Издательский дом ООО "Гейм Лэнд"ЖУРНАЛ ХАКЕР #102, ИЮНЬ 2007 г.

Бесшумный сервер своими руками

Крис Касперски

Хакер, номер #102, стр. 142

Решаем проблему снижения шума на домашнем сервере

Развитие локальных сетей привело к росту популярности домашних серверов, многие из которых из-за хронического недостатка жилищного пространства приходится устанавливать прямо в местах обитания их владельцев, что неизбежно сталкивает их с шумовой проблемой. На сегодняшний день существует множество методик борьбы с шумом, но далеко не все они эффективны.

Введение, или что там грохочет внутри

Прежде чем бороться с шумом, нужно выявить его основные источники, перечисленные ниже в порядке убывания своей активности. Естественно, этот порядок весьма условен и зависит от множества обстоятельств, с которыми мы разберемся чуть позже, а сейчас просто составим приблизительный список, чтобы очертить фронт работ:

* жесткие диски;

* вентилятор на процессорном радиаторе;

* вентиляторы на видеокарте, чипсете и т.д.;

* вентилятор на блоке питания и прочие вентиляторы внутри корпуса ПК.

Жесткие диски

С переходом на гидродинамические подшипники (Fluid Dynamic Bearing — FDB) жесткие диски перестали быть самым шумным компонентом ПК, и единственным грохочущим элементом осталась сервосистема (она же система позиционирования магнитной головки). Но производители активно работают в этом направлении, и большинство современных винчестеров предусматривает несколько режимов работы: от тормозного, но бесшумного до грохочущего, но высокопроизводительного. По умолчанию обычно выбирается промежуточный компромиссный вариант, который легко изменить, скачав с сайта производителя специальную утилиту (у всех производителей она разная).

Несколько дисков, установленных в одну стойку, могут входить в резонанс, излучая целый спектр звуков всех частот. Обычно это низкочастотный гул, реже — инфразвуковые колебания, не воспринимаемые человеческим ухом, но вызывающие быструю утомляемость, чувство тревоги и прочий дискомфорт. В нормальной стойке должны использоваться резиновые прокладки, не допускающие прямого контакта стойки с корпусом жесткого диска. Некоторые производители используют пружинные или резиновые растяжки, что уменьшает шум и гарантированно предотвращает резонанс, но вместе с этим и сокращает срок службы жесткого диска, рассчитанного на жесткий монтаж, а не на «болтанку».

Как вариант - можно установить один жесткий диск в трехдюймовый отсек, а другой — в пятидюймовый, но при этом возникает проблема с охлаждением, а жесткие диски, работающие в круглосуточном режиме, настоятельно рекомендуется охлаждать. Естественно, чем больше вентиляторов — тем больше шума. Поэтому закрепляем винчестеры в одной стойке, обдуваемой большим тихоходным вентилятором с кривыми (а не рубленными) лопастями, нагнетающими воздух внутрь корпуса ПК. Естественно, на лицевой стенке должна быть предусмотрена решетка, а если ее нет, то для возможности подсоса воздуха вентилятор следует отодвинуть от корпуса хотя бы на 3–5 см. Подшипники скольжения (состоящие из простой втулки) работают намного тише шарикоподшипников, хотя имеют намного меньший ресурс. Постепенно втулка деформируется, и вентилятор начинает тарахтеть, как гусеничный экскаватор. Смазка подшипника веретенным маслом на некоторое время решает проблему, но прилипающая к ней пыль служит хорошим абразивом, в результате чего износ резко возрастает, и вентилятор начинает тарахтеть вновь, требуя замены.

Кстати говоря, известно несколько случаев, когда принудительное охлаждение жестких дисков не только не увеличивало срок их службы, но и приводило к довольно быстрым отказам. Все просто! От неравномерного охлаждения корпус винчестера чуть-чуть ведет (имеет место тепловое расширение), что вызывает перекос некоторых узлов со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Процессор

Начиная с процессоров 80486, на радиаторах стали появляться вентиляторы, а на Pentium'ах это явление приобрело массовый характер. Современные процессоры выделяют огромное количество тепла, для эффективного отвода которого используются высокоскоростные вентиляторы, прокачивающие множество кубических сантиметров воздуха, что, естественно, сопровождается шумом. Но ведь домашнему серверу не требуется мощный процессор! Самый радикальный метод борьбы с шумом — перевести процессор на пассивное охлаждение, то есть убрать вентилятор.

В свое время фирма Cyrix выпустила несколько удачных процессоров, в спецификации которых пассивное охлаждение декларировалось явно. И хотя они не могли похвастаться особой производительностью, для нормальной работы офисных приложений их вполне хватало. Но конкурировать с Intel/AMD фирме Cyrix оказалось не по силам, и она продала свой бизнес компании VIA (www.via.com.tw/en/products/processors). А та слегка пересмотрела спецификации и прикрутила активное охлаждение, которое процессорам семейства С3 (другие мыщъх не тестировал) совершенно ни к чему. В жарком климате местообитания мыщъх'а (до 42°С) на массивном медном радиаторе температура процессора, работающего под управлением Windows 2000, никогда не превышала 55°С, оставляя достаточный запас прочности.

То же самое относится и к Pentium-III 733 MHz (Coppermine). Правда более быстрые модели уже приходится тормозить, уменьшая тактовую частоту и напряжение питания. Снижать питающее напряжение без уменьшения тактовой частоты нельзя, поскольку чем ниже разность потенциалов, тем медленнее выполняются переходные процессы, и электронные ключи просто не успевают переключиться за отведенный им такт.

В крайнем случае (если температура кристалла все-таки приближается к опасному уровню) можно поблизости от радиатора закрепить тихоходный вентилятор с большими лопастями.

А вот водяное охлаждение использовать не рекомендуется. И не только потому, что существует угроза утечки охлаждающей жидкости (как правило, воды), ведущей к отказу электроники, а в некоторых случаях даже к локальным возгораниям и пожарам. Помпа далеко не бесшумна, к тому же достаточно часто выходит из строя, что опять-таки приводит к перегреву и выходу сервера из рабочего состояния.

Zalman имеет в своем ассортименте несколько моделей пассивных радиаторов, пригодных даже для охлаждения Pentium 4 и основанных на кипении жидкости в герметично запаянных трубочках. Однако их стоимость довольно велика, да и смысла строить домашний сервер на базе Penium 4 нет никакого. Лучше использовать технику, оставшуюся после апгрейда своей основной системы.

Северный мост, видеокарта и все-все-все остальные

Материнская плата с активным охлаждением северного моста (равно как и видеокарта с закрепленным на ней вентилятором) - это ужас (только не тихий, а весьма громкий), и потому она идет лесом. Северный мост, конечно, очень горячее место, но все же не настолько, чтобы к нему прикреплять вентилятор. А видеокарта серверу и вовсе не нужна (по крайней мере, 3D-устроитель - это явное излишество).

А вот от интегрированного видео лучше все-таки воздержаться. Даже при выключенном мониторе такая видюха продолжает работать, грея северный мост (который и без того перегружен) и завешивая его в жаркую погоду при загрузке Windows. Проблема решается либо установкой более мощного радиатора (зачастую с активным охлаждением), либо выключением интегрированного видео в BIOS'е и переходом на нормальную карту.

Блок питания

Родные вентиляторы блоков питания обычно испускают достаточно много шума, имеют рубленые лопасти и высокие обороты. Ладно, покупаем блок питания с запасом по мощности, устанавливаем в него вентилятор с выгнутыми аэродинамическими лопастями и снижаем обороты до минимума (о том, как это сделать, рассказывается во врезке). Вентилятор, нагнетающий воздух внутрь блока питания, охлаждает его намного эффективнее, чем родной вентилятор, придерживающийся ATX-спецификации и работающий на выдув.

Правда, при этом возникает следующая проблема. При нагнетании воздуха в корпус сразу с двух сторон (со стороны блока питания и стойки с жесткими дисками) внутри возникает повышенное давление, снижающее эффективность системы охлаждения. Можно, конечно, поставить третий вентилятор, работающий на выдув, но к чему нам лишний шум? Проще установить перегородку, между дном блока питания и материнской платой, доходящую до пятидюймового отсека со снятой декоративной крышкой, которую можно заменить решеткой (а можно и не заменять). Таким образом, мы отделяем воздушные потоки друг от друга, не давая им смешиваться. Воздух, нагнетаемый внутрь блока питания, проходит по верху корпуса, выходя через пятидюймовый отсек, а воздух, охлаждающий винчестеры, выходит через щели в боковых стенках корпуса. И все остаются довольны.

Еще одно обстоятельство. Импульсные блоки питания (а других сейчас нет) могут генерировать высокочастотные колебания (писк, свист), которые лежат за пределами восприятия взрослого уха (музыкантов и меломанов в расчет не берем), но отчетливо воспринимаются детьми. Так что если твой ребенок жалуется на сервер, утверждая, что слышит звуки, которые не слышишь ты, вместо того чтобы вести его к психиатру, просто замени блок питания. То же самое относится и к дросселям, установленным на материнской плате. Длительное воздействие высокочастотных колебаний отрицательно сказывается как на психике (особенно, еще не окрепшей), так и на всем здоровье в целом, поэтому отмахиваться от этой проблемы не стоит.

Корпус

Китайские корпуса, собранные из тонкого металла на заклепках (половина из которых не затянута), дребезжат всеми своими частями, усиливая вибрации жестких дисков и вентиляторов. Чем толще металл, тем тише корпус, особенно если высверлить заклепки, заменив их гайками с болтами. Жестяные декоративные заглушки, удерживаемые одними силами трения, лучше посадить на двухсторонний скотч, лишив их возможности издавать мерзкие звуки раз и навсегда.

Боковые стенки также лучше посадить на болты, не давая им возможности болтаться, а сам корпус оклеить изнутри гофрированным картоном (оставляя открытыми лишь вентиляционные отверстия), или другим шумопоглощающим материалом, который можно приобрести, например, в автомагазине. Конечно, это существенно снизит теплоотдачу, увеличивая температуру внутри корпуса, но для больших корпусов это не проблема. Избыток свободного пространства не позволяет температуре приближаться к опасной отметке. Впрочем, все решает эксперимент. Современные материнские платы снабжены как минимум одним или двумя термодатчиками, позволяющими вести круглосуточный мониторинг.

Некоторые предпочитают оборачивать корпус пенопластом снаружи, но это плохая идея, поскольку при оклеивании корпуса гофрированным картоном изнутри мы гасим звуковые волны до того, как они дойдут до стенок, резонирующих в такт с шумом и многократно усиливающих его уровень, от которого не спасает даже расположенный сверху пенопласт. Впрочем, учитывая, что часть источников шума прикручена к корпусу и передает колебания непосредственно через металл, минуя воздушную среду (и наш картон), дополнительный уровень защиты в виде пенопласта отнюдь не помешает. Главное - помнить про вентиляционные отверстия, отступая от них хотя бы на несколько сантиметров, поскольку через узкую пенопластовую «шахту», вырезанную по размеру отверстий, воздух циркулирует с большой неохотой.

Не стоит забывать и про деревянные корпуса (между прочим, очень даже модные в последние время). Они великолепно гасят шумы, однако требуют установки нескольких вентиляторов для эффективной циркуляции воздуха, особенно если процессор переведен на пассивное охлаждение. Весь фокус в том, что дополнительные вентиляторы (естественно, низкооборотистые) следует размещать в глубине корпуса, тогда наружу вместо шума вырвется лишь слабый шелест.

Заключение

Проблемой снижения шума мыщъх впервые озаботился при переходе с Pentium II на Pentium III. Посадив кристалл на крутой (по тем временам) радиатор Golden Orb, мыщъх был буквально ошеломлен, но не скоростью работы, а громкостью шума и вибрацией корпуса. Смутно представляя себе возможность творческой работы в таких условиях, мыщъх начал экспериментировать с радиаторами разных фирм, и увидев datasheet на процессор Cyrix C3 Ezra, сразу же проникся к нему любовью.

Вот так, снижая шумность компонентов одного за другим, мыщъх добился того, что компьютер (даже с открытой крышкой) перестал быть слышен вообще!

Как затормозить вентилятор

Зависимость уровня шума от частоты оборотов очень сложная (и к тому же связана с конструктивными особенностями конкретной модели вентилятора), но из самых общих соображений понятно, чем ниже обороты, тем меньшее сопротивление оказывает воздушный поток, ниже биения несбалансированной крыльчатки и т.д. При частоте порядка 1000 оборотов в минуту большинство вентиляторов практически не шумит, но уже при 2000—3000 оборотах шум становится буквально невыносимым, что неудивительно, поскольку объем перекачиваемого воздуха пропорционален частоте оборотов, а шум — частоте в пятой степени. Следовательно, частоту оборотов нужно снижать. А как?

Большинство современных материнских плат снабжено функцией Smart Fan Control, позволяющей изменять частоту вращения вентилятора в зависимости от температуры специального датчика. Некоторые платы (как, например, Epoc) имеют внешний датчик (termostick) и свободное Smart Fan Control гнездо, в которое можно подключить вентилятор от блока питания.

Если же такого гнезда нет, можно воткнуть резистор номиналом 30-100 Ом (нужная величина подбирается экспериментально) в цепь питания вентилятора (красный провод, расположенный посередине разъема). При этом следует учитывать, что при пуске вентилятор требует больше тока, чем при работе, и потому, если переборщить с сопротивлением, вентилятор может попросту не запуститься! Поэтому для страховки параллельно резистору следует подключить приклеенный к процессору термистор с обратной характеристикой. Холодный термистор имеет небольшое сопротивление, и потому вентилятор запускается на ура. Затем, по мере нагрева процессора, сопротивление термистора возрастет до нескольких килоом и он уже не оказывает на резистор практически никого шунтирующего воздействия. Правда, при кратковременном выключении компьютера (когда радиатор процессора еще не успел остыть) сопротивление термистора по-прежнему велико и вентилятор имеет шанс не запуститься. Однако для серверов эта проблема неактуальна, поскольку их выключают редко, а от бросков по питанию защищает UPS.

Содержание
ttfb: 5.4669380187988 ms