Dobór zasilaczy i konfiguracje z dwoma zasilaczami w serwerach AI z wieloma GPU

Zasilanie to jedna rzecz, którą większość konstrukcji wielokartowych psuje za pierwszym podejściem. To również tryb awarii, którego naprawa kosztuje później najwięcej: zbyt mały zasilacz oznacza losowe restarty pod obciążeniem, zbyt duży — 400 € wyrzucone na jednostkę pracującą przy 30% sprawności. Pytanie o podwójny zasilacz jest jeszcze gorsze, bo większość tego, co napisano w sieci o „redundancji”, jest po prostu błędna w kontekście obudowy 4U typu workstation lub serwer z konsumenckimi kartami GPU.

Ten artykuł to matematyka, realia formatu obudowy i uczciwe ujęcie tematu dla konfiguracji 4- i 8-kartowych na sprzęcie, który faktycznie dostarczamy: RTX 5090, 4090, RTX Pro 6000 Blackwell (Workstation i Max-Q), L40 i L4 na platformach hostowych EPYC.

Obliczenie całkowitego poboru mocy

Liczbą, która się liczy, jest ciągły pobór z gniazda przy realistycznym obciążeniu plus zapas wystarczający, by chwilowe skoki nie wyzwoliły zabezpieczenia nadprądowego zasilacza. Wzór jest prosty:

P_calk    =  (TDP_GPU × N_gpu)  +  TDP_CPU  +  dyski  +  wentylatory  +  plyta glowna
P_zasil   =  P_calk / sprawnosc_przy_obciazeniu  ×  1.30  (30% zapasu)

Zapas 30% nie jest przypadkowy. Pokrywa trzy rzeczy naraz: chwilowe skoki poboru GPU, spadek sprawności przy przekroczeniu ok. 70% mocy znamionowej zasilacza oraz fakt, że TDP karty graficznej jest liczbą marketingową, którą rzeczywiste obciążenia czasem przekraczają.

Referencyjne wartości TDP, których używamy przy doborze:

Prawidłowość jest taka: karty profesjonalne (Pro 6000, L40, L4) trzymają się sztywno swojego TDP, bo mają firmware'owe limity mocy zaprojektowane pod ciągłe obciążenie w centrum danych. Karty konsumenckie (5090, 4090) skaczą. Karta 5090 potrafi przez dziesiątki milisekund pobierać 600 W lub więcej w trakcie zmiany charakteru obciążenia. Po przemnożeniu przez cztery karty, których skoki nie są ze sobą zsynchronizowane, zasilacz widzi krótkie szczyty znacznie powyżej średniej w stanie ustalonym.

Dlatego właśnie podejście „matematyka mówi 1500 W, kupuję zasilacz 1500 W” to najczęstsza droga do tego, by konfiguracja z 4× 5090 restartowała się pod obciążeniem.

Chwilowe skoki — dlaczego zapas jest realny

Zachowanie chwilowe konsumenckich kart klasy Blackwell jest dobrze udokumentowane. Karta 5090 pracująca na biegu jałowym przy ok. 30 W potrafi w ciągu jednej milisekundy skoczyć do 600 W, gdy do pustej kolejki trafi kernel CUDA. Sekcja zasilania samej karty wygładza część tego skoku, ale niemała jego część wraca na szyny zasilacza. Karta 4090 robi to samo przy szczytach rzędu 500 W.

Dwie konsekwencje:

1. Punktem awarii jest zabezpieczenie nadprądowe zasilacza (OCP), a nie średnia wydajność szyn. Zasilacz 1500 W z agresywnym OCP ustawionym na ok. 130% mocy znamionowej zadziała, gdy cztery karty 5090 przypadkiem skoczą jednocześnie. Restart jest cichy — żadnego wpisu w logu, żadnego ostrzeżenia, system po prostu wstaje na nowo. Zdiagnozowanie tego bez oprzyrządowania pomiarowego zajmuje całe dni.
2. Czas reakcji zasilacza znaczy więcej niż moc szczytowa. Zasilacze klasy serwerowej i wysokiej klasy jednostki ATX mają pojemność podtrzymującą zdolną pochłonąć skoki krótsze od milisekundy bez falowania napięcia na szynie. Tanie lub starsze jednostki tego nie potrafią. Dlatego różnica ceny między przemysłowym zasilaczem 2 kW a konsumenckim „gamingowym” zasilaczem 2 kW jest realna — to nie jest wyłącznie kwestia naklejki.

Zasada praktyczna, z której korzystamy: celować w 70% mocy znamionowej zasilacza jako obciążenie ciągłe, zostawiając 30% na skoki i krzywą sprawności. Konfiguracja z 4× 5090 i poborem ok. 2,3 kW w stanie ustalonym wymaga budżetu 3 kW, co w praktyce oznacza dwa zasilacze ATX po 1500 W z podzielonym obciążeniem.

Certyfikaty 80+ — co naprawdę oznaczają

Poziomy certyfikacji 80+ opisują sprawność przy obciążeniu 20%, 50% i 100%, przy napięciu wejściowym 115 V albo 230 V. Istotne wartości dla wielokartowego serwera AI (który przez większość czasu pracuje w okolicach 50% obciążenia) na europejskiej sieci 230 V:

Przy 50% obciążenia różnica między Gold a Titanium to cztery punkty procentowe. W systemie 2 kW pracującym 24/7 cztery punkty to mniej więcej 80 W w trybie ciągłym, czyli ok. 700 kWh rocznie. Przy 0,20 €/kWh daje to 140 €/rok na zasilacz. Titanium zwraca się w niecałe dwa lata w serwerze, który rzeczywiście pracuje w cyklu, do jakiego został zbudowany; Gold jest właściwym wyborem, gdy system przez połowę czasu stoi bezczynnie.

Na kartach produktów Kentino nie deklarujemy 80+ Platinum ani Titanium, jeśli nie mamy certyfikatu w dokumentacji. Zdecydowana większość zasilaczy ATX 2 kW, które dostarczamy, ma certyfikat Gold. Klienci, którzy konkretnie potrzebują Platinum lub Titanium do wdrożenia kolokacyjnego 24/7, mogą zamówić to jako opcję konfiguracji — sprowadzimy i wycenimy.

ATX kontra serwerowe zasilacze hot-swap

Kwestia formatu dzieli się czysto:

ATX (pojedynczy zasilacz, do ok. 2 kW)

• Standardowa obudowa 4U typu workstation przyjmuje jeden lub dwa zasilacze ATX.
• Maksymalna praktyczna moc jednej jednostki ATX to ok. 2 kW (limit jednofazowego obwodu 240 V przy 16 A to 3,6 kW łącznie).
• Kable są wymienne przez użytkownika, modularne, a układ pinów w złączach jest standardowy.
• Brak hot-swap. Awaria zasilacza oznacza wyłączenie systemu i przebudowę.
• Koszt: 200–500 € za porządną jednostkę ATX 2 kW (Corsair AX, Seasonic PRIME, EVGA SuperNOVA G+, Super Flower Leadex).

CRPS (Common Redundant Power Supply, format serwerowy)

• Standardowy branżowo moduł zasilacza serwerowego, ok. 73,5 mm × 185 mm × 40 mm.
• Stosowany w obudowach serwerowych Supermicro, Tyan, Gigabyte i Bone64c.
• Prawdziwy hot-swap w parze z redundantnym backplane'em (1+1 lub 2+2).
• Typowe moce: 1200 W, 1600 W, 2000 W, 2400 W, 3000 W na moduł.
• Koszt: 350–700 € za moduł plus backplane.

Uczciwe ujęcie dla konstrukcji Kentino:

• 4-kartowe serwery Kentino AI dostarczamy w obudowach 4U typu workstation/serwer z dwoma zasilaczami ATX — konkretnie dwa po 1500 W albo dwa po 2000 W, zależnie od zestawu kart.
• 8-kartowe serwery Kentino AI dostarczamy w obudowach serwerowych z dwoma lub czterema modułami CRPS po 2000–2400 W. To właśnie te konfiguracje, w których prawdziwa redundancja 1+1 staje się sensowną opcją, ponieważ backplane obudowy ją obsługuje.

Uczciwie o podwójnym zasilaczu — podział obciążenia, a nie N+1

To najczęściej przekłamywana specyfikacja na rynku konstrukcji wielokartowych i nie zamierzamy tego błędu powielać.

W obudowie 4U typu workstation z dwoma zasilaczami ATX:

Te dwa zasilacze nie są redundantne. Zasilają różne odbiorniki. Typowe okablowanie wygląda tak:

Podział zasilania przy dwóch zasilaczach ATX. Bez współdzielenia szyn, bez przełączania awaryjnego. Dwie osobne grupy odbiorników.

W tej topologii nie istnieje żadne „automatyczne przełączanie awaryjne” między dwoma zasilaczami ATX. Zasilacze ATX nie współdzielą szyn. Wyjście 12 V zasilacza A nie jest elektrycznie połączone z wyjściem 12 V zasilacza B. Połączenie ich ze sobą stworzyłoby pętlę prądową i uszkodziło jedną albo obie jednostki.

Powodem, dla którego stosujemy podwójne zasilacze w konstrukcjach 4-kartowych i większych, jest podział dostarczania mocy: pojedyncza jednostka ATX 2 kW przy 70% obciążenia wygląda dobrze na papierze, ale sama wiązka kabli — cztery odcinki PCIe do kart plus płyta główna plus EPS — jest fizycznie koszmarna do poprowadzenia z jednego zasilacza. Podział na dwie jednostki po 1500 W lub 2000 W zmniejsza o połowę masę kabli po każdej stronie, o połowę obciążenie cieplne jednostki i daje łagodne zejście do pracy na 2 kartach, gdy zasilacz padnie w trakcie zadania, zamiast twardej śmierci systemu.

CRPS w obudowie serwerowej to co innego. Backplane CRPS w układzie 2+2 z czterema modułami 2 kW i redundantnymi parami 1+1 jest naprawdę wymienialny na gorąco, a awaria jednego modułu nie kładzie systemu. To konfiguracja 8-kartowa i wyraźnie zaznaczamy na karcie produktu, kiedy maszyna jest dostarczana z takim backplane'em. To również jedyna konfiguracja uzasadniająca deklarację „redundantne zasilanie”. Nie składamy takiej deklaracji przy 4-kartowych konstrukcjach ATX, bo byłaby nieprawdziwa.

Balans szyn i limity prądowe na szynę

Nowoczesne zasilacze ATX z wyższej półki są domyślnie jednoszynowe na 12 V, co upraszcza sprawę — całe wyjście 12 V tworzy jedną dużą pulę, a jedynym ograniczeniem jest całkowita moc zasilacza. Jednoszynowa jednostka 2000 W przy 230 V potrafi dostarczyć ok. 166 A na 12 V, czyli znacznie więcej, niż potrzebuje pojedyncza karta.

Niektóre starsze lub przemysłowe zasilacze są wieloszynowe (12V1, 12V2, 12V3, 12V4), a każda szyna ma limit OCP zwykle rzędu 20–40 A. Ma to znaczenie w dwóch przypadkach:

1. Podłączenie karty 5090 wtyczką 12V-2x6 (następcą 12VHPWR) do jednej szyny 12 V. Karta 5090 przy szczycie 600 W pobiera 50 A z 12 V. Wieloszynowe OCP na poziomie 40 A zadziała.
2. Podłączenie dwóch kart do tej samej grupy portów wieloszynowych. Ten sam problem, podwojony.

Odpowiedź praktyczna: w konstrukcjach wielokartowych stosować zasilacze jednoszynowe na 12 V. Wieloszynowość to relikt czasów, gdy OCP na 12 V było funkcją bezpieczeństwa w jednokartowych systemach gamingowych. W obudowie z 4× 5090 aktywnie przeszkadza.

Konkretna konstrukcja 4-kartowa na 5090

Liczby z reprezentatywnej konfiguracji Kentino AI 96 Turin z 4× RTX 5090:

Podzespol                       Ciagle          Szczyt
---------                       ---------       ----
4× RTX 5090                     4 × 500 W = 2000 W   4 × 600 W = 2400 W (chwilowo)
EPYC 9354 (32 rdzenie, 280 W)   ~ 250 W              350 W
Plyta glowna + 8× 64 GB DDR5    ~ 100 W              150 W
2× NVMe SSD                     ~ 20 W               30 W
4× wentylator przemyslowy 120 mm ~ 30 W              40 W
                                --------             --------
System lacznie                  ~ 2.4 kW             ~ 3.0 kW chwilowo

Dobór zasilacza: 3,0 kW chwilowo / 0,92 (Gold przy 50% obciążenia) = budżet 3,26 kW. W zaokrągleniu w górę 2× 1500 W ATX albo 2× 2000 W ATX, jednoszynowe, Gold lub lepsze, podzielone tak:

• Zasilacz A (2000 W): płyta główna, CPU, dyski, wentylatory, GPU 1, GPU 2
• Zasilacz B (1500 W): GPU 3, GPU 4

Wariant 2× 2000 W wyceniamy dla klientów, którzy chcą mieć zapas na późniejsze przejście na karty RTX Pro 6000 Workstation (600 W każda, twardszy limit chwilowy, ale i tak pułap 2,4 kW w trybie ciągłym).

Konkretna konstrukcja 8-kartowa na 5090

Liczby dla Kentino AI 256 Turin Dual z 8× RTX 5090:

Podzespol                       Ciagle          Szczyt
---------                       ---------       ----
8× RTX 5090                     8 × 500 W = 4000 W   8 × 600 W = 4800 W (chwilowo)
2× EPYC 9554 (64 rdzenie, 360 W) ~ 650 W             800 W
Plyta glowna + 16× 64 GB DDR5   ~ 180 W              250 W
4× NVMe SSD                     ~ 40 W               60 W
8× wentylator serwerowy         ~ 80 W               120 W
                                --------             --------
System lacznie                  ~ 5.0 kW             ~ 6.0 kW chwilowo

Dobór zasilacza: 6,0 kW chwilowo / 0,94 (CRPS Platinum przy 50% obciążenia) = budżet 6,4 kW. Standardową konfiguracją są dwa moduły CRPS po 2000 W jako minimum, a częściej układ 2+2 CRPS po 2000–2400 W z redundantnym backplane'em.

To konfiguracja, w której deklaracja prawdziwej redundancji 1+1 jest uzasadniona. Różnica w nakładach wobec serwera z podwójnym, nieredundantnym zasilaniem wynosi ok. 800–1200 € na maszynę.

Zasilanie 240 V ma tu znaczenie. System 8-kartowy na 5090 podłączony do jednofazowego obwodu 230 V 16 A pracuje na 73% ciągłej obciążalności zabezpieczenia, czyli przy górnej granicy tego, co większość przepisów dopuszcza jako pobór ciągły. Przy każdym wdrożeniu 8-kartowym zalecamy obwód 32 A albo trójfazową listwę PDU z 230 V na fazę.

Dobór UPS

Jeśli 4- lub 8-kartowy serwer AI ma trafić na UPS — a powinien, choćby po to, by móc się bezpiecznie wyłączyć — matematyka wygląda tak:

• Konstrukcja 4-kartowa: 2,4 kW w trybie ciągłym. UPS online 3 kVA / 2,4 kW daje pełne pokrycie, ale minimalny czas podtrzymania (ok. 5 minut przy pełnym obciążeniu). Do bezpiecznego wyłączenia to wystarczy.
• Konstrukcja 8-kartowa: 5 kW w trybie ciągłym. UPS online 6 kVA to minimum. Realne 10 minut podtrzymania pod obciążeniem oznacza 10 kVA albo równoległą parę.

UPS niedobrany do szczytu chwilowego przejdzie w tryb bypass albo wyłączy się w chwili, w której karty skoczą. Moc UPS musi pokrywać szczyt chwilowy, a nie średnią w trybie ciągłym. Dla obliczeń AI właściwą topologią jest online z podwójną konwersją. Jednostki line-interactive mają czas przełączenia 4–10 ms, który co jakiś czas wywraca zadania inferencyjne w momencie przejścia. Wyjście o czystej sinusoidzie, nie o sinusoidzie modyfikowanej — współczesne zasilacze ATX i CRPS źle znoszą sinusoidę modyfikowaną przy dużym obciążeniu.

Tabela zbiorcza — zalecane zasilacze według klasy konstrukcji

Liczby dla L40 i L4 pokazują, dlaczego te karty wciąż są interesujące: serwer inferencyjny z 8× L4 działa na jednym zasilaczu ATX 1200 W z zapasem i mieści się w każdym obwodzie biurowym. Nie każde obciążenie potrzebuje Blackwella.

To część Kentino Wiki, serii referencyjnej o obliczeniach AI, robotyce i systemach, które je łączą. Komentarze i sprostowania prosimy kierować na adres info@kentino.com.