دروازه توسعه پذیری سخت‌افزار
در عصر کنونی دیتاسنتر، که نیاز به پردازش موازی، شبکه‌بندی با سرعت فوق‌العاده و ذخیره‌سازی پرسرعت به یک استاندارد تبدیل شده است، قابلیت توسعه و ارتقای سرورهای رک‌مونت اهمیت ویژه‌ای دارد. برای دستیابی به حداکثر پتانسیل سخت‌افزاری و بهره‌وری از سرمایه‌گذاری‌ها، دانستن نقش قطعات کلیدی مانند رایزر کارت سرور (Riser Card) ضروری است. در واقع، هنگام بررسی قیمت سرور اچ پی، باید توجه داشت که قیمت نهایی با توجه به کانفیگ سرور با قطعات انتخابی از جمله این قابلیت توسعه پذیری حیاتی نیز می‌شود که توسط همین رایزر کارت‌ها فراهم می‌گردد. رایزر کارت‌ها فراتر از یک رابط ساده هستند، آن‌ها در عمل، دروازه ورود قابلیت‌های پیشرفته‌ای نظیر کارت‌های گرافیک (GPU)، کنترل‌کننده‌های ذخیره‌سازی پیشرفته (HBA/RAID) و کارت‌های شبکه با سرعت بالا (NIC) به مادربرد اصلی سرور به شمار می‌آیند.
رایزر کارت چیست و چرا در سرورها ضروری است؟
رایزر کارت سرور یک برد مدار چاپی (PCB) است که برای تغییر جهت یا گسترش اسلات‌های ورودی/خروجی (I/O) طراحی شده است.
۱. محدودیت فیزیکی سرورهای رک‌مونت
سرورهای رک‌مونت (Rackmount)، به ویژه مدل‌های ۱U و ۲U، دارای محدودیت ارتفاع شدیدی هستند. کارت‌های توسعه استاندارد PCIe (مانند کارت گرافیک یا کارت شبکه) به صورت عمودی (Perpendicular) روی مادربرد نصب می‌شوند که در یک شاسی کم ارتفاع (Low-Profile) غیرممکن است.
- وظیفه اصلی: رایزر کارت، اسلات‌های PCIe مادربرد را به صورت افقی (Parallel) یا با زاویه خاصی منتقل می‌کند. این امر به کارت‌های استاندارد اجازه می‌دهد که به موازات مادربرد و در ارتفاع کم شاسی نصب شوند.
این انتقال فیزیکی، بدون افزودن تأخیر (Latency) قابل توجهی انجام می‌شود، زیرا رایزر کارت صرفاً یک مسیر فیزیکی (Physical Path) برای سیگنال‌های الکتریکی PCIe ایجاد می‌کند و هیچ منطق پردازشی (Logic Processing) روی خود ندارد. سیگنال‌ها باید در طول این مسیر، کیفیت و زمان‌بندی دقیق خود را حفظ کنند تا از خطا (Error) و کاهش نرخ انتقال (Throughput) جلوگیری شود.
۲. افزایش تعداد اسلات‌های PCIe
در بسیاری از سرورهای سازمانی، یک رایزر کارت صرفاً جهت را تغییر نمی‌دهد، بلکه می‌تواند یک پورت PCIe فیزیکی را به چندین اسلات PCIe (با تقسیم پهنای باند) گسترش دهد تا تعداد بیشتری کارت توسعه را پشتیبانی کند.
- توسعه پذیری: بدون رایزر کارت، بسیاری از سرورها فقط یک یا دو اسلات توسعه خواهند داشت، در حالی که با آن، می‌توان تا سه یا چهار کارت مختلف را در یک محفظه (Bay) کوچک جای داد.
در برخی مدل‌های پیشرفته، رایزرها از سوئیچ‌های PCIe (PCIe Switches) داخلی استفاده می‌کنند تا خطوط (Lanes) محدودی را که از CPU دریافت می‌کنند، بین چندین پورت خروجی تقسیم کنند. این امر به سرور اجازه می‌دهد تا به ازای هر x16 Lane از CPU، دو کارت x8 یا چهار کارت x4 را نصب کند. این تقسیم‌بندی پهنای باند باید با دقت انتخاب شود تا برای Workloadهای نیازمند توان عملیاتی بالا (مانند GPU Computing) گلوگاه ایجاد نشود.
۳. مدیریت منابع و کابل‌کشی
رایزر کارت‌ها به مدیریت بهینه کابل‌کشی و منابع برق نیز کمک می‌کنند، زیرا معمولاً در محفظه‌های مجزا قرار می‌گیرند و جریان برق را به صورت کنترل شده به کارت‌های توسعه می‌رسانند.
انواع رایزر کارت‌ها و انتخاب صحیح
رایزر کارت‌ها بر اساس نحوه اتصال و پیکربندی اسلات‌های خود، در سرورهای مختلف، به ویژه سرورهای HPE ProLiant، مدل‌های متفاوتی دارند.
۱. رایزر کارت‌های اصلی (Primary Riser) و ثانویه (Secondary Riser)
- Riser 1 (Primary): رایزر اصلی که معمولاً دارای بیشترین تعداد اسلات است و اغلب در نزدیکی CPU اول یا در محل ثابت قرار می‌گیرد.
- Riser 2 و Riser 3 (Secondary/Tertiary): رایزرهای ثانویه که معمولاً برای افزودن قابلیت‌های کمتر حیاتی یا زمانی که نیاز به تقسیم بندی اسلات‌ها بین دو CPU است، استفاده می‌شوند.
در سرورهای HPE، رایزر کارت‌ها اغلب دارای نام‌گذاری‌های دقیق (مانند Type 1، Type 2 یا Riser Cage 1، 2) هستند که علاوه بر تعداد اسلات، ترتیب اتصال فیزیکی (Connector Pinout) و همچنین حداکثر توان حرارتی (Thermal Limit) مجاز برای کارت‌های نصب‌شده را نیز مشخص می‌کند. این اطلاعات برای نصب کارت‌های GPU با توان بالا حیاتی است.
۲. پیکربندی (Configuration) و تقسیم خطوط PCIe
انتخاب رایزر کارت باید بر اساس Workload مورد نظر و تعداد خطوط PCIe (Lane) مورد نیاز انجام شود.
- x8/x16 Lanes: رایزر کارت‌ها مشخص می‌کنند که چند خط PCIe به کارت توسعه اختصاص داده می‌شود (مثلاً x16 برای کارت‌های GPU با توان بالا).
- رایزرهای Low-Profile و Full-Height: باید اطمینان حاصل کرد که کارت توسعه‌ای که قصد نصب آن را دارید، از نظر اندازه فیزیکی (تمام قد یا نیم قد) با بورد رایزر و شاسی سرور شما سازگار باشد.
۳. رایزر کارت‌های مخصوص CPU دوم (Dual CPU Support)
در سرورهای دو پردازنده‌ای، رایزر کارت‌ها اغلب برای اتصال به خطوط PCIe پردازنده دوم (CPU 2) طراحی می‌شوند.
- وابستگی به CPU: اگر CPU دوم نصب نشود، خطوط PCIe مربوط به آن در رایزر کارت نیز فعال نخواهند شد. این یک نکته حیاتی در زمان ارتقا سرور است.
ارتباط بین CPUها و رایزرها از طریق باس پرسرعت UPI (Ultra Path Interconnect) در اینتل و یا Infinity Fabric در AMD انجام می‌شود. این اتصالات تضمین می‌کنند که کارت‌های نصب شده روی رایزر دوم، بتوانند با تأخیر پایین به حافظه (RAM) و سایر منابع CPU دوم دسترسی داشته باشند. عدم نصب CPU دوم باعث می‌شود آن خطوط به صورت فیزیکی غیرقابل دسترس (Un-populated) بمانند.
نکات حیاتی نصب و عملکرد
نصب رایزر کارت و کارت‌های توسعه نیازمند توجه به جزئیات فنی است تا از عملکرد صحیح و پایداری سرور اطمینان حاصل شود.
۱. تخصیص خطوط PCIe (Lane Allocation)
- گلوگاه عملکردی (Bottleneck): اگر یک کارت توسعه پرسرعت (مانند یک GPU با پهنای باند x16) بر روی یک اسلات رایزر با خطوط کمتر (مثلاً x8) نصب شود، عملکرد آن کارت به شدت کاهش می‌یابد. باید جدول تخصیص PCIe در مستندات سرور بررسی شود.
- اشتراک منابع: برخی از اسلات‌های PCIe توسط رایزر کارت، پهنای باند را با سایر منابع (مانند پورت‌های 2 یا پورت‌های Onboard NIC) به اشتراک می‌گذارند که می‌تواند باعث کاهش سرعت شود.
برای بارهای کاری NVMe-oF (NVMe over Fabrics) و InfiniBand که نیاز به بالاترین توان عملیاتی دارند، همواره باید از اسلات‌های PCIe نسل بالا (مثلاً PCIe Gen4 یا Gen5) با پیکربندی کامل x16 استفاده کرد. استفاده از رایزر کارت‌های با کابل‌های انعطاف‌پذیر (Flexible Riser Cables) در مقایسه با بوردهای صلب (Rigid Boards)، ممکن است در نسل‌های بالاتر PCIe، کمی افت سیگنال ایجاد کند که باید توسط مدیریت سیگنال (Signal Integrity Management) در بایوس سرور جبران شود.
۲. مدیریت توان و خنک‌کنندگی
- برق کمکی (Auxiliary Power): کارت‌های توسعه با مصرف برق بالا (مانند GPUهای پیشرفته) به برق بیشتری نیاز دارند که ممکن است از طریق خود اسلات PCIe تأمین نشود (حداکثر ۷۵ وات). رایزر کارت‌ها اغلب دارای پورت‌های برق کمکی (مانلاً ۶ پین یا ۸ پین) هستند که باید حتماً به پاور سرور متصل شوند.
- مدیریت حرارتی: نصب چندین کارت توسعه در یک محفظه بسته رایزر می‌تواند باعث افزایش حرارت (Heat Density) شود. فن‌های سرور باید توانایی خنک‌سازی این محفظه را داشته باشند.
سیستم‌های مدیریت سرور مانند HPE iLO می‌توانند مصرف برق و دما را در محفظه رایزر کارت به صورت لحظه‌ای پایش کنند. در صورت افزایش بیش از حد دما، سیستم به صورت خودکار سرعت فن‌ها را افزایش می‌دهد یا در موارد اضطراری، برای جلوگیری از آسیب سخت‌افزاری، توان کارت‌ها را کاهش می‌دهد (Power Throttling).
۳. سازگاری (Compatibility) و Firmware
- سازگاری سرور: رایزر کارت‌ها بسیار اختصاصی (Proprietary) هستند. یک رایزر کارت برای مدل DL380 Gen10 به احتمال زیاد با DL360 Gen9 سازگار نیست. استفاده از رایزر غیر سازگار می‌تواند باعث عدم بوت شدن سرور یا ناپایداری سیستم شود.
- به‌روزرسانی Firmware: گاهی اوقات، برای پشتیبانی از کارت‌های توسعه جدید یا بهبود عملکرد PCIe، لازم است Firmware رایزر کارت نیز (که معمولاً بخشی از Firmware مادربرد است) به‌روزرسانی شود.
هر رایزر کارت دارای یک شناسه محصول (Product ID) منحصر به فرد است که توسط System ROM (بایوس) سرور در مرحله بوت (POST) خوانده می‌شود. اگر این شناسه با لیست مجاز سرور مطابقت نداشته باشد، سرور خطای F/W or Hardware Mismatch می‌دهد و بوت نخواهد شد. این مکانیسم برای حفظ پایداری و مطابقت با استانداردهای OEM ضروری است.
نتیجه‌گیری
رایزر کارت سرور یک جزء کلیدی است که قابلیت‌های توسعه پذیری سرورهای مدرن را از حالت تئوری به واقعیت تبدیل می‌کند. بدون مدیریت صحیح رایزرها، نصب کارت‌های گرافیک، ذخیره‌سازی پرسرعت و شبکه‌بندی پیشرفته برای بارهای کاری مدرن (مانند هوش مصنوعی و مجازی‌سازی) عملاً غیرممکن خواهد بود.
برای اطمینان از عملکرد بی‌نقص زیرساخت و استفاده حداکثری از هرگونه سرمایه‌گذاری جدید، کارشناسان باید نه تنها به تعداد اسلات‌ها، بلکه به پیکربندی خطوط PCIe (x8 یا x16)، نیازهای برق کمکی و سازگاری دقیق مدل رایزر توجه کنند. ساپراصنعت با ارائه‌ی مشاوره‌ی تخصصی و البته رایگان! و تأمین قطعات اصلی سرور، تضمین می‌کند که زیرساخت شما همیشه قابلیت توسعه مورد نیاز برای مقابله با چالش‌های فناوری آینده را داشته باشد.
