Как выбрать материнскую плату для сервера

Форм-фактор

Выбор форм-фактора материнской платы существенно влияет на производительность, гибкость и эффективность системы в целом. Основные форм-факторы включают Micro-ATX, ATX и E-ATX, каждый из которых имеет свои уникальные особенности и преимущества.

ATX: Оптимизированная архитектура для средних нагрузок

ATX (Advanced Technology Extended) представляет собой стандартизированный форм-фактор с размерами 305x244 мм, обеспечивающий баланс между функциональностью и пространственной эффективностью.

Технические особенности ATX:

• Топология плат. Интегрированная схема размещения компонентов оптимизирована для эффективного теплоотвода и минимизации электромагнитных помех.
• Подсистема питания. Многофазная схема питания VRM (VoltageRegulatorModule) с цифровым управлением, обеспечивающая стабильное энергоснабжение процессоров с TDP до 150 Вт.
• Сетевые возможности.Интегрированные контроллеры 2-4 x Gigabit Ethernet, опционально 10GbE.
• Управление. Встроенный контроллер удаленного управления с поддержкой IPMI 2.0 и KVM-over-IP.

Расширяемость:

• PCIe слоты.До 7, включая конфигурации x16/x8/x4 для высокоскоростных устройств ввода-вывода.
• Слоты памяти. 4-8 DIMM, поддерживающие до 128 ГБ DDR4 ECC Registered или LR-DIMM.

Интерфейсы хранения данных:

• SATA III. 6-8 портов с поддержкой RAID 0, 1, 5, 10.
• NVMe. До 3 слотов M.2 с поддержкой PCIe 4.0 x4.

Применение: оптимально для серверов среднего класса, виртуализации и систем хранения данных среднего объема.

Micro-ATX: Компактность и эффективность

Micro-ATX представляет собой уменьшенную версию ATX с размерами 244 x 244 мм, оптимизированную для компактных серверных решений.

Технические особенности Micro-ATX:

• Компоновка. Высокоплотная интеграция компонентов с оптимизированными трассировками сигнальных линий для минимизации перекрестных помех.
• Энергоэффективность. Интегрированные регуляторы напряжения с высоким КПД, оптимизированные для процессоров с TDP до 95 Вт.
• Сетевые интерфейсы. Как правило, 2 порта Gigabit Ethernet с поддержкой teaming и fail-over.
• Системы охлаждения. Оптимизированная система распределения воздушных потоков для эффективного охлаждения в условиях ограниченного пространства.

Расширяемость:

• PCIe слоты. До 4, обычно в конфигурации x16/x8/x4.
• Слоты памяти. 2-4 DIMM, поддерживающие до 64 ГБ DDR4 ECC UDIMM.

Подсистема хранения:

• SATA III. 4-6 портов с поддержкой RAID 0, 1, 10.
• NVMe. 1-2 слота M.2 с поддержкой PCIe 3.0 x4.

Применение: идеально для компактных серверов, edge-вычислений и кластерных решений с высокой плотностью размещения.

E-ATX: Максимальная производительность и масштабируемость

E-ATX (Extended ATX) представляет собой расширенную версию ATX с размерами от 305 x 330 мм, предназначенную для высоконагруженных серверных систем.

Технические особенности E-ATX:

• Архитектура питания. Многофазная цифровая система питания с возможностью динамического управления нагрузкой, поддерживающая процессоры с TDP свыше 200 Вт.
• Масштабируемость процессоров. Поддержка многопроцессорных конфигураций (2-4 сокета) с возможностью асимметричной многопроцессорной обработки (AMP).
• Сетевые возможности. Интегрированные контроллеры 4 x 10GbE или 2 x 25GbE, с поддержкой SR-IOV и RDMA.
• Управление и мониторинг. Расширенная подсистема управления с поддержкой IPMI 2.0, Redfish API и возможностью аппаратного мониторинга в режиме реального времени.

Расширяемость:

• PCIe слоты. 8 и более, с поддержкой PCIe 4.0/5.0 и конфигураций x16/x16/x8/x8.
• Слоты памяти. 8-16 DIMM, поддерживающие до 4 ТБ DDR4 ECC LR-DIMM или Intel Optane DCPMM.

Подсистема хранения:

• SATA III. 10+ портов с поддержкой RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60.
• NVMe. До 4 слотов U.2 и 3-4 слота M.2 с поддержкой PCIe 4.0 x4.
• SAS. Опциональная поддержка SAS3 12 Гбит/с через дополнительные контроллеры.

Применение: оптимально для высокопроизводительных вычислений (HPC), крупномасштабных баз данных, систем искусственного интеллекта и машинного обучения.

При проектировании серверной инфраструктуры выбор между ATX, Micro-ATX и E-ATX должен основываться на комплексном анализе следующих факторов:

• Вычислительная нагрузка. Оценка требуемой процессорной мощности и параллелизма задач.
• Объем и тип памяти. Анализ требований к пропускной способности и латентности доступа к данным.
• Требования к вводу-выводу. Оценка необходимой пропускной способности PCIe и конфигурации слотов расширения.
• Плотность размещения. Учет ограничений по пространству и требований к энергоэффективности.
• Масштабируемость. Прогнозирование роста нагрузки и требований к расширению системы.
• Специфические требования приложений. Учет особенностей рабочих нагрузок (базы данных, виртуализация, AI/ML и т.д.).

Каждый форм-фактор предлагает уникальный баланс между производительностью, масштабируемостью и эффективностью. ATX обеспечивает оптимальное соотношение для большинства сценариев применения, Micro-ATX фокусируется на компактности и энергоэффективности, а E-ATX предоставляет максимальную производительность и возможности расширения для наиболее требовательных задач. Выбор оптимальной платформы должен основываться на тщательном анализе текущих потребностей и долгосрочной стратегии развития IT-инфраструктуры, обеспечивая оптимальный баланс между производительностью, масштабируемостью и совокупной стоимостью владения (TCO).

Количество процессоров

В сфере серверного оборудования выбор между материнскими платами для серверов с одним и двумя ЦП является критически важным решением, которое может существенно повлиять на производительность, масштабируемость и стоимость. Это решение зависит от различных факторов, включая предполагаемую рабочую нагрузку, бюджетные ограничения, планы будущего расширения и конкретные требования к приложениям.

Материнские платы для серверов с одним ЦП

Материнские платы для серверов с одним ЦП предназначены для поддержки одного процессора, который может варьироваться от начального уровня до моделей высокого класса. Эти материнские платы обычно достаточны для многих малых и средних предприятий и приложений, не требующих чрезмерной вычислительной мощности. Они идеально подходят для таких задач, как обмен файлами, веб-хостинг, работа с небольшими базами данных и обладают следующими особенностями:

• Мощность ЦП. Системы с одним ЦП могут быть оснащены мощными многоядерными процессорами. Современные ЦП могут иметь до 64 ядер, что позволяет им эффективно справляться с ресурсоемкими задачами.
• Управление температурным режимом. Поскольку тепло генерирует только один процессор, решения по охлаждению проще и зачастую дешевле.
• Каналы памяти. Как правило, однопроцессорные материнские платы поддерживают ограниченное количество каналов памяти по сравнению с двухпроцессорными аналогами, что может повлиять на пропускную способность памяти.
• Экономическая эффективность. Материнские платы с одним процессором, как правило, более доступны по цене. Как первоначальная покупка, так и текущие эксплуатационные расходы (электричество, охлаждение) ниже.
• Простота. Меньше компонентов означает более простую настройку и обслуживание. Это снижает сложность настройки системы и устранения неполадок.
• Эффективность использования пространства. Однопроцессорные машины занимают меньше физической площади, что делает их идеальными для приложений с ограниченным пространством в стойке.

Материнские платы для серверов с одним ЦП могут использоваться в следующих сферах:

• Малые и средние предприятия (МСП). Предприятия, которым требуются надежные серверы для повседневных задач, таких как хостинг электронной почты, хранение файлов и легкая виртуализация.
• Разработка и тестирование. Платформы для создания и проверки приложений для программного обеспечения. Эти установки часто не требуют обширных вычислительных ресурсов двухпроцессорной системы.
• Периферийные вычисления. Развертывание на периферии сети, где пространство, электропитание и ресурсы охлаждения ограничены.

Материнские платы для двухпроцессорных серверов

Материнские платы для серверов с двумя ЦП поддерживают два процессора, удваивая потенциальную вычислительную мощность. Эти материнские платы разработаны для обработки требовательных рабочих нагрузок, таких как высокоскоростные вычисления (HPC), крупномасштабная виртуализация и приложения, требующие данных. Двухпроцессорные материнские платы имеют следующие особенности:

• Повышенная вычислительная мощность. При использовании двух ЦП количество ядер и потоков значительно увеличивается, что обеспечивает большую возможность параллельной обработки.
• Расширенная пропускная способность памяти. Двухпроцессорные материнские платы обычно поддерживают больше каналов памяти, увеличивая общую пропускную способность памяти, что имеет решающее значение для приложений с интенсивным использованием данных.
• Масштабируемость. Системы с двумя ЦП обеспечивают большую масштабируемость для будущего расширения, позволяя организациям добавлять больше ресурсов по мере необходимости.
• Более высокая производительность. Системы с двумя ЦП способны справляться с более сложными задачами и большими рабочими нагрузками, что делает их идеальными для корпоративных приложений.
• Повышенная избыточность. Некоторые двухпроцессорные системы поддерживают функции отказоустойчивости, повышая надежность и время безотказной работы.
• Лучшее распределение ресурсов. Большее количество ядер и потоков обеспечивает лучшее распределение ресурсов и многозадачность, что важно для сред с несколькими одновременно работающими пользователями или процессами.

Материнские платы для серверов с двумя ЦП могут использоваться в следующих сферах:

• Крупные предприятия. Предприятия с обширными потребностями в ИТ-инфраструктуре, включая сложные базы данных, ERP-системы и крупномасштабные виртуализированные среды.
• Высокопроизводительные вычисления (HPC). Научные исследования, финансовое моделирование и другие области, требующие значительной вычислительной мощности.
• Центры обработки данных. Объекты, на которых размещаются многочисленные приложения и службы, требующие высокого уровня вычислительной мощности и избыточности.

Чипсет

Чипсет является ядром материнской платы. Поддержка ЦП и памяти материнской платы, поддержка основных устройств ввода-вывода и поддержка карт расширения зависят от чипсета. При сборке сервера чипсет, процессор и память следует рассматривать как единое целое.

Традиционно термин «чипсет» (иногда называемый базовой логикой) часто относится к двум основным чипам на материнской плате: северному мосту и южному мосту. Северный мост часто относится к чипу, который обрабатывает связь между ЦП, памятью, AGP или PCI Express и южным мостом. Северный мост часто включает контроллер памяти. Южный мост обеспечивает подключение к устройствам ввода-вывода, таким как шина PCI, USB, PATA, SATA и устройства PCI Express. Другие функции Southbridge включают контроллер прерываний, часы реального времени, управление питанием (ACPI и APM), SMBus и т. д. Микросхемы Southbridge обычно подключаются к микросхемам Northbridge. Материнские платы часто включают другие типы микросхем для предоставления дополнительных функций, таких как контроллер SCSI, контроллер/концентратор PCI-X и микросхемы сетевого контроллера.

Слова «Northbridge» и «Southbridge» являются устаревшими, но все еще иногда используемыми терминами для современных наборов микросхем серверов/рабочих станций, но функции у них похожи. Например, MCH (Memory ControllerHub) и ICH (I/O ControllerHub) от Intel по сути эквивалентны «Northbridge» и «Southbridge» по функциям.

Поддержка памяти

Чип северного моста традиционно содержал контроллер памяти, что означает, что поддержка памяти — определяемая типом памяти, каналами памяти, скоростью памяти и объемом памяти — определялась чипсетом. Однако для процессоров AMD Opteron контроллер памяти интегрирован в ЦП. Таким образом, ЦП, а не чипсет определяет поддержку памяти на современных платформах AMD.

Объем памяти жизненно важен для сервера, поэтому, пожалуйста, убедитесь, что на материнской плате достаточно слотов памяти для удовлетворения ваших требований к производительности. Кроме того, обратите особое внимание на поддержку ECC и регистровой памяти материнской платы, которые являются критически важными для серверов функциями.

Отличие памяти с кодом коррекции ошибок (ECC) от других типов памяти заключается в том, что этот тип памяти может исправлять внутренние повреждения данных с помощью методов обнаружения и исправления ошибок. Такая функция жизненно важна, прежде всего, когда повреждение данных является высокоисправимым, например, в приложениях, работающих на серверах или в базах данных. Однако, несмотря на свои недостатки, можно предположить, что преимущества использования памяти ECC заключаются в избавлении от последствий, вызванных рассеиванием данных и остановкой устройства в результате сбоя памяти.

Кроме того, однобитовые ошибки могут быть исправлены, а двухбитовые ошибки обнаружены, что повышает надежность и производительность системы с помощью памяти ECC. Что касается управления серверами, предприятия, использующие технологию рендеринга на своих серверах, четко указывают на атрибуты увеличенного времени безотказной работы для затрат на обслуживание, более низкие уровни и уверенность в системах передачи информации. Следовательно, можно сказать, что эти типы памяти будут отрезаны от делового сектора для целей управления по причине стабильности и надежности инфраструктуры информационных технологий.

Слоты расширения

Слоты расширения используются для установки дополнительных карт, таких как сетевые карты и карты HDD/RAID. Это очень важно для расширяемости серверных систем. Убедитесь, что выбранная материнская плата обеспечивает достаточное количество слотов расширения для всех дополнительных карт, которые вы планируете установить.

PCI

Шина PCI (PeripheralComponentInterconnect) — это тип компьютерной шины, используемый для подключения периферийных устройств компьютера. Большинство шин PCI работают на частоте 33 МГц с разрядностью 32 бита. Это позволяет им обеспечивать пропускную способность 133 МБ/с. 64-битные/66 МГц слоты PCI также можно найти в системах серверов/рабочих станций.

PCI-X

PCI-X был представлен для удовлетворения потребности в увеличении пропускной способности устройств PCI. Спецификация PCI-X обеспечивает более высокую рабочую частоту (66 МГц, 133 МГц, 266 МГц и даже 533 МГц) с разрядностью до 64 бит для обеспечения пропускной способности более 1066 МБ/с. Улучшения протокола PCI-X позволяют устройствам работать с гораздо большей эффективностью для обеспечения более полезной пропускной способности на любой тактовой частоте.

PCI Express

PCI Express — это следующее поколение компьютерной шины после PCI/AGP. PCI Express поставляется в нескольких физических конфигурациях, чтобы обеспечить различные максимальные пропускные способности. Например, самая быстрая конфигурация PCI Express x16 (первое поколение) используется в основном для видеокарт и обеспечивает пропускную способность до 8 ГБ/с (в двух направлениях), что в 4 раза больше пропускной способности AGP 8X. С другой стороны, PCI Express x1 обычно используется для других типов периферийных устройств и обеспечивает пропускную способность до 500 МБ/с (в двух направлениях). Последняя спецификация PCI Express 2.0 удваивает пропускную способность, обеспечивая пропускную способность до 1 ГБ/с (в двух направлениях) по каналу x1.

Также обратите внимание, что существуют различные спецификации дополнительных карт PCI Express, и их необходимо устанавливать в соответствующие слоты. Например, карту PCI Express x1 следует устанавливать в слот PCI Express x1 (она может работать в слотах x4/x8, но по-прежнему работать в режиме x1).

Порты устройств SAS/SATA/SCSI

В серверных системах SCSI является самым популярным интерфейсом для устройств хранения данных, таких как жесткие диски. SCSI (Small Computer System Interface) является стандартом для передачи данных между устройствами и компьютерами. Благодаря своей выдающейся способности разделять различные операции SCSI очень подходит для многозадачных операционных сред. SCSI также повышает критическую производительность в ситуациях, когда подключено более одного устройства. До того, как технология последовательной сигнализации была применена в области SCSI, все стандарты интерфейса SCSI использовали параллельную технологию для передачи данных. В настоящее время Ultra-160 (пропускная способность 160 МБ/с) и Ultra-320 (пропускная способность 320 МБ/с) являются наиболее широко используемыми стандартами параллельного SCSI.

Последний SAS или SerialAttached SCSI предназначен как корпоративный интерфейс хранения следующего поколения для замены параллельного SCSI. SAS использует последовательный протокол связи для высокой пропускной способности и производительности в корпоративных и корпоративных приложениях.

Какие бренды серверных материнских плат являются ведущими?

ASUS и Supermicro — два крупных игрока в производстве серверных материнских плат. Каждый из них разрабатывает решения, которые подходят для различных типов компаний.

Материнские платы для серверов ASUS

Они признаны в отрасли за свою креативность и изобретательность. Большинство их серверных материнских плат оснащены улучшенными системами охлаждения, которые повышают непрерывную работу даже при большей нагрузке. Материнские платы ASUS также включает высокий уровень производительности в обслуживаемые детали и материнские платы, способные вмещать новые процессорные технологии, таким образом, применимые в очень требовательных вычислительных приложениях. Также обычным делом для устройств ASUS является дополнительная надежность системы, включая двойные сбои BIOS и программное обеспечение управления.

Материнские платы для серверов Supermicro

Supermicro выступает за доступность продукции, а также за возможность ее конфигурирования. Материнские платы серверов Supermicro могут использоваться для общих целей и конкретных рабочих нагрузок, начиная от облака и веба и заканчивая высокопроизводительными компьютерами. Часто платы Supermicro имеют множество доступных разъемов ввода-вывода, а также RAID-контроллеры для внутреннего хранилища. Их видение фокусируется на низком энергопотреблении и высокой плотности проектирования серверов, что позволяет компаниям достигать максимальной производительности при минимальных эксплуатационных расходах. В то же время Supermicro не пренебрегает современными функциями виртуализации, что делает устройства подходящими для центров обработки данных.

Gigabyte и другие бренды

Gigabyte зарекомендовала себя в сфере серверных материнских плат, где репутация основана на цене, а не на ценности. Обычно серверные материнские платы Gigabyte имеют высокую степень интеграции, которая включает высокопроизводительные сетевые возможности и расширенные возможности подключения к хранилищам. Кроме того, она фокусируется на формировании модульных архитектур, которые облегчают быстрое и экономически эффективное структурное расширение, что делает их подходящими для растущей организации.

Другие ключевые игроки, такие как MSI и ASRock, также добились больших успехов на рынке серверных материнских плат, причем каждый бренд имеет свое уникальное торговое предложение. MSI выделяется своей ориентацией на производительность и простоту использования BIOS, тогда как ASRock обычно экономически эффективен с креативными функциями. Стоит рассмотреть эти и другие бренды, поскольку организации, рассматривающие потенциальные серверные панели, принимают решение о конфигурации серверной панели, которая им подходит.

Заключение

При выборе серверных материнских плат необходимо учитывать некоторые очень важные аспекты, чтобы обеспечить максимальную производительность и надежность. Прежде всего, важна совместимость процессора; хорошая серверная материнская плата должна принимать технически усовершенствованные ЦП, предоставляя место для будущих усовершенствований. Во-вторых, сервер должен иметь достаточное количество слотов памяти и поддерживать ECC RAM, поскольку это энергонезависимая память, улучшающая разнообразие, которая помогает сохранять данные и производительность, особенно в критически важных средах. Кроме того, слоты расширения, такие как PCIe, помогают устанавливать дополнительные компоненты, такие как графические процессоры, или добавлять сетевые интерфейсные карты, которые расширяют возможности существующей установки.

Подход также является важным критерием, с различными вариантами, доступными для обслуживания ожидаемой интеграции класса сервера. Хранилище встроено с использованием разъемов SATA и NVMe, в то время как эффективная связь в различных сетевых структурах достигается с использованием нескольких сетевых портов. Помимо вышеуказанных факторов, следует учитывать физический размер и структуру материнской платы, называемую форм-фактором. Распространенные типы, такие как ATX или E-ATX, определяют размеры и расположение деталей, которые определяют, будут ли совместимы корпуса серверов. Сборка сервера значительно влияет на его производительность, надежность и даже эффективность. Функции управления температурой сервера и размещение подходящих радиаторов и вентиляторов подходят для защиты от чрезмерных температур во время использования сервера в суровых условиях. Многие люди знают, что эта функция будет направлять их при выборе любых аспектов производительности и эксплуатации.