Rešitve tekočinskega hlajenja podatkovnih centrov z umetno inteligenco: tri izbirne rešitve
Oct 09, 2024
Pustite sporočilo
Podatkovni centri so danes pod ogromnim pritiskom, da obvladujejo višje zahteve po obdelavi, ki jih poganjajo umetna inteligenca, strojno učenje in velike podatkovne obremenitve. Ker se gostota strežnikov povečuje, tradicionalne rešitve zračnega hlajenja postajajo manj učinkovite. V odgovor se številne organizacije obračajo k naprednim metodam tekočega hlajenja za učinkovito upravljanje toplote, ki jo proizvajajo CPE, GPE in druge kritične komponente. Tekočinsko hlajenje ne samo izboljša zmogljivost sistema, ampak tudi zmanjša porabo energije in obratovalne stroške.
V tem članku bomo raziskali tri priljubljene rešitve za hlajenje s tekočino za podatkovne centre: Direct-to-Chip (DTC), Immersion Cooling in Rear Door Heat Exchangers (RDHx). Vsaka metoda predstavlja edinstvene prednosti in je prilagojena različnim vrstam infrastruktur.
I. Tekočinsko hlajenje neposredno na čip (DTC).
Direct-to-Chip (DTC), znan tudi kot D2C, je zelo učinkovita metoda za hlajenje posameznih komponent strežnika, kot so CPE in GPE. V tem sistemu hladilna tekočina teče neposredno preko čipa preko zaprte zanke, ki prenaša toploto s čipa na hladilno tekočino.
Kako deluje hlajenje neposredno na čip
Hladna plošča je nameščena neposredno na čip z uporabo toplotno prevodnih materialov za izboljšanje prenosa toplote. Hladilna tekočina absorbira toploto iz čipa in jo odvaja ter se po hlajenju v zunanjem sistemu vrne. Črpalka, ki je pogosto nameščena na čipu, je odgovorna za vzdrževanje optimalnega pretoka tekočine skozi sistem.
Sistemi DTC so zelo učinkoviti pri ravnanju s koncentrirano toploto iz visoko zmogljivih CPE ali GPE, zaradi česar so idealna izbira za podatkovne centre z naprednimi potrebami po obdelavi.
▲ Pregled sistema Direct-to-Chip, ki prikazuje črpalko in hladno ploščo
Konfiguracije za sisteme DTC
Obstaja več načinov za hlajenje tekočine v nastavitvi DTC. Ena pogosta konfiguracija je zračno hlajenje tekočine v strežniškem stojalu z uporabo hladilne distribucijske enote (CDU). CDU je mogoče namestiti na različnih višinah v omaro, da služi določenemu številu strežnikov, kar zmanjša dolžino cevi. Sodobni CDU lahko odstranijo do 80 kilovatov toplote, zaradi česar so primerni za večino strežnikov podatkovnih centrov.
Druga možnost je črpanje segrete tekočine v zunanji sistem, kjer se ohladi preko izmenjave toplote tekočina-tekočina. Ta metoda razbremeni hlajenje zunaj podatkovnega centra ali na specializirano zunanjo opremo, kot so hladilni stolpi, ki lahko prenesejo velike količine toplote z minimalnim vplivom na gostoto strežnika.
▲ Primer sistema CDU v omari
Prednosti tekočinskega hlajenja DTC
Hlajenje DTC je idealno za podatkovne centre z visoko zmogljivimi delovnimi obremenitvami in ponuja naslednje prednosti:
- Povečana učinkovitost:Tekočinsko hlajenje je učinkovitejše pri absorpciji toplote kot zračno, kar strežnikom omogoča maksimalno zmogljivost.
- Razširljivost:Sisteme DTC je mogoče povečati tako, da izpolnjujejo naraščajoče zahteve podatkovnih centrov z dodajanjem več enot CDU ali zunanjih hladilnih sistemov.
- Zmanjšanje stroškov:Z učinkovitejšim odvajanjem toplote sistemi DTC zmanjšajo potrebo po dragih sistemih HVAC in dolgoročno prihranijo stroške energije.
II. Potopno hlajenje
Potopno hlajenje je še ena vrhunska rešitev, pri kateri so celotni strežniki potopljeni v neprevodno in nekorozivno tekočino. Ta tekočina je v neposrednem stiku s strojno opremo in učinkovito absorbira toploto, ko se dvigne. Bolj vroča tekočina se nato odstrani iz sistema, ohladi drugje in ponovno kroži.
▲ Strežniki, potopljeni v neprevodno tekočino za potopno hlajenje
Kako deluje potopno hlajenje
Strežniki so postavljeni v rezervoar napolnjen z dielektrično tekočino, ki služi kot hladilni medij. Ko se strojna oprema segreje, tekočina absorbira toploto in se dvigne. Segreta tekočina se nato črpa v zunanji hladilni sistem, kjer se ohladi in vrne v rezervoar.
Potopno hlajenje ponuja izjemno učinkovit način za hlajenje strežnikov z minimalnimi infrastrukturnimi zahtevami. Ker odpravlja potrebo po ventilatorjih in drugih komponentah za hlajenje na osnovi zraka, zmanjšuje porabo energije in raven hrupa.
▲ Diagram potopnega hlajenja s strežniki, potopljenimi v hladilno tekočino
Prednosti potopnega hlajenja
- Izboljšana hladilna zmogljivost:Potopno hlajenje lahko prenese visoke toplotne obremenitve, zaradi česar je popolno za strežniška okolja z visoko gostoto.
- Minimalno vzdrževanje:Brez premikajočih se delov v rezervoarju strežnika so potopni hladilni sistemi enostavni za vzdrževanje in so manj nagnjeni k okvaram.
- Prihranek prostora:Ker potopni sistemi pogosto odpravijo potrebo po komponentah za zračno hlajenje, omogočajo bolj kompaktne strežniške ureditve.
Kljub tem prednostim potopno hlajenje zahteva specializirano infrastrukturo in skrbno načrtovanje, da se zagotovi združljivost s strežniško strojno opremo in varnostnimi standardi.
III. Toplotni izmenjevalnik zadnjih vrat (RDHx)
Za podatkovne centre, ki morajo upravljati toploto brez drastičnega spreminjanja svoje infrastrukture, je toplotni izmenjevalnik zadnjih vrat (RDHx) idealna rešitev. Ta sistem integrira hladilno enoto neposredno v zadnja vrata strežniških omaric, kar ji omogoča hlajenje vročega zraka, ki ga izpuščajo strežniki.
▲ Toplotni izmenjevalnik na zadnjih vratih, nameščen na strežniško omaro
Kako delujejo sistemi RDHx
Ko vroč zrak izstopi iz zadnjega dela strežnika, gre skozi RDHx, ki uporablja ventilatorje in hladilne medije za absorpcijo toplote. Ohlajen zrak nato ponovno kroži v podatkovni center. Podobno kot pri drugih metodah hlajenja s tekočino, sistemi RDHx zahtevajo, da se vroč tekoči medij ohladi od zunaj, preden se ponovno vključi v cikel.
Prednosti izmenjevalnikov toplote na zadnjih vratih
- Stroškovno učinkovito:Sisteme RDHx je mogoče namestiti na obstoječa stojala, zaradi česar so stroškovno učinkovita nadgradnja za podatkovne centre, ki ne želijo prenoviti svoje hladilne infrastrukture.
- Energijsko učinkovit:Z odvzemom toplote pri viru sistemi RDHx zmanjšajo obremenitev tradicionalnih hladilnih sistemov, kot so klimatske naprave za računalniške sobe (CRAC).
- Optimizacija prostora:Za razliko od sistemov CDU, ki lahko zavzamejo dragocen prostor v omari, so sistemi RDHx nameščeni zunaj, kar ohranja gostoto strežnika.
Primerjava hladilnih rešitev
| Metoda hlajenja | Ključne značilnosti | Prednosti | Idealen primer uporabe |
|---|---|---|---|
| Neposredno na čip | Tekočina teče čez CPE/GPE v zaprti zanki | Visoka učinkovitost, razširljivost, zmanjšuje energijo | Visoko zmogljive delovne obremenitve |
| Potopno hlajenje | Celotni strežniki potopljeni v dielektrično tekočino | Prenaša visoke toplotne obremenitve, minimalno vzdrževanje | Strežniška okolja z visoko gostoto |
| RDHx | Nameščen na strežniške stojala za hlajenje izpušnega zraka | Stroškovno učinkovito, energetsko učinkovito, prihrani prostor | Podatkovni centri z omejeno infrastrukturo |
Povzetek: Izbira prave rešitve za tekoče hlajenje
Optimalna rešitev za tekoče hlajenje je odvisna od infrastrukture vašega podatkovnega centra, gostote strežnika in zahtev glede zmogljivosti. Hlajenje neposredno na čip je idealno za podatkovne centre s koncentriranimi toplotnimi obremenitvami, medtem ko potopno hlajenje ponuja izjemno zmogljivost hlajenja za okolja z visoko gostoto. Toplotni izmenjevalniki na zadnjih vratih zagotavljajo stroškovno učinkovito, razširljivo rešitev za podatkovne centre, ki želijo izboljšati učinkovitost hlajenja brez večjih sprememb infrastrukture.
Navsezadnje lahko uvedba prave rešitve za tekoče hlajenje vodi do znatnih operativnih prihrankov in zagotovi, da bo vaš podatkovni center ostal učinkovit, zanesljiv in pripravljen na izpolnjevanje naraščajočih zahtev AI in aplikacij za velike podatke.
Pogosto zastavljena vprašanja (FAQ)
Kaj je hlajenje neposredno na čip (DTC)?
DTC hlajenje vključuje pretok tekočine neposredno preko strežniških čipov, kot so CPE ali GPE v sistemu z zaprto zanko, ki učinkovito odstranjuje toploto.
Ali je potopno hlajenje varno za strežnike?
Da, potopno hlajenje uporablja neprevodne tekočine za zagotavljanje varnosti elektronskih komponent, kar omogoča, da so strežniki potopljeni neposredno v tekočino.
Kakšna je razlika med RDHx in tradicionalnim zračnim hlajenjem?
Sistemi RDHx neposredno hladijo vroč zrak, ki izhaja iz strežnikov, medtem ko se tradicionalno zračno hlajenje opira na kroženje zraka in sisteme HVAC za hlajenje.
Ali lahko tekoče hlajenje prihrani stroške energije podatkovnega centra?
Da, tekočinsko hlajenje je na splošno učinkovitejše od zračnega, kar lahko sčasoma privede do znatnih prihrankov energije.
Ali vsi strežniki podpirajo potopno hlajenje?
Vsi strežniki niso zasnovani za potopno hlajenje, zato je pomembno, da se pred izvedbo posvetujete s proizvajalci strojne opreme glede združljivosti.
Kakšna je življenjska doba tekočinskega hladilnega sistema?
Sistemi tekočega hlajenja lahko ob pravilnem vzdrževanju zdržijo več let in zaradi zmanjšane obrabe komponent pogosto preživijo tradicionalne metode zračnega hlajenja.