更好的數(shù)據(jù)中心冷卻解決方案,液體冷卻數(shù)據(jù)中心
發(fā)布時(shí)間：2018-11-29 點(diǎn)擊數(shù)：6641
最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，采用兩相冷卻劑的液體冷卻系統(tǒng)不僅可以節(jié)省電能，而且可以節(jié)約用水，還將優(yōu)化和改善數(shù)據(jù)中心設(shè)備的設(shè)計(jì)。
如今，新的數(shù)據(jù)中心優(yōu)化技術(shù)正在改變數(shù)據(jù)中心管理人員部署冷卻系統(tǒng)和控制平臺(tái)的方式。液體冷卻不僅僅是優(yōu)化數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)和服務(wù)器性能的技術(shù)，通常也是一種徹底改變數(shù)據(jù)中心經(jīng)濟(jì)性運(yùn)營(yíng)的方法。液體冷卻是經(jīng)過測(cè)試和驗(yàn)證的冷卻系統(tǒng)，可幫助數(shù)據(jù)中心采用一些行業(yè)中最先進(jìn)的用例。
雖然基于氣流的傳統(tǒng)冷卻方法仍是市場(chǎng)應(yīng)用的主流，但許多組織現(xiàn)在正計(jì)劃在其服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心環(huán)境中采用液體冷卻技術(shù)。最重要的是，高功率密度計(jì)算（如用于高性能計(jì)算和大數(shù)據(jù)計(jì)算）需要一種新的方法來保持高效運(yùn)營(yíng)。而在Ebullient公司發(fā)布的一份研究報(bào)告中，可以了解其實(shí)施液體冷卻的新用例以及該技術(shù)如何影響現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的部署
為什么采用工程流體是一種更好的選擇？
無論何時(shí)，提到液體冷卻的概念，人們通常都會(huì)立即認(rèn)為這意味著用水進(jìn)行冷卻。但是，在現(xiàn)代工作負(fù)載、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)和高密度計(jì)算的世界中，在冷卻架構(gòu)中使用水冷并不是最佳選擇。
在使用精密冷卻系統(tǒng)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商可以采用新一代的直接液體冷卻技術(shù)，以消除傳統(tǒng)的液體冷卻系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)一步提高效率。Ebullient公司采用的冷卻系統(tǒng)不是傳統(tǒng)水冷系統(tǒng)，而是通過直接部署到耗電量最大的服務(wù)器設(shè)備（通常是處理器和協(xié)處理器）密封模塊中的電介質(zhì)進(jìn)行冷卻。3M公司開發(fā)的這種電介質(zhì)是一種無毒不易燃的工程流體，可以通過蒸發(fā)進(jìn)行散熱。該冷卻技術(shù)可以用于高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理甚至基于GPU工作負(fù)載的強(qiáng)大系統(tǒng)。這其中包括使用NVIDIA Tesla K80顯卡的計(jì)算能力的冷卻系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)中心冷卻的研究
最近的一項(xiàng)研究表明，在開放計(jì)算數(shù)據(jù)中心部署Ebullient DirectJet的兩相冷卻系統(tǒng)，可以節(jié)省電能和水，并且優(yōu)化數(shù)據(jù)中心設(shè)施的設(shè)計(jì)。為了獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，Ebullient公司安裝了Winterfell開放式計(jì)算服務(wù)器，并測(cè)量了風(fēng)冷配置中的基線冷卻能耗和IT負(fù)載。然后，Ebullient公司為服務(wù)器部署了兩相冷卻系統(tǒng)，并再次評(píng)估了冷卻能耗和IT負(fù)載。根據(jù)其研究結(jié)果，Ebullient公司建議采用混合數(shù)據(jù)中心冷卻策略。采用Ebullient冷卻系統(tǒng)，用于與絕熱冷卻器匹配的主要IT熱負(fù)荷。
如果需要，可以在數(shù)據(jù)中心部署機(jī)房空氣處理器以獲得余熱負(fù)荷。在一些溫暖和潮濕的環(huán)境中，傳統(tǒng)的精密冷卻系統(tǒng)可用于其他負(fù)載，甚至可用于非精密建筑采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)組件。
在運(yùn)行18,000臺(tái)Winterfell服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)開放式計(jì)算數(shù)據(jù)中心中，Ebullient公司采用的機(jī)房空調(diào)混和冷卻策略具有以下優(yōu)勢(shì)：
?減少80%的冷卻能耗。
?每年減少電力消耗1000萬千瓦時(shí)
?運(yùn)行時(shí)的電源利用效率為1.1。
更重要的是，通過解耦冷卻系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)成本，Ebullient公司的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)可以使開放計(jì)算數(shù)據(jù)中心顯著降低建設(shè)成本。通過模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)架式泵架，Ebullient公司將其冷卻系統(tǒng)部署到建筑物的二次液體回路中。通過線性擴(kuò)展的部署成本，規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心設(shè)施可以實(shí)現(xiàn)相同的性能、效率和空間優(yōu)勢(shì)。
那么，這種液體冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)相比如何呢？在該研究中，采用Iyengar公司和Schmidt公司開發(fā)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，其風(fēng)冷系統(tǒng)需要35臺(tái)機(jī)房空調(diào)和一個(gè)冷卻功率為1.43MW的水冷回路，而IT熱負(fù)荷為2.92 MW（其電源利用效率為1.49）。采用Ebullient公司的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，以兩相冷卻的形式可以去除服務(wù)器總熱負(fù)荷的70％，機(jī)房空調(diào)的數(shù)量可以從35臺(tái)減少到10臺(tái)，因此僅需要288 kW的功率來冷卻2.92 MW的IT負(fù)載（電源利用效率降低到1.1）。這表示冷卻功率降低約80％（從1.43MW降到288kW）。
數(shù)據(jù)中心采用工程流體冷卻技術(shù)，可能會(huì)為企業(yè)的數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)帶來顯著的改變和影響。而液體冷卻已經(jīng)成為一種提高數(shù)據(jù)中心效率并降低電源利用效率的強(qiáng)大制冷技術(shù)。
深圳云網(wǎng)數(shù)據(jù)中心
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如今，新的數(shù)據(jù)中心優(yōu)化技術(shù)正在改變數(shù)據(jù)中心管理人員部署冷卻系統(tǒng)和控制平臺(tái)的方式。液體冷卻不僅僅是優(yōu)化數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)和服務(wù)器性能的技術(shù)，通常也是一種徹底改變數(shù)據(jù)中心經(jīng)濟(jì)性運(yùn)營(yíng)的方法。液體冷卻是經(jīng)過測(cè)試和驗(yàn)證的冷卻系統(tǒng)，可幫助數(shù)據(jù)中心采用一些行業(yè)中最先進(jìn)的用例。
雖然基于氣流的傳統(tǒng)冷卻方法仍是市場(chǎng)應(yīng)用的主流，但許多組織現(xiàn)在正計(jì)劃在其服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心環(huán)境中采用液體冷卻技術(shù)。最重要的是，高功率密度計(jì)算（如用于高性能計(jì)算和大數(shù)據(jù)計(jì)算）需要一種新的方法來保持高效運(yùn)營(yíng)。而在Ebullient公司發(fā)布的一份研究報(bào)告中，可以了解其實(shí)施液體冷卻的新用例以及該技術(shù)如何影響現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的部署
為什么采用工程流體是一種更好的選擇？
無論何時(shí)，提到液體冷卻的概念，人們通常都會(huì)立即認(rèn)為這意味著用水進(jìn)行冷卻。但是，在現(xiàn)代工作負(fù)載、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)和高密度計(jì)算的世界中，在冷卻架構(gòu)中使用水冷并不是最佳選擇。
在使用精密冷卻系統(tǒng)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商可以采用新一代的直接液體冷卻技術(shù)，以消除傳統(tǒng)的液體冷卻系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)一步提高效率。Ebullient公司采用的冷卻系統(tǒng)不是傳統(tǒng)水冷系統(tǒng)，而是通過直接部署到耗電量最大的服務(wù)器設(shè)備（通常是處理器和協(xié)處理器）密封模塊中的電介質(zhì)進(jìn)行冷卻。3M公司開發(fā)的這種電介質(zhì)是一種無毒不易燃的工程流體，可以通過蒸發(fā)進(jìn)行散熱。該冷卻技術(shù)可以用于高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理甚至基于GPU工作負(fù)載的強(qiáng)大系統(tǒng)。這其中包括使用NVIDIA Tesla K80顯卡的計(jì)算能力的冷卻系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)中心冷卻的研究
最近的一項(xiàng)研究表明，在開放計(jì)算數(shù)據(jù)中心部署Ebullient DirectJet的兩相冷卻系統(tǒng)，可以節(jié)省電能和水，并且優(yōu)化數(shù)據(jù)中心設(shè)施的設(shè)計(jì)。為了獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，Ebullient公司安裝了Winterfell開放式計(jì)算服務(wù)器，并測(cè)量了風(fēng)冷配置中的基線冷卻能耗和IT負(fù)載。然后，Ebullient公司為服務(wù)器部署了兩相冷卻系統(tǒng)，并再次評(píng)估了冷卻能耗和IT負(fù)載。根據(jù)其研究結(jié)果，Ebullient公司建議采用混合數(shù)據(jù)中心冷卻策略。采用Ebullient冷卻系統(tǒng)，用于與絕熱冷卻器匹配的主要IT熱負(fù)荷。
如果需要，可以在數(shù)據(jù)中心部署機(jī)房空氣處理器以獲得余熱負(fù)荷。在一些溫暖和潮濕的環(huán)境中，傳統(tǒng)的精密冷卻系統(tǒng)可用于其他負(fù)載，甚至可用于非精密建筑采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)組件。
在運(yùn)行18,000臺(tái)Winterfell服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)開放式計(jì)算數(shù)據(jù)中心中，Ebullient公司采用的機(jī)房空調(diào)混和冷卻策略具有以下優(yōu)勢(shì)：
?減少80%的冷卻能耗。
?每年減少電力消耗1000萬千瓦時(shí)
?運(yùn)行時(shí)的電源利用效率為1.1。
更重要的是，通過解耦冷卻系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)成本，Ebullient公司的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)可以使開放計(jì)算數(shù)據(jù)中心顯著降低建設(shè)成本。通過模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)架式泵架，Ebullient公司將其冷卻系統(tǒng)部署到建筑物的二次液體回路中。通過線性擴(kuò)展的部署成本，規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心設(shè)施可以實(shí)現(xiàn)相同的性能、效率和空間優(yōu)勢(shì)。
那么，這種液體冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)相比如何呢？在該研究中，采用Iyengar公司和Schmidt公司開發(fā)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，其風(fēng)冷系統(tǒng)需要35臺(tái)機(jī)房空調(diào)和一個(gè)冷卻功率為1.43MW的水冷回路，而IT熱負(fù)荷為2.92 MW（其電源利用效率為1.49）。采用Ebullient公司的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，以兩相冷卻的形式可以去除服務(wù)器總熱負(fù)荷的70％，機(jī)房空調(diào)的數(shù)量可以從35臺(tái)減少到10臺(tái)，因此僅需要288 kW的功率來冷卻2.92 MW的IT負(fù)載（電源利用效率降低到1.1）。這表示冷卻功率降低約80％（從1.43MW降到288kW）。
數(shù)據(jù)中心采用工程流體冷卻技術(shù)，可能會(huì)為企業(yè)的數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)帶來顯著的改變和影響。而液體冷卻已經(jīng)成為一種提高數(shù)據(jù)中心效率并降低電源利用效率的強(qiáng)大制冷技術(shù)。
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