前言
隨著雲端運算以及雲端儲存成長快速，網路服務供應商對於伺服器的需求也隨之提高，而雲端服務供應商需要持續成立更多的數據中心，並且提供合格且數量充沛的硬體設施，來才有能力滿足使用者對於海量資訊的存取需求。特別是近年來Netflix, Disney+, Spotify等各種影音串流媒體的興起，更持續地帶動伺服器本身在儲存空間及效能上的需求。
噪音與振動：耗電量與散熱轉速提升的待解課題
身為伺服器不可或缺的關鍵構成，想當然爾，使用於伺服器中的CPU以及硬碟(HDD)的市場需求自然也有了相當高程度的增長。CPU效能的提升，對CPU本身及伺服器的其他零組件帶來了更高的耗電量，此外，硬碟的容量也在近幾年有了加倍的成長。
當伺服器整體耗電量提高，散熱需求也就勢必要能夠有所對應。作為伺服器散熱系統中的主要元件，為了提供足夠的散熱風量，便需要更高的風扇轉速才能將累積於伺服器中的熱量，送至伺服器的機殼之外。可想而知的是，散熱風扇所產生的振動與噪音將會隨著轉速的提升而變得越來越大，進而影響到伺服器中的其他元件。
其中硬碟就是伺服器中最容易受到散熱風扇的振動與噪音影響的元件。
依據目前的經驗以及研究指出，影響硬碟效能的振動，可能會來自以下幾種：
- 系統運作時的振動。
- 硬碟與硬碟之間的互相傳導。
- 來自硬碟附近的其他裝置所產生的振動。
其中，又以高速運行的風扇所產生的噪音與振動對硬碟的效能影響最大。
- 目前的硬碟科技對於2kHz以下的振動有較強的修正能力。
- 高速運行的風扇可產生高達20kHz的振動。
而高密度、高性能的儲存需求加劇了硬碟性能穩定性的挑戰，其中，散熱風扇的高頻聲波振動也將極大地影響著硬碟的性能。
當磁碟本身碟片密度變高時，碟片之間的距離更近，讀取磁頭與碟片的距離也將更加接近，如此一來，硬碟將更容易受到伺服器內部的噪音、振動等外界干擾的影響，並對其造成非常大的性能變化。另一方面，為因應更高密度的機櫃設計，伺服器為了提升散熱效果所進行的風扇功率、頻率及速度上的各種強化，同樣也會對高密度、大容量機械硬碟帶來更多干擾。其中又以聲波產生的聲壓對硬碟的影響最為明顯，除了會造成硬碟的效能降低，甚至有可能對硬碟的壽命產生不良的影響。
也因此伺服器產品設計的初期，我們就應該開始考量到如何去減少伺服器中散熱風扇的振動與噪音對機械式硬碟的效能及壽命上可能產生的負面影響。
只不過，由於過去缺乏統一的量測工具以及量測方法，使得伺服器製造商、機殼製造商與硬碟製造商之間必須經常性地耗費多餘的時間和心力，來釐清不同製造商間，因為使用不相同的量測工具以及量測方法所帶來的誤差。而這項棘手難題，一直到了近幾年Open Compute Project (OCP) 基金會的成立才獲得了一定程度的緩解。
OCP除開源了包括數據中心、伺服器在內的一系列硬體設計，也制定了像是資料中心的伺服器、儲存系統等硬體規格與建置標準。自2011年設立以來，OCP不僅開啟了全球雲端資料中心開放規格發展與風潮，同時也成為了全球通行標準。其中，針對散熱風扇的振動與噪音對硬碟的影響，也特別成立了OCP Storage HDD Dynamics Group，透過集結來自於各個硬碟製造商以及深諳風扇振動與噪音的專業人士團隊，在經過周延的討論與實作後，所訂出了的量測工具。
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OCP Acoustical HDD Surrogate White Paper
作為專業測試驗證與解決方案的領導品牌，百佳泰(Allion Labs)備有OCP Storage HDD Dynamics Group所建議的量測設備，更同時具備豐富的聲學以及儲存裝置測試經驗。不論是針對硬碟本體還是伺服器機殼都能夠提供對應的量測方法，並且使用專業的聆聽室 (Listening Chamber) 來排除其他環境噪音所造成的量測誤差，產出最正確的量測數據。
噪音振動對硬碟的影響
透過在執行效能測試的硬碟前方給予不同頻率與強度的噪音，找出硬碟對於那些噪音的頻率以及強度的應對較差，提供硬碟製造商以及機殼(硬碟抽取盒)製造商設計產品時的參考。
輸出資料：
- 各個組合的聲壓曲線
- 各個聲壓下的硬碟效能
伺服器中的散熱風扇音量
將假體硬碟安裝於伺服器的硬碟槽中，量測散熱風扇於各種轉速下產生的噪音傳到至硬碟槽的聲量大小。提供伺服器製造商於設計伺服器內部構造時的參考。
輸出資料：
- 每一個散熱風扇轉速下噪音的錄音檔
- 每一個散熱風扇轉速下噪音的頻譜分析
基於上述兩項量測方法，我們便能找出硬碟抗噪音振動的弱點，並且得出散熱風扇於機殼中所產生的噪音頻率，作為優化硬碟以及機殼抗噪音能力的重要依據。在下一篇文章中，我們將繼續為大家帶來實際測試中所得到的實驗數據。
百佳泰 Allion Labs | 伺服器關鍵元件／裝置品質測試
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