以多樣選擇、靈活性和效率應對服務器冷卻挑戰(zhàn)。
戴爾科技持續(xù)“以科技創(chuàng)新推動人類進步”的過程中，亦有障礙拖慢新的解決方案的應用。在數(shù)據(jù)中心層面，人工智能(AI)工作負載便是其中的最典型代表。AI和其他高要求的工作負載須使用最新的GPU和CPU來提供所需的應用性能，這意味著在部署規(guī)劃過程中散熱和功耗問題時常出現(xiàn)。為解決這些問題，戴爾科技的服務器散熱工程團隊多年如一，堅持提供以客戶為中心的戴爾科技智能冷卻(Dell Smart Cooling)創(chuàng)新解決方案，曾于2016年推出早期液冷服務器產(chǎn)品Triton。到2024年，戴爾科技提供的服務器冷卻解決方案包括Verne Global正在使用的Dell DLC3000直接液冷機架、單機架功率高達115千瓦的戴爾科技模塊化數(shù)據(jù)中心等。
當前的冷卻選擇
最新的CPU和GPU對冷卻技術提出了新的要求，戴爾科技的PowerEdge產(chǎn)品組合支持不同的冷卻方式。傳統(tǒng)風冷在應對最新高功率服務器每個機架所產(chǎn)生的熱量時頗顯吃力，客戶也正尋求以更加可持續(xù)且低功耗的方式運營數(shù)據(jù)中心。因此，如今的數(shù)據(jù)中心冷卻方式和策略應能滿足客戶日益增長的多種冷卻需求。
在構建數(shù)據(jù)中心冷卻環(huán)境時最常用的技術包含以下幾種：
· 直接液冷(DLC)使用冷板與CPU和GPU等內(nèi)部服務器元件直接接觸;然后依靠液體來冷卻冷板并將熱量從處理器中傳遞出去。
· 行內(nèi)冷卻解決方案設計用于部署在數(shù)據(jù)中心機架旁的通道中，以冷空氣進行冷卻并將其分配到精確位置。
· 背門散熱(RDHx)通過安裝在服務器機架后部的液冷式熱交換器捕獲服務器排出的熱空氣中的熱量。
· 封閉式冷卻指的是將熱氣封閉、冷卻并循環(huán)，所有環(huán)節(jié)均與數(shù)據(jù)中心的任何其它冷卻空氣完全隔離。
每種冷卻技術支持的機架熱密度和效率不同，為客戶提供了多樣的冷卻方案匹配實際需求。這些解決方案的部署位置從單機架到多通道不等。結合行或機架封閉結構，行內(nèi)冷卻器可100%捕獲機架上IT設備所產(chǎn)生的熱量。如此一來，數(shù)據(jù)大廳內(nèi)的空調部署就只需照顧到工作人員即可。RDHx同樣也能捕獲IT設備所產(chǎn)生的全部熱量，用于機架上的設施水，并同時調節(jié)空間內(nèi)的空氣。由于這種空調式的功能，RDHx中設施水的水溫必須比使用行內(nèi)冷卻器時更低，前者最高約為20℃，而后者最高可達32℃。采取較高的設施水溫，能夠降低冷卻器的運行能耗，這一點雖然可喜，但冷卻方案的整體效率并不止于此。
通過將這些熱量捕獲率可達100%的技術與DLC相結合，IT設備冷卻所需的風扇功率得以降低，進一步提高了效率。
客戶需求與戴爾科技建議的冷卻解決方案
服務器冷卻效率
不同的解決方案和方式在冷卻過程中所消耗的功率也不同。下圖顯示了在冷卻典型的雙CPU服務器機架時不同冷卻方式的年能耗，分別包含了每種冷卻方式的IT能耗和冷卻能耗。IT能耗即包含內(nèi)部風扇在內(nèi)的服務器內(nèi)部能耗總和;冷卻能耗則代表服務器外部的冷卻裝置(如冷卻劑分配單元，CDU和機房空氣處理器，CRAH)和數(shù)據(jù)中心外部的風冷冷卻器的能耗。
不同冷卻方式的能耗
柱狀圖中第一根柱圖表示的是典型數(shù)據(jù)中心的能耗情況，這種數(shù)據(jù)中心使用安裝在數(shù)據(jù)大廳四周的空氣處理器將空氣吹向服務器。接下來，通過采用DLC來冷卻每臺服務器的CPU，可比僅使用周邊空氣處理器進行空氣冷卻節(jié)省約11%的總能耗。而如果用部署于每個機架上的RDHx取代周邊冷卻，則每年可減少16%的能耗，在此基礎上再增加DLC可進一步減少2%的能耗。如上所述，如果將IT部署在帶有行內(nèi)冷卻器的封閉式機柜內(nèi)，則可使用溫度較高的水，這也使得其能耗較周邊空氣處理器減少19%。最后，通過將封閉式冷卻與DLC相結合，相較傳統(tǒng)冷卻機架可降低23%的能耗。
戴爾科技解決方案的優(yōu)勢
市場上有許多可供選擇的冷卻方式。例如一些廠商選擇在其他內(nèi)部服務器組件(如內(nèi)存、網(wǎng)絡接口、存儲等)上使用直接液冷，讓DLC解決方案觸及服務器內(nèi)部的幾乎所有發(fā)熱組件。通常情況下，這類解決方案需要定制化的銅制冷板并在服務器內(nèi)部鋪設額外的管道，使所有組件都與液體接觸。在戴爾科技，昂貴且復雜的銅冷板冷卻方式絕非最佳解決之道，將液體冷卻和空氣冷卻同時加入到混合式服務器冷卻解決方案中則可以給企業(yè)帶來諸多優(yōu)勢：
· 服務器配置的靈活性顯著提高。客戶可自行決定服務器配置(內(nèi)存、PCIe卡、存儲等)，而不必受制于某一種服務器冷板設計。
· 設計中的軟管和接頭數(shù)量大幅減少，降低發(fā)生泄露的概率。
· 現(xiàn)場服務程序簡單，便于更換服務器組件。
· 服務器選擇范圍廣泛。
戴爾科技的混合式冷卻方式復雜性較低，能夠在出現(xiàn)新的和不同的處理器和服務器平臺時更加靈活迅速地為其提供冷卻。
戴爾科技的內(nèi)部模型分析表明，如果低水溫解決方案的設計合理且管理完善，那么“風冷+DLC”混合冷卻部署方式的冷卻能耗僅比其他一些廠商使用的“全冷板冷卻方式”高出3%-4%，并能夠帶來上述優(yōu)勢1。
充分利用新一代智能冷卻技術
戴爾科技延續(xù)其開放靈活的冷卻策略，為客戶提供具有多種選擇，而非“一刀切”的冷卻方式。目前，這些先進的數(shù)據(jù)中心冷卻方式正在從高性能計算集群向主流部署發(fā)展，為支持AI和其他高強度工作負載的下一代頂尖性能服務器提供助力。戴爾科技的智能冷卻解決方案已幫助許多PowerEdge客戶提高了服務器的整體冷卻能力、能效和可持續(xù)性。
