 흐름이 방열판을 우회하거나, 과도한 저항을 만나거나, 내부에서 재순환될 경우, 섀시는 대량의 공기를 이동시키면서도 구성 요소가 과열될 수 있습니다.

서버 섀시에서 정압이 중요한 이유는 무엇인가요?

정압은 팬이 공기 흐름의 저항을 얼마나 잘 극복하며 공기 흐름을 유지하는지를 결정합니다.

조밀하게 배치된 드라이브 케이지, 필터, 백플레인, 방열판, GPU, 그릴 및 케이블은 공기 흐름에 저항을 일으킵니다. 따라서 서버 팬은 최대 자유 공기 유량(CFM)뿐만 아니라 실제 시스템 압력 곡선을 기준으로 평가되어야 합니다.

서버의 공기 흐름은 양압이어야 할까요, 아니면 음압이어야 할까요?

보편적으로 적용되는 압력 목표치는 없으며, 시스템의 열, 여과, 누설 및 냉각 요구 사항에 맞춰 공기 유량을 조절해야 합니다.

더 중요한 문제는 과도한 바이패스나 재순환 없이 모든 열 구역에 충분한 공기가 공급되는지 여부입니다.

바이패스 공기 흐름을 어떻게 방지할 수 있나요?

배플, 덕트, 슈라우드, 블랭킹 플레이트 및 제어된 팬-벽 형상을 활용하여 의도하지 않은 저저항 경로를 차단하고, 열이 많이 발생하는 부품으로 공기를 유도하십시오.

목표는 모든 틈을 막는 것이 아닙니다. 의도된 열 전달 경로를 지름길보다 더 유리하게 만드는 것입니다.

GPU 서버는 전면에서 후면으로 향하는 기류를 어떻게 처리해야 할까요?

GPU 서버에는 충분한 전면 흡기 공간, 압력 저항이 뛰어난 팬, 적절한 GPU 간격, 제어된 바이패스 경로, 그리고 방해받지 않는 후면 배기구가 필요합니다.

설계자는 또한 GPU의 공기 흐름 방향, 인접 카드와의 간섭, 전원 케이블의 방해 여부, 그리고 가속기가 최대 부하 상태일 때의 온도를 확인해야 합니다.

양산 전에 전면에서 후면으로의 공기 흐름은 어떻게 테스트해야 할까요?

예정된 흡입 조건에서 지속적인 부하를 가한 상태로 최종 하드웨어 구성을 테스트하고, 구성 요소 온도, 팬 작동 상태, 스로틀링 및 고장 발생 시 대응 상황을 기록하십시오.

양산용 케이블, 드라이브, 필터, 전면 패널, GPU, 메모리, 전원 공급 장치(PSU) 및 실제와 같은 랙 제약 조건을 사용하십시오. 또한 중복 구성이 필요한 팬 고장 상황을 적어도 한 가지 이상 테스트하십시오.