為了滿足人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計(jì)算等技術(shù)的需求，數(shù)據(jù)中心比以往任何時(shí)候都更密集，每個(gè)機(jī)架消耗的電量更多。能源消耗的增加給企業(yè)帶來了新挑戰(zhàn)—如何確保服務(wù)器散熱。

從CPU和服務(wù)器領(lǐng)域的最新發(fā)展來看，數(shù)據(jù)中心液體冷卻可能是解決辦法。處理單元對(duì)電源的需求不斷增加，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都需要新的機(jī)架密度。對(duì)于需要部署更多尖端處理技術(shù)的IT部門而言，這可能是一個(gè)障礙。

Hyve Solutions公司技術(shù)副總裁Jayarama Shenoy說：“在某些時(shí)候，空氣冷卻并不是最佳解決方案。你可以冷卻某些東西，但是有時(shí)候會(huì)影響效率–從空氣冷卻所需的功率來看。液體冷卻的主要好處是可以幫助我們支持最先進(jìn)的CPU或加速器技術(shù)。”

Shenoy指出，數(shù)據(jù)中心主要使用三種主要的液體冷卻：閉環(huán)液體冷卻、水基冷卻和液體浸沒冷卻。這些技術(shù)使用電介質(zhì)液體或水將服務(wù)器的熱量帶走，企業(yè)可以在單個(gè)服務(wù)器級(jí)別上使用直接芯片冷卻產(chǎn)品。

基于液體的冷卻技術(shù)可以更有效地傳導(dǎo)熱量，特別是對(duì)于每個(gè)機(jī)架高達(dá)30至40 kw的高密度機(jī)架或使用GPU的情況。專家表示，隨著越來越多的IT部門希望使用基于GPU的服務(wù)器和高密度機(jī)架，數(shù)據(jù)中心液體冷卻技術(shù)的部署將會(huì)增長(zhǎng)。

液體冷卻還可以節(jié)省成本，特別是在數(shù)據(jù)中心具有高功率輸出或需要大量能量運(yùn)行的情況下。

聯(lián)想高性能計(jì)算（HPC）和AI執(zhí)行總監(jiān)Scott Tease說道：“例如在高昂電力成本的國(guó)家：他們將水冷卻視為降低電費(fèi)的一種方法。因?yàn)槊壳邥r(shí)費(fèi)用高昂，所以只要降低總千瓦數(shù)，就可以節(jié)省相當(dāng)多的錢。”

隨著IT部門增加數(shù)據(jù)中心內(nèi)風(fēng)扇的使用，噪音是另一個(gè)因素。對(duì)于風(fēng)扇，有時(shí)候管理員在數(shù)據(jù)中心時(shí)必須佩戴聽力保護(hù)裝置。而使用液體冷卻時(shí)，噪音會(huì)大大降低，從而可以防止管理員聽力受損。

數(shù)據(jù)中心液體冷卻部署情況

HPC部門通常都會(huì)使用液體冷卻，Tease估計(jì)，在2020年，至少有70%的HPC系統(tǒng)采用液體冷卻。現(xiàn)在，IT團(tuán)隊(duì)對(duì)非HPC系統(tǒng)的部署很感興趣。

Vertiv公司熱能和數(shù)據(jù)中心副總裁Steve Madara指出，對(duì)于服務(wù)器而言，每個(gè)機(jī)架的平均能量輸出約為8至10 kw，這在空氣冷卻技術(shù)能力范圍內(nèi)。隨著越來越多的IT部門支持AI和機(jī)器學(xué)習(xí)（即使規(guī)模很小），他們將需要除風(fēng)冷之外的其他技術(shù)來滿足這些高密度機(jī)架的需求。

Shenoy說，數(shù)據(jù)中心液體冷卻的部署率取決于技術(shù)類型。而且，某些液體冷卻系統(tǒng)比其他系統(tǒng)更為成熟。

閉環(huán)液體冷卻可能會(huì)很昂貴，但是對(duì)于關(guān)鍵的用例來說，成本通常是合理的，這鞏固了該技術(shù)在整個(gè)行業(yè)中的部署率。

由于企業(yè)擔(dān)心在IT基礎(chǔ)設(shè)施附近放置水帶來挑戰(zhàn)，使用設(shè)施用水冷卻基礎(chǔ)設(shè)施始終只占市場(chǎng)的一小部分。

另外，液浸冷卻是一種較新的技術(shù)，目前處于早期采用階段，它價(jià)格昂貴且存在維護(hù)障礙。

冷卻基礎(chǔ)設(shè)施變化帶來挑戰(zhàn)

IT團(tuán)隊(duì)必須為液體冷卻設(shè)備采用新的管理框架;傳統(tǒng)的空氣冷卻選項(xiàng)具有可用性和維護(hù)優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于基于空氣的冷卻，IT部門在維護(hù)方面具有更大的靈活性，并且組件更易于維護(hù)。這具有很大的積極意義，尤其是如果IT團(tuán)隊(duì)每三到五年更新一次設(shè)備。

Madara稱：“風(fēng)冷設(shè)置真的很容易。我將一臺(tái)服務(wù)器換成另一臺(tái)服務(wù)器，就會(huì)冷卻，而數(shù)據(jù)中心并沒有發(fā)生太多真正改變。大多數(shù)困難在于，更換當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施，以及弄清楚如果我更換基礎(chǔ)設(shè)施來支持液體冷卻，那么在3年、4年或5年更新設(shè)備時(shí)我將繼續(xù)使用這相同基礎(chǔ)設(shè)施嗎？”

另外，液體冷卻系統(tǒng)可能會(huì)引起供應(yīng)商鎖定問題。由于IT團(tuán)隊(duì)使用多個(gè)供應(yīng)商提供服務(wù)器硬件，因此他們必須考慮其數(shù)據(jù)中心硬件支持哪些液體冷卻選項(xiàng)。

Super Micro Computer公司現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程高級(jí)副總裁Vik Malyala表示，在典型的免費(fèi)風(fēng)冷設(shè)置中，IT團(tuán)隊(duì)使用的系統(tǒng)尺寸或機(jī)架尺寸都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，管理員可以簡(jiǎn)單地插入技術(shù)并將電纜布線到機(jī)架中，無論服務(wù)器廠商如何。

管理員必須查看其所需的液體冷卻產(chǎn)品是否可以支持異構(gòu)數(shù)據(jù)中心，或者他們必須考慮特定的供應(yīng)商，尤其是在企業(yè)決定使用直接芯片冷卻液體的情況下。

IT部門必須確保管理員可以部署液體冷卻技術(shù);這種準(zhǔn)備工作會(huì)帶來額外的費(fèi)用。

Shenoy說：“完全采用液體冷卻還意味著你必須支持每個(gè)機(jī)架60 kw、70 kw或更高的功率密度。為支持更高的功率密度而對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行改造可能會(huì)產(chǎn)生次要成本。”

根據(jù)Tease的說法，這也是一個(gè)心理障礙。那些熟悉大型機(jī)的行業(yè)專業(yè)人員從事液體冷卻技術(shù)已有很長(zhǎng)時(shí)間了，他們可能想知道為什么不早點(diǎn)采用基于液體的冷卻，但是有些企業(yè)和IT團(tuán)隊(duì)對(duì)在基礎(chǔ)設(shè)施附近使用水或液體持謹(jǐn)慎態(tài)度。

為了解決這些問題，管理員可以研究使用少量水冷卻單個(gè)服務(wù)器的液體冷卻設(shè)置，對(duì)硬件進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試，考慮使用閉環(huán)液體冷卻系統(tǒng)，并評(píng)估硬件的可維修性和可訪問性。

如果IT團(tuán)隊(duì)希望完全避免使用水，那么可考慮在電子設(shè)備周圍使用經(jīng)過安全認(rèn)證的冷卻劑。

處理能力需求推動(dòng)液體冷卻部署

就數(shù)據(jù)中心液體冷卻的部署而言，IT部門應(yīng)該盡早研究此技術(shù)。對(duì)于投資于更高密度服務(wù)器機(jī)架、更多數(shù)據(jù)密集型用例和更高處理能力的團(tuán)隊(duì)而言，液體冷卻是有效運(yùn)行數(shù)據(jù)中心的必要條件。

Malyala說：“我認(rèn)為接下來一兩年將是企業(yè)如何適應(yīng)的決定性年份。這個(gè)行業(yè)正朝著一個(gè)方向發(fā)展，在這個(gè)方向上，在數(shù)據(jù)中心，冷卻器將最終成為常態(tài)，而在幾年前并非如此。在幾年前，我還認(rèn)為，企業(yè)之間將進(jìn)行合并和協(xié)作，以提出提高部署率的技術(shù)。”

他表示，IT團(tuán)隊(duì)將決定他們是否必須使用液體冷卻技術(shù)來支持更高密度的機(jī)架，或者他們將評(píng)估其技術(shù)并意識(shí)到其服務(wù)器不會(huì)散發(fā)出足夠的熱量，以證明投資的合理性。

Tease說，新一代處理器和GPU預(yù)計(jì)在未來兩年內(nèi)問世，屆時(shí)安裝新硬件到傳統(tǒng)的風(fēng)冷服務(wù)器中可能是挑戰(zhàn)。

“在即將到來的新一代服務(wù)器中，你將會(huì)看到幾乎每個(gè)水槽以及所有的設(shè)備內(nèi)都有液體，因?yàn)檫@些部件將產(chǎn)生大量的熱量，從而使風(fēng)扇無法足夠快地將熱量轉(zhuǎn)移出去。你將需要液體系統(tǒng)來將熱量從該零件帶走。”