搭建高效的密码恢复工作站：节能和废热管理
原创 石冀 2022-08-12 15:15 发表于湖北本文由石冀编译，Roe校对，转载请注明。
本文旨在帮助取证专家们明确如何为密码恢复工作搭建经济、节能的工作站。在构建密码恢复工作站时，需要考虑电力成本、长期可靠性和保修范围等因素。在这篇文章中，我们将回顾当今GPU中较常见的冷却方案，并将消费级显卡与鲜为人知的同类专业显卡进行比较。
挖矿与密码恢复
较初取证专家们认为，就工作量而言，加密货币挖矿可能类似于密码恢复，这诱使专家在构建密码恢复器时学习矿工的经验。但实际上，由于多种原因，这种构建方法并不是较好的。矿场是为快速盈利而建，通常是在一个开放的建筑中，由建筑自带的电力设施组成，而这些设施很难承受这类工作的负荷。建造者往往忽视功耗和电源效率的因素，但如果这些显卡已经赚了足够多的加密货币，长期的可靠性就不再重要了。
虽然取证人员可能也会使用类似矿场的系统，但也只是权宜之计，即使这些系统要用几个月或几年。为数字取证而构建的工作站有不同的优先级，其中能源效率、整体稳定性、长期可靠性和保修范围都在优先事项的前列。
GPU冷却方案
典型的显卡是用一个大的散热器和一个或多个风扇来冷却。冷却方案的设计决定了热空气的去向。根据工作环境和工作负荷类型的不同，不同类型的冷却方案各有千秋。
大多数消费类显卡采用所谓的”开放式“解决方案。在这种设计中，风扇将空气吹到散热器上，而热空气则从散热器的侧面逸出。热空气会落在主板和机箱内。如果安装了多个显卡，这种方案在开放式机箱或工作台中效果较好。
一个略微不同的散热器设计是将鳍片与显卡平行放置，从而将一些热空气通过PCIe插槽盖吹离机箱，而其余的空气仍会被吹入机箱。
如果你使用的是开放式机箱，那么鳍片的方向就不是很重要。如果你在一个封闭的机箱中使用多块显卡，这种解决方案可以提供更好的冷却效果。
NVIDIA在其创始者版显卡的3000系列中开发了一种混合解决方案。即热空气部分被吹出机箱，部分被吹到计算机的CPU风扇，并通过计算机的系统风扇排出。
从内部看，冷却系统的结构是这样的：
虽然从一个典型的游戏玩家的角度来看，这是一个非常好的设计，并且如果在一个封闭的机箱中只安装一到两块板子，这个方案的表现也不错；但这个方案仍然不能用于工作站或并排安装多块显卡的机架机箱中。为此，NVIDIA建立了一个不同类型的冷却解决方案。
这种冷却方式的思路如下图：
首先看一下单槽 Nvidia RTX A4000 显卡的 "内部"，散热部分被拆解：
这些显卡是为在机架服务器中运行而设计的。
如果你想进一步了解当今显卡中的各种冷却解决方案，请查看cgdirector.com的以下文章。
• https://www.cgdirector.com/open-air-vs-blower-style-gpus/
• https://www.cgdirector.com/founders-edition-gpus/
要了解更多关于消费级和专业级板卡之间的差异，请查看这篇文章。
• https://www.cgdirector.com/pro-vs-consumer-gpus/
在这些文章中，Alex Glawion解释了开放式风扇和鼓风机设计之间的区别：
鼓风机式的冷却解决方案自然是为了在机架式机箱中使用：
“专业”板
许多游戏板以挤压每秒钟的较后一帧的方式来优化，但却牺牲了稳定性、过度的功耗和长期的可靠性。板卡合作伙伴正在对GPU芯片进行超频，并增加可用的功率封套以实现更高的性能。正如Igor'sLAB在"酷炫旗舰 "而非 "核聚变反应堆 "：GeForce RTX 3090 Ti以300瓦的节流装置颠覆了效率列表中所展示的那样，扩展的功率包络所带来的回报是有限的。
虽然消费类显卡通常在出厂时被超频，并在更高的功率限制和核心电压下运行，但这导致了功耗的增加，而这与性能的提升不成正比。密码恢复工作负载可能需要几天或几周才能完成，这使得功耗和废热管理成为一个挑战。除了不必要地浪费能源之外，消费类板卡也无法保证持续的工作负荷，可能会出现寿命下降和/或长期的稳定性问题。
这些问题在NVIDIA的专业级GPU中得到了解决，这些GPU在一些重要方面与消费者的同类产品不同。
让我们比较一下两块板子：一块NVIDIA RTX 3070 Ti创始者版和NVIDIA A4000，这是一块基于相同芯片的专业板。
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NVIDIA RTX 3070 Ti |
NVIDIA A4000 |
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显卡处理器核心数 |
6144 |
6144 |
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显示存储器 |
8 GB GDDR6X |
16 GB GDDR6 ECC |
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显存位宽 |
256 bit |
256 bit |
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单精度浮点性能 |
21.7 TFLOPS |
19.2 TFLOPS |
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冷却方案 |
空气混合动力系统 |
风扇 |
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建议售价 |
$599 |
$999 |
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总能耗 |
290W |
140W |
如上表所示，专业板提供的性能几乎与消费者的同类产品相同，而功率却不到一半。按每千瓦/小时25美分的价格计算，在24×7的工作负载中，专业板一年可以节省约328美元。
专业板值得投资吗？
Alex Glawion说："你或许会期望专业GPU的性能优于消费者GPU，但现实却非如此，消费者GPU在一些视频编辑、3D渲染和CAD工作负载中表现出色甚至领先。相反，专业GPU所提供的是经过认证的硬件、优化的驱动程序和广泛的支持，这使得专业GPU对于那些追求更高的可靠性或GPU独有的特定功能的人来说更像是一种投资。"
对于密码恢复等长期工作负荷，显卡的可靠性和寿命确实很重要，特别是考虑到目前主要GPU发布之间的3年升级周期。此外，还要考虑功耗方面的差异。一块专业板的耗电量是其游戏对应板的一半，使其成为更环保的解决方案，同时从长远来看也更经济。
结论
根据工作负荷的类型、预算以及工作环境，你可能会选择在服务器机架上安装一套专业的显卡，或者在一个开放的工作台中安装多个消费类板卡，或者较终选择介于两者之间的产品。在建立一个用于计算密码的工作站时，要考虑不同级别的显卡，不同的冷却解决方案，以及以及冷却整个计算机的方式。