Σε λίγο, δεν θα είστε σε θέση να δροσίσετε την υπολογιστής-κατηγορία ΚΜΕ, GPUs, και άλλοι επιταχυντές, όπως FPGA, χρησιμοποιώντας τη ροή αέρος μόνο. Αυτός είναι σύμφωνα με τους μηχανικούς από τη Microsoft, μια επιχείρηση που ακριβώς πέρυσι είπε ότι η υγρή ψύξη δεν ήταν πουθενά κοντά σε πρακτικό για τα κέντρα δεδομένων.
«Τι προσπαθούμε να κάνουμε εδώ είναι προετοιμάζει τη βιομηχανία μας για την εμφάνιση των liquid-cooled τσιπ,» Husam Alissa, ένας ανώτερος μηχανικός με την ομάδα ανάπτυξης προόδου κέντρων δεδομένων της Microsoft, που λέεται σε μια παρουσίαση κατά τη διάρκεια του OCP που η σφαιρική Σύνοδος Κορυφής το Μάιο, κράτησε ουσιαστικά. «Θα απαιτήσουν την υγρή ψύξη. Έτσι, η προσπάθειά μας είναι εδώ να ευθυγραμμίσει με OCP, και να καταστήσουμε την προσαρμογή στην υγρή ψύξη πιό άνευ ραφής.»
OCP, ή ανοικτός υπολογίζει το πρόγραμμα, είναι η προσπάθεια Facebook, Goldman Sachs, και μερικές άλλες που προωθούνται το 2011 για να παλεψουν τον έλεγχο του τρόπου το υλικό κέντρων δεδομένων τους και η υποδομή σχεδιάζεται – και διατιμημένος – μακρυά από τις επιχειρήσεις που ήταν τότε αγορά «κατέχοντες υπεύθυνη θέση» (συμπαθεί της Dell, του HP, ή της Cisco) και είχαν πάρει χρησιμοποιημένες στην κλήση των πυροβολισμών.
Η Microsoft ήταν ακριβώς ένας από έναν μεγάλο αριθμό συμμετεχόντων Συνόδων Κορυφής OCP — οι συνεισφέροντες στο OCP προώθησαν το υποπρόγραμμα λύσεων ψύξης (ACS) — ποιος κατόρθωσε να εξελίξει τα liquid-cooled προγράμματά τους από κάτι που μοιάζει με την πλάτη υδραργύρου προγράμματος προτού ήταν ασφαλές να προωθηθούν οι αστροναύτες σε περισσότεροι όπως απόλλωνα μετά από τρία ή τέσσερα επιτυχή touchdowns. Από το 2016, η Microsoft έχει λειτουργήσει στο πρόγραμμα Olympus, μια προσπάθεια να καθαριστούν τα πλαίσια και οι τύποι των κεντρικών υπολογιστών που χτίζονται για ένα hyperscale καλύπτουν όπως κυανό.
Τώρα, οι ηγέτες OCP όπως τη Microsoft και Facebook, και άλλα μέλη υποομάδας ACS, εστιάζουν στους νέους τρόπους να διατηρηθεί η θερμική σταθερότητα των επεξεργαστών, των επιταχυντών, και των τμημάτων αποθήκευσης.
Το μέλλον, στη βρύση
Το «υβριδικό υγρό που δροσίζει» ετοποθέτησε όπισθεν χαρακτηριστικά τα αερόψυκτα συστήματα με τα προσαρτήματα που παραδίδουν των εύκαμπτων σωλήνων υγρών (συμπεριλαμβανομένου H2O αλλά πρόσφατα επίσης των νέων κατηγοριών κατασκευασμένων ρευστών, που συλλαμβάνεται αρχικά για την καθυστέρηση πυρκαγιάς) άμεσα μέσω και επάνω στα σφραγισμένα συνημμένα γύρω από τα τσιπ σιλικόνης. Εάν ποια Alissa που περιγράφεται σύντομα έρχεται να περάσει, μια νέα κατηγορία εύκαμπτης καυτής και κρύας διοχέτευσης με σωλήνες, που χρησιμοποιεί τις συνδέσεις «τυφλών συντρόφων» (genderless ένας-θραύση), θα διοχετευθεί παράλληλα με Ethernet και τα ηλεκτρικά καλώδια.
Στην εισερχόμενη πλευρά του κυκλώματος θα είναι ένα διηλεκτρικό ρευστό – όχι ποτίστε, και όχι ορυκτέλαιο. Θα διοχετευθεί με σωλήνες σε μια περίφραξη που περιβάλλει τα κρίσιμα συστατικά — ίσως ένα μέσου μεγέθους κιβώτιο για τη μητρική κάρτα, ίσως ακριβώς μια μικρή περίπτωση κοσμημάτων για τα μεμονωμένα τσιπ. Εκεί, το ρευστό θα έρθει σε σημείο βρασμού. Κατόπιν η εξερχόμενη πλευρά του κυκλώματος θα διοχετεύσει με σωλήνες τον ατμό μακριά σε μια περίφραξη που συλλαμβάνει τη θερμότητα, επαν-συμπυκνώνει τον ατμό πίσω στο ρευστό, και αρχίζει ολόκληρη τη διαδικασία πάλι.
Τα ράφια κεντρικών υπολογιστών κυκλοφορούν ήδη τον αέρα. Δεν είναι πρακτικό, να φανταστεί αποδεικνύεται, τους στις συσκευές που κυκλοφορούν το νερό αντ' αυτού. Εκτός αν πηγαίνετε η διαδρομή πλήρης-βύθισης, η ροή αέρος και η ροή του ρευστού πρέπει να συνυπάρξουν. Οι μηχανικοί που συμβάλλουν σε OCP ψάχνουν τις αποδοτικότητες, τρόποι στους οποίους και οι δύο ροές ωφελούνται παρά να εμποδιστεί ο ένας άλλος: «αεροκίνητο υγρό που δροσίζει» (AALC).
Είναι επάνω ενάντια σε ένα ρολόι που μπορούν να ακούσουν τη σημείωση αλλά δεν μπορούν να δουν. Η Alissa της Microsoft προειδοποίησης που γίνεται δεν εμφανίζεται πλέον αμφισβητήσιμη: Σύντομα, θα υπάρξουν τσιπ που δεν μπορούν να είναι αερόψυκτα. Δεν είχε υπάρξει μια πανδημία, ο χρόνος άφιξής τους θα ήταν ευκολότερος να υπολογίσει.
Δεδομένου ότι ο Phillip Tuma, ένας ειδικός ανάπτυξης εφαρμογών με το τμήμα λύσεων υλικών ηλεκτρονικής της 3M, είπε στους συμμετέχοντες OCP, η αναδυόμενη αφθονία υγρών μεθόδων ψύξης μπορεί να ταξινομηθεί χρησιμοποιώντας τέσσερα χαρακτηριστικά (για ένα θεωρητικό σύνολο 31 ποικιλιών):
- Τρόπος μεταφοράς θερμότητας. Ένα μονοφασικό σύστημα στηρίζεται στους φυσικούς παράγοντες, όπως το γεγονός ότι η θερμότητα αυξάνεται, για να αφαιρέσει τη θερμότητα από μια περιοχή, ενώ ένα διφασικό σύστημα ενσωματώνει χαρακτηριστικά έναν μηχανισμό που διαιρεί την υγρή ροή σε εισαγωγή και την εκροή.
- Τρόπος μεταφοράς. Σε ένα διφασικό σύστημα, αυτό καθορίζει εάν η ώθηση για τη ρευστή ροή είναι ένας ενεργός μηχανισμός, όπως μια αντλία, ή ένα ενεργητικός ένα, όπως ένα κρύο πιάτο.
- Μέθοδος συγκράτησης. Σε ένα σύστημα πλήρης-βύθισης (βρείτε πιό πρόσφατος βαθύς ότι μας βουτά – εκτάριο! – στη βύθιση εδώ), όλα οι κεντρικοί υπολογιστές ή τα πλαίσια κεντρικών υπολογιστών σε μια συστάδα εσωκλείονται σε μια ενιαία δεξαμενή. Εναλλακτικά, ένας ενιαίος κεντρικός υπολογιστής μπορεί να εσωκλειστεί σφραγισμένη clamshell. Ή, σε ένα σχέδιο AALC, η σφραγισμένη μισό-Shell μπορεί να περιβάλει ένα ενιαίο τσιπ, είτε που εξοπλίζεται με έναν παθητικό heatsink είτε που ντύνεται με ένα είδος κεραμικού (μη ασημένια κόλλα) που προωθεί να βράσει, σαν μια επιφάνεια οδών μια καυτή θερινή ημέρα.
- Ρευστή χημεία. Ένα ρευστό υδρογονανθράκων είναι όπως ένα ορυκτέλαιο αλλά ιδιαίτερα καθαρισμένος και καθαρίζεται. Σε αντίθεση, ένα fluorocarbon ρευστό κατασκευάζεται, όπως μια πυρκαγιά - καθυστερών, και δεν συμπεριφέρεται όπως ένα πετρέλαιο. Και οι δύο κατηγορίες έχουν τα χαμηλότερα σημεία βρασμού από το νερό, και οι δύο απαιτούν το σταθερό φιλτράρισμα για να αφαιρέσουν τις ακαθαρσίες, όπως το νερό σε ένα ενυδρείο.
Το μεθάνιο είναι ένας υδρογονάνθρακας, και όπως ο καθένας με μια υπαίθρια σχάρα ξέρει, είναι ιδιαίτερα εύφλεκτος. Στη θερμοκρασία δωματίου, είναι ένα αέριο, το οποίο το αποκλείει από τη χρήση στη βύθιση. Αυτό που καθιστά τους υδρογονάνθρακες χρησιμοποιημένους στα δροσίζοντας πετρέλαια προϊόντων ασφαλέστερα από το μεθάνιο ή εξάνιο (μόνο «καύσιμος»), εν λόγω Tuma, έχει τους αριθμούς άνθρακα 10 ή μεγαλύτερος. «Ανεβαίνοντας από εκεί τρέχετε τελικά στα πετρέλαια που είναι απλά πάρα πολύ ιξώδη για να είναι pumpable και χρήσιμα για τη βύθιση,» αυτός παρατηρήσατε.
Περιπτωσιολογικές μελέτες
Για τα υβριδικά συστήματα AACS που πιστοποιούνται στα περιβάλλοντα κέντρων δεδομένων, θα πρέπει να ταξινομηθούν. Με αυτό το στόχο, ο μηχανικός Jessica Gullbrand της Intel πρόσφερε ένα αρκετά απλό σχέδιο. Αρχίζει με μια «υβριδική βασική» διαμόρφωση συστατικής ψύξης: πρώτιστα η εισαγωγή των νερό-εμποτισμένων κρύων πιάτων σε ένα αερόψυκτο πλαίσιο, που έρχεται σε επαφή με μόνο τα υψηλής ισχύος συστατικά, όπως GPUs ή οι ΚΜΕ. Ένα «υβριδικό ενδιάμεσο» πρότυπο προσθέτει την κρύα επαφή πιάτων σε DIMMs. Εδώ είναι όπου ροή αέρος αρχίζει να μειώνεται σημαντικά, Gullbrand που προειδοποιείται, και πού η υγρή μέθοδος ψύξης πρέπει να αντισταθμίσει προκειμένου να είναι αποτελεσματική.
Τα κρύα πιάτα που έρχονται σε επαφή με άλλο εξοπλισμό, όπως οι σειρές αποθήκευσης, θα ήταν κατάλληλα το σύστημα ως «υβρίδιο προηγμένο.» Μόλις η ροή αέρος είναι εντελώς περιορισμένη ή δεν διαδραματίζει πλέον έναν ρόλο στην ψύξη, το σύστημα δεν μπορεί να ταξινομηθεί ως «υβρίδιο.» Τα ράφια μπορούν να ταξινομηθούν χωριστά, σύμφωνα με τη συμβολή της Intel στις προτάσεις, ανάλογα με εάν περιλαμβάνουν τους ανταλλάκτες θερμότητας στο μέτωπο ή το οπίσθιο τμήμα.
Πόσο αυτού του σχεδίου ταξινόμησης είναι για τους μηχανικούς κέντρων δεδομένων και τους επαγγελματίες πιστοποίησης, και πόσο θα είναι για τους επαγγελματίες διαχείρησης κινδύνων; Θα μπορούσαν τα ασφαλιστικά adjustors, παραδείγματος χάριν, να υπολογίσουν εκ νέου τον κίνδυνο χρησιμοποιώντας ποικίλες νέες μεταβλητές, όπως η πιθανότητα της διαρροής;
Θέτουμε το ερώτημα σε Gullbrand της Intel. «Δεν έχουμε διευκρινίσει στα [έγγραφα απαιτήσεων] συγκεκριμένα τι πρέπει να καταγραφεί στους σεβασμούς στη διαχείρηση κινδύνων,» αυτή αποκριθήκαμε. «Έχουμε αναφέρει μερικά πράγματα που πρέπει να εξεταστούν. Τι κάνετε, παραδείγματος χάριν, εάν έχετε ένα ατύχημα ή μια διαρροή; Εάν υπάρχει ένα χύσιμο, πώς θα χειριζόσαστε αυτό; Να έχε εκείνες τις διαδικασίες σε ισχύ, φυσικά, πριν από κάτι συμβαίνει.»
Έτσι, μπορεί να υπάρξει την ύπαρξη ένα τμήμα διαχείρησης κινδύνων στα τελικά έγγραφα απαιτήσεων του OCP για τα συστατικά όπως τα κρύα πιάτα «για να σιγουρευτεί τους ανθρώπους εξετάζει λεπτομερώς τις λύσεις,» Gullbrand εν λόγω.
Υβριδικοί βασικός και ενδιάμεσος
Η διαμόρφωση ψύξης απλούστερων υβριδίων, όπως προβλέπεται από τη Microsoft και τους μηχανικούς κέντρων δεδομένων Facebook, αρχίζει με τη σύνδεση ενός ανταλλάκτη θερμότητας (HX) στο οπίσθιο τμήμα του ραφιού. Είναι ένα τμήμα του Μπόλτον που περιλαμβάνει μια σειρά πέντε ανεμιστήρων 280mm που παράγουν μέχρι 4.800 κυβικά πόδια ανά λεπτό (CFM) της ροής αέρος. Θα περιελάμβανε επίσης τη θερμοκρασία και πίεσης αέρα όργανα ελέγχου, και τα επί του σκάφους αισθητήρων.
Σαν Alissa που εξηγείται, μια δεξαμενή και μια αντλώντας μονάδα (RPU) παίρνουν τη θέση μερικών τμημάτων ροών αέρος σε ένα ράφι, συχνά εκείνοι που εγκαθίστανται στο κατώτατο σημείο. Έχει χωρίσει από το HX, καθιστώντας ολόκληρο το σύστημα πιό μορφωματικό και ευκολότερο να διατηρήσει και να επισκευάσει. Εναλλακτικά, εάν το διάστημα είναι διαθέσιμο, το HX μπορεί να εγκατασταθεί το ίδιο στο ράφι.
«Επομένως, η μερίδα υγρός--αέρα αυτής της λύσης γίνεται εύκαμπτη και μπορεί να βελτιστοποιηθεί για την απόδοση ή την περίπτωση τελικής χρήσης,» Alissa εν λόγω. «Και το RPU, όντας η πλήμνη της λύσης, μπορεί να τυποποιηθεί και να βελτιστοποιηθεί, και να σχεδιαστεί επίσης για τη διαλειτουργικότητα για να επιτρέψει στους πολλαπλάσιους προμηθευτές λύσης για να υποστηρίξει αυτό το προϊόν.»
Οι μηχανικοί των Κάλγκαρι-βασισμένων στον συστημάτων CoolIT είναι κατά ένα μεγάλο μέρος αρμόδιοι για το σχέδιο του RPU, το οποίο, σύμφωνα με τις λύσεις της επιχείρησης hyperscale διευθυντής έκκεντρο Turner, προέκυψε από μια περιπτωσιολογική μελέτη που περιλαμβάνει ράφι-βασισμένη στον την στο CHX80 υγρός--υγρή δροσίζοντας μονάδα διανομής του (CDU). Εκεί, ένα ράφι δροσίστηκε χρησιμοποιώντας ποικίλα κρύα πιάτα κάνοντας τη απευθείας επαφή με τα καυτά συστατικά και εμποτίστηκε με το υγρό μέσω της προσθήκης ενός κλειστού υγρού βρόχου.
Για τη μελέτη καινούργιων περιπτώσεων (που απεικονίζεται ανωτέρω), η θερμότητα που απορροφήθηκε από τα κρύα πιάτα εξαντλήθηκε από το HX μετά από να περάσει μέσω του ρεύματος αέρα που παραδίδεται στα άλλα συστατικά στο σύστημα στην κανονική μόδα. Το CHX80 βελτιστοποιήθηκε αρχικά για το στενότερο ανοικτό ράφι OCP το τύπο 19 ίντσας, με μια προαιρετική σύνδεση πιάτων προσαρμοστών για τα μεγαλύτερα μεγέθη.
«Να υποστηρίξει τη διαλειτουργικότητα μεταξύ των προμηθευτών, τυποποίηση για τις ηλεκτρικές και υγρές διεπαφές απαιτείται,» εξήγησε το Turner, λέγοντας κάτι που σε τρία έτη " - ο χρόνος μπορεί πολύ καλά να εννοηθεί. «Αυτό περιλαμβάνει όχι μόνο τον τύπο συνδετήρα αλλά και τις θέσεις, για να σιγουρευτεί ακριβώς δεν υπάρχει καμία συντριβή με οποιαδήποτε άλλαδήποτε συστατικά στο σύστημα, και όταν ανταλλάσσετε έξω τα συστατικά, δεν τρέχετε απότομα στο μήκος καλωδίων ή σωλήνων.»
Είναι ακόμα ένα αερόψυκτο ράφι, έτσι να συλλάβει πώς να τοποθετήσει όπισθεν ένα υπάρχον ράφι δεν είναι ένα τέτοιο τέντωμα. Και το υγρό σχετικό μπορεί να είναι κανονικό νερό, αν και δεν πρέπει να προέλθει άμεσα από την παροχή νερού δυνατότητας. Ακόμα, οι Fernandes συμμετέχοντες, υγρό κάνουν όλη τη διαφορά.
«Εκτενής δοκιμή αυτής της ράφι-ισόπεδης οργάνωσης που περιλαμβάνει τα έλκηθρα GPU που παρουσιάζονται [ότι] για ένα δεδομένο ποσοστό ροών αέρος, αυτή η υγρή λύση ψύξης κλειστών βρόγχων παραδίδει πολλή υπόσχεση υπό μορφή 50 τοις εκατό υψηλότερης υποστήριξης κατανάλωσης ισχύος, σε σύγκριση με την αρχική αερόψυκτη λύση,» θερμικός μηχανικός John Fernandes Facebook εν λόγω. «Εντούτοις, η περαιτέρω βελτίωση στην ψύξη των συστατικών θα μπορούσε να ωθήσει αυτές τις προβολές ακόμα περαιτέρω.»
Υβρίδιο προηγμένο
Η επίδειξη που μπορεί να είχε φυσήξει τις πόρτες από την ολόκληρη διάσκεψη OCP (μαζί με οποιουσδήποτε ενσωματωμένους ανταλλάκτες θερμότητας) παραδόθηκε μέσω ενός βίντεο από μια επιχείρηση αποκαλούμενη ZutaCore.
Το σχέδιο, που αναπτύσσεται σε συνεργασία με τον κατασκευαστή Rittal ραφιών, περιλαμβάνει τον εξοπλισμό της οπίσθιος-πόρτας HX με ένα διφασικό υγρό σύστημα έγχυσης που διηλεκτρικό ρευστό αντλιών μέσω ενός σωλήνα κολπίσκων 4mm σε μια αίθουσα άμεσα πέρα από το τσιπ, του οποίου heatsink έχει αφαιρεθεί. Εκεί, το ρευστό βράζει ορατά, και οι φυσαλίδες ατμού φέρνουν τη θερμότητα μακριά μέσω ενός σωλήνα εξόδου 6mm σε μια πολλαπλή ουσία-διανομής. Από εκεί, ο ατμός περνούν μέσω σε μια μονάδα απόρριψης θερμότητας (HRU).
«Το HRU περιέχει τους ανεμιστήρες που φυσούν τον αέρα κρύος-διαδρόμων πέρα από έναν συμπυκνωτή, αναγκάζοντας τον ατμό για να σταματήσουν τη θερμότητά του και να συμπυκνώσουν πίσω σε ένα υγρό,» εξήγησε στο διευθυντή ZutaCore της διαχείρισης προϊόντος Timothy Shedd. «Μια αντλία έπειτα σύρει ότι υγρό έξω και το ωθεί πίσω στους εξατμιστήρες, όπου ο κύκλος αρχίζει πάλι.»
Στο κέντρο ZutaCore το σχέδιο είναι ένα μέρος (που απεικονίζεται ανωτέρω) που αντικαθιστά ενός τσιπ heatsink. Έχει καλέσει έναν «ενισχυμένο εξατμιστήρα σχηματισμού φύτρων,» ή ENE. Το δροσερό υγρό αντλείται σε μια αίθουσα, όπου η θερμότητα από το τσιπ το φέρνει σε σημείο βρασμού. Εκείνος ο ατμός τραβιέται μέσω των εξατμιστήρων σε έναν αερόψυκτο συμπυκνωτή. Επειδή η αίθουσα είναι τόσο μικρή, και η ροή είναι τόσο σταθερή, οι αξιώσεις Rittal, μια υγρή ροή ακριβώς 140mm ανά λεπτό είναι σε θέση της ψύξης 400W.
Είναι μετρήσεις όπως αυτό που αναγκάζουν τους μηχανικούς και τους επιστήμονες για να υποστηρίξουν υπέρ της εγκατάλειψης το μετρικού με τον οποίο η βιομηχανία αξιολογεί αυτήν την περίοδο τη δύναμη κεντρικών υπολογιστών και κέντρων δεδομένων, στα πλαίσια αυτό που πρέπει για να τους δροσίσει.
«Αυτό το περιβάλλον είναι απολύτως διαφορετικό από ένα αερόψυκτο περιβάλλον,» δηλωμένο Jimil Shah, ένας μηχανικός ανάπτυξης εφαρμογών με τη 3M, η της οποίας μυριάδα των προϊόντων περιλαμβάνει τα δροσίζοντας υγρά. «Με αερόψυκτο, θα μιλάτε για την πυκνότητα ραφιών ανά τετραγωνικό μέτρο. Αλλά εδώ, μιλάμε για το κιλοβάτ-ανά-λίτρο.»
Εάν εκείνη η προβολή έρχεται περίπου καθώς υγρή ψύξη γίνεται αναπόφευκτη (τουλάχιστον από τη Microsoft και τον υπολογισμό Facebook), κατόπιν είναι εδώ η νέα βασική γραμμή, η ευγένεια Rittal και το ZutaCore μας: 0,35 kW/liter. Αυτός είναι εάν σχηματισμός φύτρων — μια νέα λέξη για το κέντρο δεδομένων ιδιωματικό — θα μπορούσε να δροσίσει όλα.