Em breve, você não poderá refrigerar os processadores centrais da servidor-classe, GPUs, e os outros aceleradores, tais como FPGA, usando o fluxo de ar apenas. Isso é de acordo com coordenadores de Microsoft, uma empresa que apenas diga no ano passado que refrigerar de líquido estava em nenhuma parte perto de prático para centros de dados.
“O que nós estamos tentando fazer aqui é preparam nossa indústria para o advento de microplaquetas líquido-de refrigeração,” Husam Alissa, um engenheiro chefe com a equipe de desenvolvimento avançado de Data Center de Microsoft, disse em uma apresentação durante a cimeira global de OCP em maio, guardou virtualmente. “Exigirão refrigerar líquido. Assim, nosso esforço aqui é alinhar com o OCP, e faz a adaptação a refrigerar líquido mais sem emenda.”
OCP, ou o projeto aberto do cálculo, são o esforço Facebook, Goldman Sachs, e algum outro lançou-se em 2011 para atracar-se o controle da maneira seu hardware do centro de dados e a infraestrutura é projetada – e fixado o preço – longe das empresas que eram mercado “encarregados” (os gostos de Dell, de HP, ou de Cisco) e se tinham habituado naquele tempo a chamar os tiros.
Microsoft era apenas uma de uma pletora de participantes de cimeira de OCP — os contribuinte ao OCP avançaram o secundário-projeto refrigerando das soluções (ACS) — quem controlou evoluir seus projetos líquido-de refrigeração de algo que se assemelha ao projeto Mercury para trás antes que estiver seguro lançar astronautas a mais como Apollo após três ou quatro aterrissagens bem sucedidas. Desde 2016, Microsoft tem trabalhado no projeto Olympus, um esforço para refinar o chassi e os fatoras de formulários dos servidores construídos para uma nuvem do hyperscale como azuis celestes.
Agora, os líderes de OCP como Microsoft e Facebook, e outros membros do subgrupo de ACS, estão centrando-se sobre maneiras novas de manter a estabilidade térmica dos processadores, dos aceleradores, e dos componentes do armazenamento.
O futuro, na torneira
“Refrigerar líquido híbrido” adapta sistemas tipicamente refrigerados a ar com anexos que entregam os líquidos (que incluem H2O mas recentemente igualmente as classes novas de líquidos manufaturados, concebidos originalmente para o atraso do fogo) diretamente através das tubulações flexíveis e em cercos selados em torno dos chip de silicone. Se que Alissa descrito logo vem passar, uma classe nova de encanamento quente e frio flexível, usando “conexões do companheiro cego” (a um-pressão genderless), será canalizada ao lado dos ethernet e dos cabos elétricos.
No lado entrante do circuito seja um líquido dielétrico – não água, e não de óleo mineral. Será conduzido aos componentes críticos circunvizinhos de um cerco — talvez uma caixa de tamanho médio para o cartão-matriz, talvez apenas uma caixa pequena para microplaquetas individuais. Lá, o líquido virá a ebulição. Então o lado que parte do circuito conduzirá o vapor fora a um cerco que capture o calor, re-condense o vapor de novo no líquido, e comece o processo inteiro outra vez.
As cremalheiras do servidor já circulam o ar. Não é prático, ele despeja, imaginar convertê-los nos dispositivos que circulam a água pelo contrário. A menos que você for a rota da completo-imersão, o fluxo de ar e o fluxo do líquido devem coexistir. Os coordenadores que contribuem a OCP estão procurando eficiências, as maneiras em que ambos os fluxos se beneficiam um pouco do que obstrui um outro: “refrigerar líquido pneumático” (AALC).
Estão acima contra um pulso de disparo que podem ouvir o tiquetaque mas não podem ver. O Alissa de Microsoft de advertência fez parece já não discutível: Logo, haverá as microplaquetas que não podem ser refrigeradas a ar. Não tinha havido uma pandemia, sua época de chegada estaria mais fácil de calcular.
Como Phillip Tuma, um especialista do desenvolvimento de aplicações com divisão das soluções dos materiais da eletrônica de 3M, disse participantes de OCP, a abundância emergente de métodos refrigerando líquidos pode ser classificado usando quatro características (para um total teórico de 31 variedades):
- Modo da transferência térmica. Um sistema monofásico confia em fatores naturais, tais como o fato de que elevações do calor, para remover o calor de uma área, visto que um sistema bifásico integra tipicamente um mecanismo que divida o fluxo líquido na entrada e na saída.
- Modo da convecção. Em um sistema bifásico, isto determina se o ímpeto para o fluxo fluido é um mecanismo ativo, tal como uma bomba, ou passivo, tal como uma placa fria.
- Método da retenção. Em um sistema da completo-imersão (encontre nosso mergulho profundo mais atrasado – Ha! – em imersão aqui), todos os servidores ou chassi do servidor em um conjunto são encerrados em um único tanque. Alternativamente, um único servidor pode ser encerrado em uma parte superior selada. Ou, em um esquema de AALC, metade-SHELL selado pode encerrar uma única microplaqueta, equipada com um dissipador de calor passivo ou revestida com um tipo de cerâmico (a pasta não de prata) que promove ferver, bem como uma superfície da rua em um dia de verão quente.
- Química fluida. Um líquido do hidrocarboneto é como um de óleo mineral mas é refinado altamente e refina. Pelo contraste, um líquido do fluorocarbon é fabricado, como um fogo - retardador, e não se comporta como um óleo. Ambas as classes têm uns mais baixos pontos de ebulição do que a água, e ambas exigem a filtração constante para remover as impurezas, como a água em um aquário.
O metano é um hidrocarboneto, e como todos com um assado exterior sabe, é altamente inflamável. Na temperatura ambiente, é um gás, que o elimine do uso na imersão. O que faz os hidrocarbonetos usados para produzir os óleos refrigerando mais seguros do que o metano ou o hexano (meramente “combustível "), disseram Tuma, estão tendo números do carbono de 10 ou maior. “Indo acima lá de você eventualmente correr nos óleos que são simplesmente demasiado viscosos ser pumpable e úteis para a imersão,” observou.
Estudos de caso
Para que os sistemas híbridos de AACS sejam certificados em ambientes do centro de dados, deverão ser classificados. Com tal fim, o coordenador Jessica Gullbrand de Intel ofereceu um esquema razoavelmente simples. Começa com “uma configuração refrigerando” do componente básico híbrido: primeiramente a introdução de placas frias água-infundidas a um quadro refrigerado a ar, contactando somente os componentes de alta potência, tais como GPUs ou processadores centrais. Um modelo “intermediário” híbrido adiciona o contato frio da placa a DIMMs. É aqui onde o fluxo de ar começa ser reduzido significativamente, Gullbrand advertiu, e onde o método refrigerando líquido deve compensar a fim ser eficaz.
As placas frias que contactam o outro equipamento, tal como disposições do armazenamento, qualificariam o sistema como “avançado híbrido.” Uma vez que o fluxo de ar é restringido completamente ou já não joga um papel em refrigerar, o sistema não pode ser classificado como “híbrido.” As cremalheiras podem ser classificadas separadamente, de acordo com a contribuição de Intel para propostas, segundo se incluem permutadores de calor no dianteiro ou traseiro.
Quanto deste esquema de classificação são para coordenadores do centro de dados e profissionais da certificação, e quanto seja para profissionais da gestão de riscos? Podiam os ajustadores de seguro, por exemplo, voltar a calcular o risco usando uma variedade de variáveis novas, tais como a probabilidade do escapamento?
Nós pusemos a pergunta ao Gullbrand de Intel. “Nós não especificamos no [exigências] documentamo-la especificamente o que precisa de ser gravado com respeito à gestão de riscos,” respondemos. “Nós mencionamos algumas coisas que precisam de ser consideradas. Que você faz, por exemplo, se você tem um acidente ou um escapamento? Se lá é um derramamento, como você seguraria aquele? Para ter aqueles processos no lugar, naturalmente, antes que algo estiver acontecendo.”
Assim, lá pode terminar acima estar uma seção de gestão de riscos nos documentos finais das exigências do OCP para componentes como as placas frias “para certificar-se de povos está pensando as soluções completamente,” Gullbrand disse.
Básico e intermediário híbridos
A configuração refrigerando híbrida a mais simples, como prevista coordenadores do centro por dados de Microsoft e de Facebook, começa com o acessório de um permutador de calor (HX) à parte traseira da cremalheira. É um componente de Bolton que inclua uma série de cinco fãs de 280mm que geram até 4.800 pés cúbicos pelo minuto (CFM) do fluxo de ar. Igualmente incluiria monitores da temperatura e da pressão de ar, e sensores a bordo.
Porque Alissa explicou, um reservatório e uma unidade de bombeamento (RPU) tomam o lugar de alguns componentes em uma cremalheira, frequentemente aqueles do fluxo de ar instalada na parte inferior. Separou do HX, fazendo o sistema inteiro mais modular e mais fácil manter e reparar. Alternativamente, se o espaço está disponível, o HX pode ser instalado na cremalheira própria.
“Consequentemente, a parcela do líquido-à-ar desta solução torna-se flexível e pode-se ser aperfeiçoada para o desempenho ou o exemplo da utilização final,” Alissa disse. “E o RPU, sendo o cubo da solução, pode ser estandardizado e aperfeiçoado, e igualmente ser projetado para que a interoperabilidade permita fornecedores múltiplos da solução de apoiar este produto.”
Os coordenadores de sistemas Calgary-baseados de CoolIT são pela maior parte responsáveis para o projeto do RPU, que, de acordo com o diretor came Turner das soluções do hyperscale da empresa, foi derivado de um estudo de caso que envolve seu CHX80 cremalheira-baseou a unidade refrigerando da distribuição do líquido-à-líquido (CDU). Lá, uma cremalheira foi refrigerada usando uma variedade de contato direto frio da fatura de placas com os componentes quentes e infundida com o líquido através da adição de um laço líquido fechado.
Para o estudo de novo caso (descrito acima), o calor absorvido pelas placas frias foi esgotado pelo HX após a passagem através da corrente de ar que está sendo entregada aos outros componentes no sistema na forma normal. O CHX80 foi aperfeiçoado primeiramente para a cremalheira aberta a mais estreita de OCP um fatora de formulários de 19 polegadas, com um acessório opcional da placa de adaptador para tamanhos maiores.
“Apoiar a interoperabilidade entre vendedores, normalização para relações elétricas e líquidas é exigido,” explicou Turner, dizer algo que em três anos ' - o tempo pode muito bem ir sem dizer. “Isto inclui não somente o tipo de conector mas igualmente dos lugar, certificar-se apenas lá não está deixando de funcionar com todos os outros componentes no sistema, e quando você troca para fora componentes, você não corre curto no comprimento do cabo ou do tubo.”
É ainda uma cremalheira refrigerada a ar, assim que conceber como adaptar uma cremalheira existente não é tal estiramento. E o líquido envolvido pode ser água regular, embora não precise de vir diretamente da fonte de água da facilidade. Ainda, Fernandes disse participantes, líquido faz toda a diferença.
“Os testes extensivos desta instalação do cremalheira-nível que envolve trenós de GPU mostraram [que] para uma taxa dada do fluxo de ar, esta solução refrigerar líquido do circuito fechado entrega muita promessa sob a forma de 50 de uma potência mais alta por cento de apoio do consumo, em relação à solução refrigerada a ar original,” o coordenador térmico John Fernandes de Facebook disse. “Contudo, promova a melhoria em componentes refrigerando poderia empurrar estas projeções mesmo mais adicionais.”
Avançado híbrido
A demonstração que pode ter fundido as portas fora da conferência inteira de OCP (junto com alguns permutadores de calor incorporados) foi entregada por um vídeo de uma empresa chamada ZutaCore.
O projeto, desenvolvido em parceria com o fabricante Rittal da cremalheira, envolve equipar a traseiro-porta HX com um sistema líquido bifásico da infusão que bombeie o líquido dielétrico através de um tubo de entrada de 4mm em uma câmara diretamente sobre a microplaqueta, cujo o dissipador de calor foi removido. Lá, o líquido ferve visivelmente, e as bolhas do vapor levam o calor afastado através de um tubo de tomada de 6mm a um distribuidor da líquido refrigerante-distribuição. De lá, o vapor é passado completamente a uma unidade da rejeção do calor (HRU).
“O HRU contém os fãs que fundem o ar do frio-corredor através de um condensador, forçando o vapor para dar acima seu calor e para se condensar de novo em um líquido,” explicou o diretor de ZutaCore da gestão de produtos Timothy Shedd. “Uma bomba tira então que o líquido para fora e a empurra de volta aos evaporadores, onde o ciclo começa outra vez.”
No centro de ZutaCore o projeto é uma peça (representada acima) que substitua o dissipador de calor de uma microplaqueta. Chamou “um evaporador aumentado da nucleação,” ou ENE. O líquido fresco é bombeado em uma câmara, onde o calor da microplaqueta a traga a ebulição. Esse vapor é puxado através dos evaporadores em um condensador refrigerado a ar. Porque a câmara é tão pequena, e o fluxo é tão constante, as reivindicações de Rittal, um fluxo líquido de apenas 140mm pelo minuto são capazes de refrigerar 400W.
É as medidas tais como este que estão obrigando coordenadores e cientistas defender em favor de abandonar a métrica com que a indústria avalia atualmente o servidor e o poder do centro de dados, no contexto do que é exigido para o refrigerar.
“Este ambiente é completamente diferente de um ambiente refrigerado a ar,” indicou o xá de Jimil, um coordenador de desenvolvimento das aplicações com 3M, cuja a miríade dos produtos inclui líquidos refrigerando. “Com refrigerado a ar, você estará falando sobre a densidade da cremalheira pelo medidor quadrado. Mas aqui, nós estamos falando sobre o quilowatt-por-litro.”
Se essa projeção vem aproximadamente enquanto refrigerar líquido se torna inevitável (pelo menos por Microsoft e a conta de Facebook), a seguir estão aqui nossos linha de base, cortesia Rittal e ZutaCore novos: 0,35 kW/liter. Isso é se a nucleação — uma palavra nova para o centro de dados vernáculo — podia refrigerar tudo.