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2012年12月 1日 (土)

新・常時稼働サーバ機の製作

久しぶりのPC製作記事です。このような新マシンを作成しました。

Newsub10_2

Newsub09

Newsub11

Newsub05

Newsub04

これは録画&常時ONサーバの2号機として、現在Z68-ITX機に4台ぶら下がっているPX-W3U2/W3U3の一部をこちらに移管するとともに、PCIeに空きがありますので、PT3かPX-W3PEあたりを増設してみる予定です。

構成

ケース:CM690II Advanced
マザー:ASUS M4E-Z with EK-FB
CPU:2700K with EK-SupremeHF
GPU:HD7870 with EK-FC
メモリー:Hyper-X 2133CL9 2GBx4 with Bitspower GalaxyFreezer
電源:Super-Flower SF500P14FG 500W fanless with KOOLANCE HD-60 water block
RAIDカード:RocketRAID2720 with KOOLANCE GPU-210 water block
HDD:4xWD30EZRX-3TB,4xHGST-4TB with Silentstar HD-Quad Core Rev.2
ヒートエクスチェンジャー:Koolance HXP-135 (ベランダの車用ラジエターを使った外部冷却系で冷却)
内蔵ラジエター:BlackIce GTS240 (外部冷却系が効かないときのような緊急時にのみ作動)
ポンプ&リザ:D5 with EK-D5 X-RES
起動ドライブ:SSDx2(C300)
ファンコン:T-Balancer bigNG

またWindows8も手に入れましたので、それベースのマシンとして仕上げていくことにしています。(今はWin7で動作検証中)

.

材料を集め始めたのはリンクの記事の頃で、現行サーバ機(Z68-ITX機)のバックアップを兼ねた新サーバを作ろうという発想は変わっていないのですが、その後ずいぶんブランクがあったりして、ようやく完成に至った次第です。

今回はより静音性を高めつつ、録画サーバとして当分困らない程度のHDDを搭載するために、今までのサブ2号機(ミドルタワーのCM690II)

Cm690iiupper

の中身を入れ替える形にしました。

現行サーバ機のZ68-ITX機はもともと置き場所があまりなく、その制限の下で使うPCを作る発想だったのですが、あまりに小さいためにHDDは外付けにせざえるを得ず、そこがある程度の騒音源(夜中に僅かながらHDDのシャーという音が聞こえてしまう)と、HDD容量の制限にもなっていました。

今回はもともとサブ2号機がある場所に置けば良いのでミドルタワーケースのスペースをフル活用できます。そこでRAIDボードを内蔵させた上で、HDDは3TBx4、4TBx4 の計28TBを内蔵することにしました。

構成上は完全無音にするために、普通に言う所のフル水冷構成(CPU,GPU,マザー,メモリー)にプラスして以下のように主要な熱源は全て水冷化し、同時にSmartDrive並みの静音化ができると言われるSilentStarにHDDを全部収納することによって、完全ファンレス運用の無音化ができるようにしています。

(製作一年後の後記) このマシンは自然に冷える範囲で出来るだけファンを回さないという静音化方向とは真逆の、発熱するものを全て強制冷却しながら外でまとめて冷やすことで静音化するという作りですが、長く使っていると安定面も優れており、今まで使っていた自然冷却のZacateやAtomマシンがおよそ1年かそこらでどこか不具合を抱えるようになったのと比べると、このマシンやZ68ITXマシンは高クロック設定で1年2年連続運転しても、ほとんど不具合らしい不具合が出ません。
自然冷却だとどうしてもシステム全体の温度が上がることがあり、そういう温度変化の幅の大きさを許容しなければなりませんが、強制冷却だとほとんどの部分の温度が一定に保たれるわけで、そういう対策をしておくことがいかに長期運用のために重要かがわかります。

製作記を書き始めると長くなるので端折りますが、ポイントは以下の通りです。

① 全体図

Newsub09_list

② 電源

もともとファンレスで発熱が少ないSuperFlower SF-500P14FG (500W Platinum)を使いました。
(ちなみにこの電源は Rosewill SilentNight-500 や Kingwin Stryker 500W という名前でも売られています。)

これはファンレス構造ではあるのですが他のファンレス電源と称するものと同様、ある程度PCケースの自然なエアフローをあてにしており、多くのスリットが開いた上に巨大なヒートシンクが付いた構造をしています。全くエアフローのない環境での使用は推奨されていません。

しかし今回は一切のケースファンがありませんので、エアフローが全くなくても冷却に問題が出ないよう、電源の"蓋"にHDD用水冷ヘッドのKOOLANCE HD-60を挟み込んで、強制的に冷やすようにしました。

Newsubpsu1

やや冷却ヘッドが元のコンパウンドからずれていますが、コンパウンドの下は巨大なヒートシンクなので、十分に熱が伝わるだけの面積を接触させれば良いわけです。

またこの電源のMAX500Wの出力が、今回全体構成を決めていく上での縛りになります。
("GOLD"の効率でよければ600W電源としても常用できるらしいのですが。)

CPUは6コアのSandy-Eも使ってみたかったのですが電力を食いますので没、4コアのIvyBridgeにしようとも思っていたのですがいま一つOC性能が冴えないようで、常用マシンとしては殻割りなどもしたくありませんので、ここは素直に使い慣れたSandyBridgeの 2700Kを使うことにしました。

またGPUは許される消費電力内で性能の高いHD7870を選択しました。

Newsubhd7870

この組み合わせであれば、電源容量内で結構なOCも楽しむことができます。

③ HDD

2個使用した"銀の箱"SilentStarは、銅製冷却ブロックで4台のHDDをサンドした上で、静音&防振のためのクッションの中に全体を"浮かせる(どこにも接触していない)"構造になっています。

Newsubhdd

高い静音性を確保できますが、銅塊というべきボリュームで1個が約3kgもあり、その事自体がスタビライザーとして細かい振動を止めてくれるのですが、これも要因となってずっしりと重いPC(31.5kg!)になりました。持ち運びには腰を痛めないように注意しないと。。

④ RAIDカード

8ポートのRocketRAID2720を使いました。RAIDといってもブート用SSDをRAID0で構成する他は、単なるHDD用拡張SATAカードとして使いますので、このクラスのもので十分で、速度も良好です。もともと加工せずに使う予定だったのですが実際にまな板でテストしてみると尋常ではない発熱量で、エアフローのないケースに内蔵するには不安に思えましたので、図のように

Newsubraidblock00

元のヒートシンクにうまく噛み合うヒートシンクを熱伝導ボンドで接着した上で、その平滑面にKOOLANCE GPU-210の水冷ブロックをネジ留めしました。

⑤ こちらは冷却の制御用ですが、自動車用のリレー

Newsub_relay

を使って、屋外ラジエターファンの自動ON/OFFができるようにしました。
完成写真ではうまく収納されているので見えないのですが、下の写真の場所に配置しています。

Newsub_relay2_2

屋外ラジエターファンをこの仕組みで制御する理由は、屋外ファンは本来12V駆動の大出力ファンを5Vで使っているのですが(過去記事・参照)、これをbigNGのようなファンコンに直接繋げると、5Vに出力制限したつもりでも起動時などに一瞬12Vの電圧がかかって大電流が流れてしまい、ファンコンを壊してしまう恐れがあります。そのため今まで屋外ファンは自動制御にせず、手動スイッチでON/OFF操作していました。
(常用サーバーのみ動いている間はOFFで、メイン機やサブ1号機のような大出力機を動かして外部系水温が上がってきたらON)

が、このリレーを使えば、bigNGで自動制御できるようになります。
これは本来、全体のコントローラーであるZ68-ITXでやるべきだったのですが、bigNGの出力チャンネルに空きがないため、新サーバ機で制御することにしたわけです。

またこのリレーで5V駆動のケース内LEDも連動させるようにしました。

Newsub07

こうすれば屋外ファンが回り始めるとLEDが一斉に灯くので、ああ一生懸命冷やしてるんだなぁ、と判ります。

⑥ 新冷却ループ全体図

当マシンはヒートエクスチェンジャー経由で、通常ベランダのラジエターを使った冷却ループによって冷却しています。

1211
各PCはこのようなカップリングでループ状に接続されています。(ループの追加・削除が簡単にできるよう、カップリングのメス側が常に上流側になるように決めています。) コントローラー以外はループから切り離しても内蔵ラジエターで動きます。
ついでに言うと、カップリングの止水機構は思いのほか強力なので、外部系のポンプをうっかり止めずに切り離しても、水が噴き出すわけではありません。バイバスしてループを再構成すればまた流れ出します。
(と言っても普段は安全のために、ポンプを止めてから 切り離し/結合 をおこなっています。)

外部水冷系から切り離す時は
"アンビリカルケーブル切断!2号機、内部冷却系にスイッチ - 活動限界まで、あと3分28秒!" とか叫ぶと雰囲気も出たりします。
(実際は無茶なフルロードを続けない限りこの状態でも活動限界はありませんが無音PCではなくなります。)

今までのメイン機やサブ1号機も普段はこのループを使って冷却していますが、もともとはこの仕組みをあまりあてにせずに作っていたため、水冷化していないHDDやチップセットなどどうしてもエアフローが必要なパーツがあります。ラジエターファンも原則止めますが、作成時には良かれと思ってエアフローを兼ねたラジエターファン配置にしてしまったために一部は回さざるを得ず、水温が室温より低いときにはラジエターは逆に冷却水を温めてしまう要因にもなっていました。
しかし今回のマシンは、緊急時以外はすべての熱をこの外部冷却系に排熱する形にしましたので完全なファンレス動作となり、高い処理能力と容量を持ちつつも全くといって良いほど動作音のないマシンです。
実際普段はLEDも消していますので、時々マシンが本当に動いているのか不安を覚えるほどです。

屋外ラジエターファンも外部系水温に連動した自動制御としましたので、必要な時に必要なだけ回るようになりました。耐久性を高めたり安定した冷却能力を確保していくためにも役立ちそうです。

⑦ 当マシン自身にもラジエターファンが付いているのですが、

Newsubtopfan

あくまで緊急用で、システムが熱暴走しない程度の最小限のものです。動作はbigNGで制御していて、外部水冷系を切り離した時など水温が基準値を上回った時のみ動き出すようにしてあり、普段は止まってます。

またポンプのD5はもとより静かですが、特に強冷したい時以外はbigNGによって2000rpm程度の低回転に制御して静音性を高めています。
ポンプはリサーバーと一体になって、ネジ付き防振ゴムでケース背面に吊り下げられた状態になっています。

Antivibration4pump

ここはこのPCのほぼ唯一の雑音源になりますが、このような仕組みによって、ケースに耳をくっつけない限り音は聞こえなくなります。
(D5も全開出力だと4900rpmくらいまで回転数が上昇して、静かな中では聞き取れる程度の回転音は出ます。使っている限りではCPU&GPUの負荷を一杯にかけてもD5は2000rpmのままで十分なようですが、折角の自動調整機能が勿体ないので、今のところCPU温度が70℃以上になったらD5を全開にする設定にしています。)

使っているPCケースのCM690IIは静音化のための仕組みは一切持たないスリットだらけの構造ですが、このように騒音源を一切なくしてしまうと当然音漏れも全くありません。むしろゆっくりと換気もされますので、僅かに残る熱源(ポンプやbigNGのレギュレータなど)についての心配もなくなります。

⑧ 配管のTips

あまり手先が器用ではないので配管については大したことは言えないのですが、今までの経験からこうすると便利と思う点を1つ言うと

 効率の良い経路を考えつつ、メンテナンスに必要な部分に冗長性をもたせること

です。
配管の長さは冷却効率にはあまり関係はないのですが(チューブの圧損はヘッドのそれに比べてたかが知れてるため。ただし折れには気を付けること)、ただ美観の点で、無駄な取り回しは避けるべきです。しかしその中で、リザーバとCPUブロックへの配管についてはある程度の冗長性があった方が良く、今回も不自然に見えないようにしながらそうしています。この意味は、

1) リザーバは固定場所から外して向きを変えられるようにする。
これは注水(エア抜き)の時に便利で、下図のようにケースを横倒しにしてポンプを動かし、

Newsub_pouringwater

元の姿勢に戻してまたポンプを動かし、を繰り返すことで、エアを効果的に抜いていくのが目的です。また配管時も、こうやってエアを抜くことを考えながら水のIN-OUTの順番を考えていきます。(特に天井のラジなど、配管を逆にするとこれでも抜けません。)

注水時はこうしないと、どんなに強いポンプでも絶対に抜けないエアが残る場合が多いです。海外の”HOW TO水冷”のようなビデオを見ると、ポンプを回しっぱなしにして時々ケースを傾ける程度でエア抜きできると解説しているものも多いのですが、それだと見えないところに大量のエアが残ることになり、冷却効率も不利になります。
ベイ固定式のリザはこれができない点で、私はあまりお勧めしません。(というか最初の頃、それで苦労した覚えがあります。)

また、うまくケース外に引き出すことができれば、水抜きの時も便利です。
このマシンの場合、背面を下にして立ててからリザを開けて水を出し、残った水もエアダスターを使ってリザ経由で追い出す、ということを考慮して配管しています。

2) CPUブロックを外してCPUにアクセスできるようにしておく。

これはCPU交換の時や、グリスを塗り直す時に便利です。
写真はグリス塗り直し時のもの。
Newsub_cpumaint_2

こういう工夫をしておけば水抜きしなくてもCPUのメンテが簡単に出来ます。

この辺は以前の製作→黒とメタリックの世界 にも共通していることで、美的こだわりとの兼ね合いで無理にそうする必要もないのですが、特にリザについては注水の時にもどかしい思いをしますので、意識したほうが良いと思います。これから水冷をやってみたい人のご参考まで。

⑨ SSDとbigNG

残った3.5インチベイ2段を使って上にSSD(2台)、下にファン&ポンプコントローラのbigNGを入れました。
Newsubssdandbigng

下段のbigNGは今回様々な自動制御を行ないますので、結構重要な役割です。(bigNGが如何なるものかにご興味がある方は、過去記事も参照してみてください。)
これにも写真の通りヒートシンクが付いていて、ここも冷やさなくていいの?という話もあるかもしれませんが、このヒートシンクはレギュレーターの冷却用で、大出力のアナログ電圧制御をおこなう時に発熱します。今回アナログ制御は、非常用ラジエターファン(計0.5A程度)と5V用リレー(電流は僅か)だけなのでほとんどここの負荷はかからず、熱は気にしなくて良いと思っています。(一応bigNG自身のデジタルセンサーを取り付けて、温度監視はしています。比較的風通しも良い場所ですし。。)

SSDは手持ちのC300(128)の使い回しです。今はもっと新しいSSD製品が出ているのですが、下のベンチ(RAID0構成)のように、

Cdmcm69c_2

特にブートドライブとして重要な4Kランダムやシーケンシャルリードの性能は、最新モデルと比べてもほとんど変わりませんので、敢えて買い直す理由がなく、このまま使うことにしました。(最新モデルの性能、特にシーケンシャルライトが向上しているように見えるのは、内部的なRAID0構成を重ねた結果なのです。)

⑩ OC設定

静音・常用マシンとはいえせっかくの冷却環境なので、ささやかな楽しみとして以下の常用OCセッティングをおこない、各種耐久テストも通りましたので、これで使って行くことにしました。

CPU: 5.0GHz(100x50) VCore1.43V (BIOS設定値1.41V)

メモリー: 2133MHz(9-11-9-27-T2)

HD7870:  コア1250MHz メモリー1300MHz

Newsub_50gprime14_2Prime95 x 14hr

Newsub_50gocct1h_3OCCT x 1hr

Newsub_50gmemtest2rMemtest

Furmark15min_1250Furmark x 15min

シングルGPUにしてはグラフィックス能力も高いので、動画のマルチ画面表示やゲームなどにも十分に使えそうです。ようやく大昔に買ったEyefinity対応DP-DVI変換アダプターも役に立つ時が来ました。
3dmark11_50

消費電力はこのOC設定で予想通り、電源定格の90%以内に収まりました。

Newsub_poweridle IDLE Newsub_powerpeakOCCT PowerSupplyピーク

常時ONのサーバとしてはアイドル消費電力が大きいですが、HDDを8台積んで水冷ポンプを動かしている構成なので致し方ないところです。

今後はこのマシンを、Z68-ITX機との2台体制で常時起動サーバとして使う予定です。新サーバを使った映像系システムの再構成も、また改めて書いていこうと思います。

.

ここからはおまけです。このCM690II機は、先代のCM690NV機を含めてサブ機として実験的要素があるためか、写真のようなカラフルな変遷をしています。使い勝手の良いケースだとこのようにずっと使い回せるのが良いですね。

690692a692b_2692c

通期で言えば四代目CM690機、となります。我ながら内部および裏配線とも、初代から進歩してますね^^;
そういや(水冷練習機、およびペルチェ補助冷却の実験機だった二代目は別として)初代と三代目にはPT2が刺さっていて、もともと録画サーバ用途だったんだなぁ、などと思い出しました。最初のにはアナログWチューナのGV-MVP/GX2Wも刺さっていて、時代を感じさせます。

次の構想について)

今回使った電源 Super-Flower SF500P14FG 500W の中身はこうなっています。

Sf500p14fg出典:jonnyGURU.com

一方同じSuper-Flowerの1000W電源、SF1000P14PE はファンレス電源ではありませんが滅多にファンが回らない仕組みになっていて、中身はこうなっています。

Sf1000p14pe出典:TECHPOWERUP

比較するとファンレス用と空冷用でヒートシンクの形は違いますが、構造的に見れば同じことができるように思えます。

製作はいつになるか、またCPUもHaswellにするかIvy-Eにするかも判りませんが、この辺が次の基本構想ですね。今空いているTwelveHundredの筐体などを使うことになると思います。
もはや個人的に完全ファンレス化は必須で、一度これに慣れてしまうと戻れませんね。。

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水冷PC」カテゴリの記事

コメント

あ、そうだったんですか…
まあ、Windows 8に関してはまだ対応待ちという感じですね^^;

わざわざありがとうございます!m(_ _)m

MediaEspressoはすみません、以前PowerDVDのキャンペーンで付いてきた 6.5は持っているのですがQSVをテストする時くらいしか使っていないんで、アップグレードはやっておらず、判りません。
憶測ですがWin8に環境が変わることでC++Runtime Errorが出るのはWhiteBrowserで事例があり(Win8移行関連の拙記事にあります)
以下の記事にある日本語IME関連の非互換によるものだそうです。
http://jinblog.at.webry.info/201207/article_2.html
まあ仮に当たっていたとしても誰かが該当箇所を探してパッチを作ってくれるほどのものとも思えませんので、CyberLinkに指摘して対応を待つぐらいしかないと思いますが。

お早いお返事ありがとうございます!

logusokuのほうを見ましたがいくつもあるんですねえ~。
水冷だとCorsairのくらいしか知らず、最近になってWaterBlockというやり方を知って色々興味があったので助かります!


話がずれてしまうのですが、VladiさんはMediaEspresso 6.5を6.7に正常にアップデートできましたか??
自分の環境(Windows 8 Pro x64)では最新版のC++ Runtimeを入れているのにどうしてもCyberlinkのダウンロードマネージャがC++ Runtimeエラーで実行できないもので…(汗

>水冷システム用のパーツの入手方法
2ch水冷板のショップリンクが詳しいと思います。(というか下半分は私が加筆したものですし。。)
http://www.logsoku.com/r/jisaku/1358609474/3
とりあえず国内ショップで揃えられるもので始められますし最初は間違って買う事が多いので国内ショップが良いと思いますが、ある程度慣れてきたら海外ショップを主体にして、すぐ手に入れたい時やセール品がある時のみ国内を使うのが普通だと思います。
余談ですが、水冷パーツは(いわゆる簡易水冷という名前だけ借りた感じの既成品を除いて)国内では大手の代理店ルートに乗っておらず、アングラ的な入手方法になっていますが決して怪しげな類ではなく(笑)、海外ではPCを自作派を自認する人なら自然にそこまで手を広げるジャンルだと思います。車のオーバーチューンやドレスアップのような無茶趣味ではなく、私のPCもそうですが大容量のものをほとんど無音で安定して動かしたり、作る楽しさや自由度を何倍にも増やしたりというメリットがあります。
結局日本国内は大手代理店が量販しやすいものに流通が偏っているので、そういう趣味性の高い部分が切り落とされているんじゃないかと。結局それはどこのショップも似たり寄ったりの品揃えの過当競争になってバタバタ共倒れしてしまうという、今の秋葉原の風景に繋がると思います。
閑話休題、じっくりやってみると楽しいですよ。

はじめまして!

「Windows 8でMediaEspresso 6.5から6.7へアップデートができない」という検索から来まして、いろいろ記事をみさせて頂きこちらの記事が目に止まりました。

このような水冷システム用のパーツというのは一体どこから入手しているのでしょうか??

R-506さん
>これからもよろしくお願いします
こちらこそ

DTV関係の記事に比べてPC水冷関係の記事はアクセス数も1ケタ2ケタ少ないのですが、まあそれが健全でしょう。ただ規格外のOCをやるだけならストックカーの世界ですが、自分で1つ1つの要素を工夫して見栄えも良くしていくとディアゴスティーニの戦艦大和を作るのにも似た趣味性が増しますし、静音化の目的でここの記事のようにすると、思いのほか役にも立つものです。
そういう"好き者"の世界をチラ見してくれる人が増えたらいいなと思います。

おばんです。

また始めましてsign01
凄いシステムPCですね。
私もPC-水冷システム改造してます。

大型ラジエターですか。
車用・・・
これから寒くなり良く冷えますね。
PC-構成とても素敵です。
これからもよろしくお願いしますsign03

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