功耗,服务器各硬件运行的实际功率解读

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04-29 09:00

处理器(CPU):耗能大户中的 “战斗机”

CPU 作为服务器的大脑,其功率消耗备受关注。以常见的英特尔至强系列处理器为例,不同型号的热设计功耗(TDP)差异较大。像入门级的英特尔至强 E3 系列,其 TDP 可能在 80W 左右 。而用于中高端服务器的英特尔至强 Gold 系列,例如英特尔至强 Gold 6230,TDP 高达 125W 。在实际运行中,当服务器负载较低,比如只进行一些基本的文件存储和简单的数据处理时,CPU 的实际功率可能只有其 TDP 的 30% - 40% 。但一旦遇到大规模数据运算、复杂的数据库查询等高负载任务,CPU 会全力运转,实际功率可接近甚至达到 TDP 值。TDP可以按照CPU型号查到

内存:低调的 “耗电侠”

内存的功率消耗相对没有 CPU 那么引人注目,但也不容忽视。以常见的 DDR4 内存为例,单条 8GB 的 DDR4 内存,在正常运行状态下,功率大约在 2 - 3W ,32GB内存在5-10W 。例如 64GB(8 条 8GB 内存),那么内存部分的总功率就在 16 - 24W 左右 。而且,内存的功率还会受到频率的影响,频率越高,功率消耗相对也会增加一些。当服务器运行大型数据库管理系统,需要频繁读写内存数据时,内存的功率会稍有上升,但幅度通常不会太大。

存储设备:机械与固态的能耗较量

机械硬盘(HDD)

传统的机械硬盘,由于其内部有高速旋转的盘片和移动的磁头,功率相对较高。一块普通的 3.5 英寸机械硬盘,在正常读写时,功率大约在 10 - 15W 。当进行大量数据的连续读写,比如服务器在进行数据备份或者视频文件传输时,机械硬盘持续高速运转,功率可能会接近 15W 。而且,如果服务器配置了多个机械硬盘组成 RAID 阵列,功率消耗会进一步叠加。例如,一个由 8 块机械硬盘组成的 RAID 5 阵列,硬盘部分的总功率可能达到 80 - 120W 。

固态硬盘(SSD)

SSD 凭借其闪存芯片存储数据的特性,在能耗方面明显优于机械硬盘。一般来说,一块普通的 2.5 英寸 SSD,在日常读写操作时,功率仅为 2 - 5W 。即使在高负载的随机读写场景下,功率也很难超过 5W 。这使得在对存储 I/O 性能要求较高,同时又对能耗敏感的服务器应用中,SSD 越来越受到青睐。例如,在一些互联网公司的缓存服务器中,大量采用 SSD 来提高数据读取速度,同时降低能耗。

显卡:非 “游戏玩家” 的别样需求

在大多数普通服务器中,显卡并非主要的能耗部件,因为很多服务器并不需要强大的图形处理能力。集成显卡的功率通常非常低,一般在 5 - 10W 左右,主要用于满足服务器基本的显示输出需求,比如在进行服务器管理和设置时的图形界面显示。然而,在一些特殊用途的服务器中,如深度学习服务器,需要进行大规模的图形运算和神经网络训练,这时配备的专业显卡功率就相当可观了。例如英伟达的 Tesla V100 专业显卡,其功率高达 300W 。在进行深度学习模型训练时,多张这样的显卡同时工作,显卡部分的功率消耗在整个服务器能耗中占比巨大。

主板:稳定运行背后的 “能量枢纽”

主板作为连接各个硬件的枢纽,自身也会消耗一定功率。一般服务器主板的功率在 20 - 50W 之间 。主板的功率消耗主要来自于其自身的电路设计、芯片组以及为其他硬件提供的供电支持。例如,一些高端服务器主板,为了支持更多的扩展插槽和高性能硬件,采用了更复杂的供电电路,功率相对会高一些,可能接近 50W 。而一些入门级服务器主板,功能相对简单,功率则可能在 20W 左右 。主板的功率在服务器整体功率中虽然占比不是最大,但对于服务器的稳定运行至关重要。

电源及其他:不容忽视的 “小角色”

服务器电源的功率通常根据服务器的整体配置和功率需求来选择。一般来说,小型服务器可能配备 300 - 500W 的电源,中型服务器则需要 500 - 1000W 的电源,大型企业级服务器的电源功率甚至可达 1000W 以上 。电源自身在转换电能的过程中会有一定的损耗,高效能的电源转换效率可以达到 90% 以上,而低效能的电源转换效率可能只有 70% - 80% 。这意味着,电源的选择不仅要满足服务器硬件的功率需求,还要考虑其转换效率,以降低不必要的能耗。

风扇及其他散热设备

为了保证服务器在合适的温度下运行,散热设备必不可少。服务器中的风扇数量和功率因服务器的规模和散热需求而异。一般小型服务器可能配备几个功率在 5 - 10W 左右的风扇,总功率在 20 - 30W 。而大型数据中心的服务器,为了应对高密度的硬件配置和高强度的运算,可能采用液体冷却系统或者大量高功率风扇,其功率消耗可能高达几百瓦。此外,服务器中的网卡等其他硬件,功率相对较小,一般单个网卡的功率在 5 - 10W 左右 。

阵列卡

阵列卡的功率因多种因素而异,包括其接口类型、支持的磁盘数量以及性能等级等。一般来说,普通的入门级阵列卡,用于连接少量磁盘(如 4 - 8 块),功率相对较低,通常在 10 - 20W 左右。

了解服务器各硬件平常运行的实际功率,对于数据中心的规划、建设和运维都有着重要意义。无论是在选择服务器硬件配置,还是在优化数据中心能耗时,这些数据都能为我们提供有力的参考,帮助我们打造更高效、更节能的服务器系统。

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