Человек, впервые включивший односекционный сервер вне машинного зала, обычно сначала думает, что оборудование неисправно. Шум при старте сравним с работой мощного пылесоса, и держится он десятки секунд, пока контроллер управления не опросит датчики и не сбросит обороты. Даже после этого фоновый уровень остаётся таким, что рядом неудобно разговаривать. Причина не в экономии на компонентах, а в геометрии: высота в сорок с небольшим миллиметров задаёт всю остальную конструкцию.
Диаметр определяет обороты
Расход воздуха, который создаёт вентилятор, растёт примерно с квадратом диаметра при равной окружной скорости лопастей. В настольный корпус ставят крыльчатки на сто двадцать или сто сорок миллиметров, и им хватает нескольких сотен оборотов в минуту. В шасси высотой в один юнит физически помещается только сорокамиллиметровая крыльчатка, а чаще ряд из шести-восьми таких.
Чтобы малая крыльчатка прогнала сопоставимый объём воздуха, её надо раскрутить до многих тысяч оборотов. Дальше вступает акустика: шум лопастного колеса растёт с оборотами гораздо быстрее, чем линейно, и спектр смещается вверх — вместо низкого гула получается пронзительный свист на частоте прохождения лопастей. Ухо к этому диапазону особенно чувствительно, поэтому субъективная громкость оказывается ещё выше объективной. Прибавьте к этому шум подшипников, работающих на предельных для себя оборотах.
Давление важнее расхода
Вторая половина объяснения — сопротивление тракта. В настольном корпусе воздух идёт свободно: между компонентами много пустого места, путь короткий. В односекционном шасси поток проходит через плотный ряд дисков в передней корзине, затем через узкий канал между материнской платой и крышкой, затем сквозь тонкие густые рёбра низкопрофильных радиаторов, затем через плату расширения и блок питания.
Такой тракт создаёт высокое противодавление, и вентилятор, рассчитанный на свободный выдув, здесь просто не протолкнёт воздух. Поэтому в серверах применяют крыльчатки с большим числом коротких лопастей и агрессивным углом атаки — они рассчитаны на работу против сопротивления. Такая геометрия шумнее по своей природе: лопасти чаще проходят мимо неподвижных элементов, порождая тональную составляющую. Нередко ставят сдвоенные крыльчатки, вращающиеся навстречу друг другу, — статическое давление растёт, шум растёт вместе с ним. Устройство корзин и организация продува разобраны в разделе про шасси и корзины.
Малая тепловая ёмкость и резкость реакции
Третий фактор — отсутствие запаса. Крупный башенный радиатор в настольной машине весит под килограмм и работает как тепловой аккумулятор: при скачке нагрузки температура ползёт вверх медленно, и системе охлаждения есть время отреагировать плавно. Низкопрофильный серверный радиатор весит несколько сотен граммов и такого буфера не даёт.
Следствие — резкая динамика оборотов. Кратковременный всплеск нагрузки поднимает температуру кристалла за секунды, контроллер управления немедленно добавляет обороты, температура падает, обороты сбрасываются. Постоянные качели по шуму раздражают сильнее ровного фона той же средней громкости. В спокойных условиях помогает менее агрессивный профиль вентиляторов, но запас по времени реакции здесь действительно мал, и слишком мягкая настройка заканчивается сбросом частоты процессора.
Логика контроллера и посторонние карты
Обороты задаёт контроллер управления по таблице, привязанной к датчикам температуры. Пока все установленные компоненты ему знакомы и сообщают свою температуру, он держит минимально достаточный режим. Как только в слот попадает плата расширения, которую контроллер опознать не может, он теряет данные о её нагреве и по умолчанию переходит к перестраховке — фиксирует высокий процент оборотов и уже не снижает его. Машина при этом полностью исправна, просто вентиляторы работают вслепую.
Тот же эффект дают отсутствующие заглушки слотов, вынутая и не закрытая корзина дисков и снятые воздуховоды. Поток идёт по пути наименьшего сопротивления, мимо горячих узлов, датчики фиксируют рост температуры, контроллер добавляет обороты. Заглушки в серверном шасси — не косметика, а часть аэродинамики. Общие принципы организации воздушного потока подробнее описаны в разделе про охлаждение.
Что можно и чего нельзя изменить
Часть шума снимается настройками: смена профиля вентиляторов на более спокойный, установка компонентов, которые контроллер распознаёт, возврат всех заглушек и воздуховодов на место, снижение температуры входящего воздуха. Полное удаление шума не получится — вентиляторы на сорок миллиметров при нужном давлении тише не станут.
Радикальное решение лежит в другой плоскости: если машина стоит не в изолированном помещении, разумнее выбрать шасси высотой в два или четыре юнита. Там помещаются крыльчатки диаметром восемьдесят или сто двадцать миллиметров, которые обеспечивают тот же расход воздуха на заметно меньших оборотах, и снижение шума получается кратным. Плотность монтажа в стойке при этом падает — это и есть цена тишины. Односекционный формат создан для залов, где акустика не учитывается вовсе, а ценится только число машин на метр высоты.
