Серверные материнские платы: функции, типы и форм-факторы

Серверные материнские платы — это сердце любой серверной системы. Они обеспечивают фундамент для построения высокопроизводительных вычислительных машин, способных работать непрерывно в тяжелых условиях и выполнять ресурсоемкие задачи с огромными объемами данных.

В этой статье мы подробно разберем, какие бывают серверные платы, как выбрать модель с оптимальным соотношением цена/качество, как сориентироваться в маркировках, интерфейсах и характеристиках различных моделей. Кроме того, рассмотрим конкретные рекомендации по подбору плат для развертывания виртуальных серверов, систем искусственного интеллекта, корпоративных приложений и других нагрузок.

Основные функции серверных материнских плат

Серверные материнские платы отвечают за множество критически важных функций, начиная от коммуникации всех устройств до поддержки вычислительной нагрузки и обеспечения бесперебойной работы.

Интеграция компонентов

Прежде всего, материнская плата поддерживает работу процессоров, модулей оперативной памяти и слотов расширения PCI Express. Чипсет на плате обеспечивает информационный обмен между ними и гибкую расстановку данных потоков. Кроме того, на плате размещается множество разъемов, сетевых интерфейсов, контроллеров хранения, которые связывают в единую экосистему все узлы сервера.

Защита данных

Благодаря поддержке памяти с коррекцией ошибок ECC можно избежать повреждений данных при возникновении редких сбоев. Специальные контрольные суммы позволяют автоматически обнаруживать и исправлять ошибки при чтении/записи в ОЗУ. Таким образом, достигается целостность данных и бесперебойная работа серверных приложений.

Надежность и доступность

Серверные платы имеют дополнительные компоненты обеспечения высокой доступности. Это позволяет исключить простои при сбое отдельных модулей. Например, при наличии двух блоков питания, реализованы режимы горячей замены, осуществляется постоянный мониторинг всех узлов. В итоге время безотказной работы системы максимально возрастает.

Высокая производительность

Материнская плата обеспечивает скоростные соединения для максимально эффективного взаимодействия всех компонентов сервера, будь то ОЗУ, сетевая карта или система хранения данных. Кроме того, платы производятся с применением новейших стандартов интерфейсов — DDR4, PCIe Gen4, NVMe, 10Gb Ethernet и так далее. Таким образом достигается максимальная производительность при обработке аналитических задач и работы с огромными объемами данных.

Серверная материнская плата выполняет огромный перечень функций, являясь фундаментом для построения производительных, защищенных и доступных инфраструктур цифровой трансформации.

Сравнение с обычной материнской платой

Если проводить аналогию со строительством дома, то десктопная плата — это фундамент для небольшого строения под нужды одной семьи, в то время как серверная плата предназначена для возведения целого вычислительного небоскреба для тысяч пользователей. Рассмотрим ключевые отличия серверной платы от материнской платы для компьютера:

Процессоры

В серверах используются специальные серверные процессоры — Intel Xeon или AMD EPYC, оптимизированные для обработки масштабных задач и больших нагрузок. Здесь важны количество ядер, объем кэша, поддержка нескольких процессоров. Обычно серверная плата имеет 2 сокета под CPU, а порой даже 4 или 8.

Память

Серверная плата поддерживает установку чрезвычайно больших объемов ОЗУ — 2-3 терабайта не являются чем-то невероятным. Кроме того, здесь применяется особая серверная память с кодом исправления ошибок ECC для дополнительной проверки и защиты данных.

Слоты расширения

До 10 и более слотов PCI Express на плате. Это позволяет устанавливать специализированные серверные карты расширения для ускорения и масштабирования систем хранения, сетей, обработки больших данных, ИИ и так далее.

Возможности по надежности

Высокий уровень доступности и восстановления после сбоев благодаря множеству специальных функций. Среди них: резервирование питания, горячая замена узлов, наблюдение за целостностью, внеплановая перезагрузка и другие.

Таким образом, сравнивая серверную и десктопную материнские платы, можно констатировать совершенно различные цели и архитектуры. Если первая предназначена для масштабного высокопроизводительного дата-центра, то вторая оптимизирована для комфортной работы одного пользователя.

Типы и форм-факторы серверных материнских плат

Существует множество разновидностей серверных плат. Рассмотрим основные варианты, а также стандарты форм-факторов, определяющие габариты плат.

Классификация по сегментам

В зависимости от того, для каких задач предназначена материнская плата и какие возможности она предоставляет, основные сегменты включают:

• Бюджетные, но функциональные — решение для домашних серверов
• Малый бизнес — оптимальное соотношение цены и производительности
• Однопроцессорные начального уровня — под 1 CPU, младшей серий Xeon
• Однопроцессорные производительного уровня — под 1 процессор старших серий XEON или EPYC
• Двухпроцессорные — 2 сокета под Xeon или EPYC
• Мультипроцессорные — 4-8 сокетов для высокопроизводительных решений
• Для блейд-серверов — специальная конструкция для «лезвий»

Перечисленные варианты имеют и свои технические особенности. Главное различие — в количестве сокетов, слотов, интерфейсов и наличии специфичных технологий, оптимизирующих работу под разные задачи.

Стандарты форм-факторов

Форм-факторы определяют физические габариты серверных плат, места крепления, типы разъемов и так далее. Основные стандарты включают:

• ATX и E-ATX- широко используется также в ПК, до 305 x 330 мм
• microATX — компактный вариант для небольших плат 244х244 мм
• mITX — для плат размером 170х170 мм, часто в промышленных ПК
• SSI CEB — 305 x 267 мм, для стоечных серверов 1U-2U
• SSI EEB — 305 x 330 мм, для стоечных серверов 1U-4U
• SSI MEB — удлиненная 411x330 мм для заднего размещения блока питания
• Proprietary — специальные форм-факторы под конкретные модели корпусов у какого-то из производителей.

К наиболее востребованным стандартам можно отнести — ATX, microATX и e-ATX для универсальных серверов, а также SSI EEB для высокомасштабируемых решений.

Критерии выбора оптимальной платы

При подборе конкретной модели серверной платы ключевыми аспектами являются:

• CPU — сокет, количество сокетов под процессоры, требуемое число ядер и потоков
• ОЗУ — количество слотов для модулей ОЗУ, максимальный поддерживаемый объем
• Слоты расширения PCIe — количество, версия (Gen3, Gen4 или Gen5) для установки дополнительных карт
• Сетевые интерфейсы — количество и скорость (1/10 Гбит под медь или SFP/SFP+ )
• Хранилище — наличие портов и возможность подключения M.2, SAS, SATA, NVMe
• Форм-фактор — размер материнской платы должен соответствовать корпусу
• Функции надежности — порт удаленного управления
• Дополнительные особенности — например, порты USB 3.0, slimline x4 или x8, разъемы питания карт расширения на базе GPU

Учет всех этих нюансов позволит подобрать оптимальную серверную плату, полностью отвечающую текущим и перспективным требованиям вашей ИТ инфраструктуры.

Интересные характеристики современных плат

Сегодняшние серверные материнские платы используют все последние достижения вычислительных технологий для обеспечения максимальной производительности и надежности. Рассмотрим несколько ключевых особенностей:

• 8-канальная оперативная память DDR4 и DDR5 — одновременная высокоскоростная передача данных по 8 каналам увеличивает пропускную способность ОЗУ в разы
• OctaRank — топология из 8 «банков» для DIMM-слотов на каждый канал памяти процессора
• PCIe Gen5 — вдвое более скоростная версия шины позволяет подключать высокопроизводительные ускорители, сетевые и графические карты нового поколения
• 100Gb Ethernet — поддержка сверхскоростных сетей для трансфера огромных массивов данных с минимальными задержками
• Direct Liquid Cooling — встраиваемые в сервер жидкостные системы охлаждения отводят избыточное тепло от процессоров и модулей ОЗУ гораздо эффективнее воздушных кулеров

AI Inferencing Acceleration — поддержка нескольких ускорителей для распознавания образов на базе ИИ для вывода как edge-вычислений, так и интеллектуального анализа на новый уровень

Данные перспективные платформы способны раскрыть потенциал самых современных алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта для широкого спектра приложений — от ЦОДов до автономных роботов.

Рекомендации по выбору материнских плат и платформ для различных задач

Рассмотрим основные критерии и варианты оптимальных серверных платформ под конкретные нагрузки и случаи использования:

Виртуализация и облачные вычисления

• Необходима максимальная производительность
• 2 и более процессоров, много ядер
• Высокая пропускная способность ОЗУ и шины PCIe
• 1,5-2 ТБ памяти с поддержкой
• Слоты PCIe Gen3/Gen4 х16 для сетевых и графических карт

Рекомендуемые платы: Asus Z11PR-D16, Supermicro MBD-X12DPG-QT6-B, Supermicro MBD-H12DSI-NT6-B

Машинное обучение и ИИ

• Высокопроизводительные GPU через PCIe x16
• Поддержка нескольких графических ускорителей
• Быстрая память и пропускная способность
• Технологии аппаратного ускорения AI Inferencing

Рекомендуемые платформы: ASUS ESC8000 G4, Gigabyte G291-2G0, Supermicro SYS-740GP-TNRT

Системы хранения данных

• Максимальное количество интерфейсов HDD и SSD
• Сетевые карты для подключения к Storage Area Networks
• Высокая пропускная способность PCIe 4.0
• Поддержка кластеризации хранилищ

Рекомендуемые платформы: Supermicro SSG-640SP-E1CR60, AIC SB405-VL, Gigabyte S472-Z30

Таким образом, в зависимости от ваших задач и приложений можно выбрать оптимальную модель серверной материнской платы с нужным набором функций, обеспечивающую максимальную производительность, надежность и масштабирование.

Популярные бренды серверных платформ

Самыми известными производителями серверных решений являются такие бренды как:

Supermicro

Одна из самых известных компаний в промышленной отрасли. Производит широкий ассортимент материнских плат под процессоры Intel Xeon и AMD EPYC, с поддержкой до 8 CPU. Имеет большой выбор решений с интеграцией 10GbE, SAS, Infiniband.

ASUS

Выпускает надежные серверные решения среднего ценового сегмента, а также флагманские серверные платформы премиум-класса для задач хранения данных, виртуализации, AI и сетевой инфраструктуры.

GIGABYTE

Производитель бюджетных, а также производственных и корпоративных серверных плат на базе процессоров Intel и AMD. Представлен широкий модельный ряд форм-факторов ATX, microATX и mini ITX.

Intel

На текущий момент прекратил производство серверных платформ и плат.

Помимо лидеров, существует множество менее крупных брендов вроде ASRock Rack, Tyan, которые занимают свои ниши на рынке серверных компонентов. В целом, несмотря на лидерство Intel, конкуренция в данном сегменте чрезвычайно высока, что стимулирует внедрение инноваций и оптимизацию характеристик платформ.

Выводы

Подводя итог, стоит отметить важную роль серверной материнской платы в обеспечении целостности, производительности и отказоустойчивости всей ИТ инфраструктуры предприятия. От правильно подобранной платы напрямую зависит, сможет ли система справляться с возрастающими потоками данных, эффективно исполнять новейшие аналитические алгоритмы, поддерживать требуемый уровень доступности сервисов.

Учитывая множество характеристик и особенностей современных решений, в этой статье мы постарались дать развернутый обзор типов серверных плат, критериев выбора, рекомендаций под различные применения, а также рассмотрели популярные бренды и модели. Вооружившись полученными знаниями, вы сможете принять взвешенное решение о покупке оптимальной материнской платы, открывающей новые горизонты для вашего бизнеса.