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数据中心液体冷却市场升温 市场部署情况分析

2020-06-13 12:37 次阅读

为了满足人工智能、物联网和边缘计算等技术的需求,数据中心比以往任何时候都更密集,每个机架消耗的电量更多。能源消耗的增加给企业带来了新挑战—如何确保服务器散热。

CPU和服务器领域的最新发展来看,数据中心液体冷却可能是解决办法。处理单元对电源的需求不断增加,现在大多数数据中心都需要新的机架密度。对于需要部署更多尖端处理技术的IT部门而言,这可能是一个障碍。

Hyve Solutions公司技术副总裁Jayarama Shenoy说:“在某些时候,空气冷却并不是最佳解决方案。你可以冷却某些东西,但是有时候会影响效率–从空气冷却所需的功率来看。液体冷却的主要好处是可以帮助我们支持最先进的CPU或加速器技术。”

Shenoy指出,数据中心主要使用三种主要的液体冷却:闭环液体冷却、水基冷却和液体浸没冷却。这些技术使用电介质液体或水将服务器的热量带走,企业可以在单个服务器级别上使用直接芯片冷却产品。

基于液体的冷却技术可以更有效地传导热量,特别是对于每个机架高达30至40 kw的高密度机架或使用GPU的情况。专家表示,随着越来越多的IT部门希望使用基于GPU的服务器和高密度机架,数据中心液体冷却技术的部署将会增长。

液体冷却还可以节省成本,特别是在数据中心具有高功率输出或需要大量能量运行的情况下。

联想高性能计算(HPC)和AI执行总监Scott Tease说道:“例如在高昂电力成本的国家:他们将水冷却视为降低电费的一种方法。因为每千瓦时费用高昂,所以只要降低总千瓦数,就可以节省相当多的钱。”

随着IT部门增加数据中心内风扇的使用,噪音是另一个因素。对于风扇,有时候管理员在数据中心时必须佩戴听力保护装置。而使用液体冷却时,噪音会大大降低,从而可以防止管理员听力受损。

数据中心液体冷却部署情况

HPC部门通常都会使用液体冷却,Tease估计,在2020年,至少有70%的HPC系统采用液体冷却。现在,IT团队对非HPC系统的部署很感兴趣。

Vertiv公司热能和数据中心副总裁Steve Madara指出,对于服务器而言,每个机架的平均能量输出约为8至10 kw,这在空气冷却技术能力范围内。随着越来越多的IT部门支持AI和机器学习(即使规模很小),他们将需要除风冷之外的其他技术来满足这些高密度机架的需求。

Shenoy说,数据中心液体冷却的部署率取决于技术类型。而且,某些液体冷却系统比其他系统更为成熟。

闭环液体冷却可能会很昂贵,但是对于关键的用例来说,成本通常是合理的,这巩固了该技术在整个行业中的部署率。

由于企业担心在IT基础设施附近放置水带来挑战,使用设施用水冷却基础设施始终只占市场的一小部分。

另外,液浸冷却是一种较新的技术,目前处于早期采用阶段,它价格昂贵且存在维护障碍。

冷却基础设施变化带来挑战

IT团队必须为液体冷却设备采用新的管理框架;传统的空气冷却选项具有可用性和维护优势。

对于基于空气的冷却,IT部门在维护方面具有更大的灵活性,并且组件更易于维护。这具有很大的积极意义,尤其是如果IT团队每三到五年更新一次设备。

Madara称:“风冷设置真的很容易。我将一台服务器换成另一台服务器,就会冷却,而数据中心并没有发生太多真正改变。大多数困难在于,更换当前的基础设施,以及弄清楚如果我更换基础设施来支持液体冷却,那么在3年、4年或5年更新设备时我将继续使用这相同基础设施吗?”

另外,液体冷却系统可能会引起供应商锁定问题。由于IT团队使用多个供应商提供服务器硬件,因此他们必须考虑其数据中心硬件支持哪些液体冷却选项。

Super Micro Computer公司现场应用工程高级副总裁Vik Malyala表示,在典型的免费风冷设置中,IT团队使用的系统尺寸或机架尺寸都有标准规格,管理员可以简单地插入技术并将电缆布线到机架中,无论服务器厂商如何。

管理员必须查看其所需的液体冷却产品是否可以支持异构数据中心,或者他们必须考虑特定的供应商,尤其是在企业决定使用直接芯片冷却液体的情况下。

IT部门必须确保管理员可以部署液体冷却技术;这种准备工作会带来额外的费用。

Shenoy说:“完全采用液体冷却还意味着你必须支持每个机架60 kw、70 kw或更高的功率密度。为支持更高的功率密度而对数据中心进行改造可能会产生次要成本。”

根据Tease的说法,这也是一个心理障碍。那些熟悉大型机的行业专业人员从事液体冷却技术已有很长时间了,他们可能想知道为什么不早点采用基于液体的冷却,但是有些企业和IT团队对在基础设施附近使用水或液体持谨慎态度。

为了解决这些问题,管理员可以研究使用少量水冷却单个服务器的液体冷却设置,对硬件进行内部测试,考虑使用闭环液体冷却系统,并评估硬件的可维修性和可访问性。

如果IT团队希望完全避免使用水,那么可考虑在电子设备周围使用经过安全认证的冷却剂。

处理能力需求推动液体冷却部署

就数据中心液体冷却的部署而言,IT部门应该尽早研究此技术。对于投资于更高密度服务器机架、更多数据密集型用例和更高处理能力的团队而言,液体冷却是有效运行数据中心的必要条件。

Malyala说:“我认为接下来一两年将是企业如何适应的决定性年份。这个行业正朝着一个方向发展,在这个方向上,在数据中心,冷却器将最终成为常态,而在几年前并非如此。在几年前,我还认为,企业之间将进行合并和协作,以提出提高部署率的技术。”

他表示,IT团队将决定他们是否必须使用液体冷却技术来支持更高密度的机架,或者他们将评估其技术并意识到其服务器不会散发出足够的热量,以证明投资的合理性。

Tease说,新一代处理器和GPU预计在未来两年内问世,届时安装新硬件到传统的风冷服务器中可能是挑战。

“在即将到来的新一代服务器中,你将会看到几乎每个水槽以及所有的设备内都有液体,因为这些部件将产生大量的热量,从而使风扇无法足够快地将热量转移出去。你将需要液体系统来将热量从该零件带走。”

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