Princípios de design de fluxo de ar para caixas de servidor GPU 4U e 6U

As GPUs estão famintas e quentes.
Se o fluxo de ar dentro da caixa do servidor estiver errado, as placas não ficam “um pouco” mais lentas. Elas perdem o clock, fazem crash e o seu rack elegante torna-se um aquecedor de ambiente.

É aqui que a conceção do fluxo de ar para Caixas de servidor GPU 4U e 6U realmente importa.
E é também aqui que um construtor como IStoneCase com chassis OEM/ODM que não são apenas caixas de metal, mas túneis de ar adequados para cargas de trabalho de IA e dados.

Noções básicas de fluxo de ar para uma caixa de PC de rack de servidor GPU

Quer lhe chamem um caixa de pc para rack de servidor, caixa para pc de servidor, caixa de computador servidor, ou caixa do servidor atx, Se a GPU for mais pesada, as regras de arrefecimento são praticamente as mesmas:

• Apenas caudal frontal para trás
  O ar frio entra pela frente, o ar quente sai pela retaguarda. Não há atalhos laterais que permitam o retorno do ar quente.
• Trajetória reta do ar
  As ventoinhas devem empurrar o ar como um túnel: grelha frontal → parede da ventoinha → dissipadores de calor da GPU → CPU / RAM → PSU → grelha traseira.
• Pressão estática elevada
  Esses condensadores de GPU densos precisam de paredes de ventoinha fortes, e não apenas de ruído de RPM elevado.
• Limpar a disposição dos cabos e das unidades
  Os cabos e os compartimentos das unidades devem respeitar o fluxo de ar. Se ficarem à frente da parede da ventoinha, o fluxo de ar já está interrompido.

Do lado do produto, é exatamente isso que a Caso do servidor GPU family da IStoneCase tenta fazer: tornar o chassis num canal de ar previsível para racks em centros de dados, centros de algoritmos, TI empresariais e até mesmo laboratórios domésticos “sérios”.

Design do fluxo de ar da caixa de servidor GPU 4U

A Caixa de servidor GPU 4U é um bom equilíbrio: não é demasiado alto na prateleira, mas é suficientemente alto para fãs fortes e cartões grandes.

Uma boa amostra do mundo real é o
Mala de servidor GPU 4U ISC-GS4U800-B1.
Foi concebido para cargas de trabalho multi-GPU e tem:

• compartimentos de unidade hot-swap frontais para armazenamento,
• uma fila de potentes ventoinhas de 120 mm,
• 11 ranhuras de expansão para GPUs e HBAs,
• e uma disposição interna direta da moldura ao painel traseiro.

Outro é o Mala de servidor GPU ISC WS04A2, que mistura ar e refrigeração líquida opcional, mas mantém um túnel limpo.

Disposição da parede da ventoinha e da conduta de ar da caixa de servidor GPU 4U

No interior de um chassis 4U sintonizado, vê-se normalmente este padrão:

1. Zona de admissão frontal
   A moldura frontal perfurada e os compartimentos de unidade puxam o ar frio. Atrás deles encontra-se um parede do ventilador com vários ventiladores de alta pressão.
2. Câmara GPU
   As GPUs ficam mesmo atrás dessa parede de ventoinhas.
   A distância é curta, pelo que as cartas comem ar fresco e não restos de comida reaquecidos.
3. Zona de CPU e memória
   A CPU, a RAM e talvez as placas de rede ficam atrás das GPUs. O ar é ligeiramente mais quente, mas ainda dentro do seu orçamento de TDP.
4. PSU e escape traseiro
   As fontes de alimentação e as aberturas traseiras empurram o ar para o corredor quente.

Tudo isso transforma o chassi 4U em um único duto de ar. Se um integrador ou fornecedor de serviços de TI comprar um lote destes, pode contar com um comportamento de fluxo de ar semelhante em todos os nós, o que significa menos surpresas térmicas quando se aumenta a escala.

Cenário de caso de servidor GPU 4U: Pequeno cluster de IA

Imagine um centro de dados ou um laboratório de investigação mais pequeno:

• um bastidor de computação e armazenamento mistos,
• alguns servidores GPU 4U para treino e inferência,
• espaço limitado e não uma sala muito fria.

Aqui está um chassis GPU 4U com:

• uma parede de ventoinha forte,
• passagem de cabos desobstruída,
• e conceção frente a frente

permite-lhe manter os trabalhos estáveis mesmo quando a sala não é um “espaço branco DC perfeito”.

Em vez de adivinhar, o operador sabe: se um nó aquece, algo mudou no fluxo de ar (filtro entupido, ventoinha morta), e não apenas “esta caixa de computador do servidor está fraca”.

Design do fluxo de ar da caixa de servidor GPU 6U

Agora, avance para Caixa de servidor GPU 6U desenhos.
Mais altura, mais espaço, mais espaço térmico.

A IStoneCase constrói esta classe para racks de IA e HPC de alta densidade, onde se executam modelos pesados durante todo o dia e não se pode correr o risco de um downclock aleatório. Um design típico é o
Mala de servidor GPU ISC WS06A, que suporta várias GPUs de classe RTX, radiadores de grandes dimensões e PSU dupla.

Caixa de servidor GPU 6U para GPU de alta densidade e arrefecimento híbrido

Como a 6U é mais alta, a estratégia de fluxo de ar é um pouco diferente:

• Fluxo de ar em camadas
  Pode dividir a caixa em zonas:
  Camada de GPU, camada de placa-mãe, PSU / camada de armazenamento. Cada uma delas tem o seu próprio caminho de fluxo de ar e, por vezes, até a sua própria fila de ventoinhas.
• Mais e maiores fãs
  Em vez de uma parede de ventoinhas, a 6U pode alojar duas filas ou um conjunto de ventoinhas mais profundo. Isto ajuda a redundância de ventoinhas N+1: se uma ventoinha morrer, as outras continuam a manter as temperaturas sob controlo.
• Configurações híbridas de ar + líquido
  As caixas do tipo WS06A têm espaço para radiadores de grandes dimensões sem destruir o fluxo frontal e traseiro. Assim, os integradores podem arrefecer as GPUs mais quentes com líquido e ainda manter as CPUs, a RAM e o NVMe satisfeitos com o ar.
• Melhor espaçamento para GPUs gordas
  Cartas de três e quatro slots estão a tornar-se comuns. 6U permite um espaçamento razoável entre as placas, para que não se limitem a reciclar o escape umas das outras.

Para os centros de algoritmos, fornecedores de GPU na nuvem e institutos de investigação que levam as placas até ao limite, o fluxo de ar de 6U é muitas vezes a diferença entre “funcionamos sem problemas” e “todas as segundas-feiras alguns nós morrem novamente”.

Tabela de comparação: Fluxo de ar da caixa de servidor GPU 4U vs 6U

Aqui está uma comparação simples do comportamento típico do fluxo de ar em caixas GPU 4U vs 6U, como as famílias GS4U800 / WS04A2 e WS06A:

Ambos os tamanhos têm o seu lugar.
Se for um integrador ou revendedor de sistemas, é bastante comum misturá-los no mesmo projeto: Nós 4U para computação e armazenamento gerais, monstros 6U para cargas de trabalho de IA “quentes”.

Otimização do fluxo de ar OEM/ODM com a caixa para PC de servidor IStoneCase

Porque IStoneCase é um fabricante de chassis OEM/ODM, o fluxo de ar não é uma coisa fixa. É algo que pode ser ajustado de acordo com o projeto.

Por exemplo, quando se planeia uma caso do servidor para a sua marca ou para um grande cliente de centro de dados, pode pedir:

• específico disposição da parede do ventilador (contagem de ventiladores, tamanho, posição),
• dedicado coberturas de ar em torno de zonas de GPU ou CPU,
• conceção personalizada do painel frontal para equilibrar os orifícios de entrada e os filtros de pó,
• suporte para placas E-ATX ou ATX na mesma família de chassis,
• calhas de guia e pegas que combinam com as estantes existentes.

Se também precisar de caixas de arrumação no mesmo projeto, a IStoneCase pode fornecer Dispositivos NAS, caixa para montagem em bastidor, suporte de parede e Caixa ITX unidades, e até calha de guia do chassis kits.
Isso significa que o pensamento do fluxo de ar permanece consistente dos nós de GPU para os nós de armazenamento, o que agrada muito à equipa de operações, porque a resolução de problemas é mais fácil.

Para grossistas e compradores a granel, isto representa um verdadeiro valor comercial: menos RMA devido a falhas térmicas, menos trocas surpresa de ventoinhas no terreno e uma história mais limpa quando vende aos seus próprios clientes.

Lista de verificação do fluxo de ar para a caixa de PC de rack de servidor e implantação

Antes de assinar o próximo lote de chassis de GPU, eis uma pequena lista de verificação que pode consultar. É simples, mas apanha muitos problemas:

• O painel frontal e a moldura são maioritariamente abertos, sem pequenos orifícios decorativos.
• Existe um real parede de ventoinhas, e não apenas duas ventoinhas solitárias num canto.
• As GPUs ficam diretamente atrás da parede da ventoinha, sem serem bloqueadas por uma gaiola de unidade alta.
• Os cabos podem ser encaminhados lateralmente ou por baixo de uma cobertura, sem ficarem pendurados à frente do fluxo de ar.
• A PSU e a área de exaustão têm aberturas suficientes para que o ar quente saia rapidamente.
• A profundidade do chassis e o sistema de calhas adaptam-se às suas estantes, para que os servidores não fiquem a meio caminho.
• Existe um plano claro para o corredor frio / corredor quente no seu quarto, mesmo que o quarto seja pequeno.

Se um chassis como o IStoneCase Caso do servidor GPU ou 4U/6U caixa do servidor atx preenche estes requisitos, já está muito à frente da “caixa aleatória do mercado”.

O fluxo de ar não é mágico.
Trata-se apenas de respeitar a forma como o ar se quer mover e de conceber o metal em função disso.
Faça isso corretamente ao nível do caso e as suas GPUs, os seus clientes e, honestamente, os seus engenheiros de serviço respirarão muito melhor.