Обзор развития серверных систем охлаждения
2023-06-17
С непрерывным развитием компьютерных технологий, увеличением масштабов и плотности центров обработки данных, а также увеличением мощности и интеграции серверов системы охлаждения серверов прошли процесс разработки от несуществующего до традиционного и нового.
Первоначально в центрах обработки данных для охлаждения серверов использовались методы с естественной вентиляцией и без кондиционирования воздуха, но по мере увеличения плотности мощности и повышения требований к рассеиванию тепла воздушное охлаждение стало выходить из строя. В этот момент начала применяться технология жидкостного охлаждения, которая постепенно превратилась в более эффективный и надежный метод охлаждения серверов. Сегодня технология жидкостного охлаждения используется в крупных центрах обработки данных и становится основным методом охлаждения серверов.
В этой статье речь пойдет об истории серверных систем охлаждения.
1. Знакомство с серверными системами охлаждения
A. Что такое серверная система охлаждения
Серверная система жидкостного охлаждения — это система, в которой охлаждающая жидкость циркулирует по компонентам сервера для поглощения тепла и передачи его охлаждающему оборудованию. Принцип заключается в передаче и рассеивании тепла, выделяемого сервером, через жидкий хладагент для достижения охлаждающего эффекта сервера. Система жидкостного охлаждения сервера обычно состоит из жидкостных охладителей, охладителей, трубопроводов жидкостного охлаждения, насосов жидкостного охлаждения и т. д.
Жидкий хладагент: обычно с высокой теплоемкостью, высокой теплопроводностью, низкой вязкостью, нетоксичной и негорючей жидкостью, такой как вода, масло, фреон и т. д.
Охладители: в основном относятся к радиаторам, головкам водяного охлаждения и т. д. Функция радиатора заключается в обмене теплом между жидким хладагентом и наружным воздухом, рассеивая тепло. Головка водяного охлаждения в основном передает тепло от компонентов сервера к радиатору через поток жидкого хладагента.
Трубка жидкостного охлаждения: трубка, по которой охлаждающая жидкость поступает от жидкостного охладителя к радиатору. Как правило, он изготавливается из высокопрочного и устойчивого к коррозии материала.
Насос жидкостного охлаждения: используется для управления циркуляцией жидкого хладагента в трубопроводе жидкостного охлаждения для обеспечения эффекта теплообмена радиатора. Помпа водяного охлаждения сервера является одним из ключевых компонентов системы жидкостного охлаждения сервера. Его функция заключается в переносе жидкого хладагента из области с низкой температурой в область с высокой температурой за счет вращения крыльчатки, образуя процесс циркуляционного потока. Насос играет роль опорного давления и увеличения потока в системе жидкостного охлаждения, но также имеет стабильное рабочее состояние и высокую эффективность для достижения эффективного охлаждающего эффекта.
B. Зачем вам нужны серверные системы охлаждения
Серверное оборудование будет выделять много тепла при длительной работе. Если тепло не может быть отведено вовремя, температура оборудования будет слишком высокой, эффективность работы и срок службы оборудования снизятся, и даже оборудование выйдет из строя. Для обеспечения нормальной работы дата-центра необходимо использовать надлежащую систему охлаждения для снижения температуры серверного оборудования.
2. Ранняя система охлаждения серверов
A. 1950-е - 1970-е годы: без кондиционера, система охлаждения с естественной вентиляцией.
В эпоху, предшествовавшую популяризации компьютеров, проблема отвода тепла от центров обработки данных не стояла остро из-за небольшого количества устройств. В большинстве из них использовалась естественная вентиляция или простые вентиляторы для отвода тепла.
Б. 1980-е годы: появились кондиционеры и начали использоваться шкафы.
С популяризацией компьютеров и увеличением количества оборудования традиционный способ отвода тепла постепенно выходит из строя, и в дата-центре для контроля температуры стали использовать систему кондиционирования воздуха. В настоящее время использование шкафов становится обычной тенденцией, поток воздуха становится более разумным, а эффективность рассеивания тепла повышается.
C. 1990-е годы: плотность мощности увеличивается, и воздушное охлаждение начинает выходить из строя.
С постоянным улучшением производительности компьютеров удельная мощность оборудования также становится все выше и выше, традиционный метод воздушного охлаждения с трудом удовлетворяет спрос, поиск нового метода рассеивания тепла стал ключевой проблемой в индустрии центров обработки данных. Низкая эффективность рассеивания тепла, высокое энергопотребление и высокая частота отказов серверов также стали болевыми точками для индустрии центров обработки данных.
3. Новые методы охлаждения серверов
A. Начало 2000-х: начали применять технологию жидкостного охлаждения.
Технологии жидкостного охлаждения привлекают все больше внимания благодаря своей высокой эффективности и низкому энергопотреблению. Ранняя технология жидкостного охлаждения в основном использовала преимущество жидкостного теплообмена для повышения эффективности рассеивания тепла сервером. В 2003 году, например, IBM представила сервер, основанный на технологии водяного охлаждения, которая заменила вентиляторы, направляя воду в радиаторы.
B. 2010-е годы: технология жидкостного охлаждения продолжает совершенствоваться, а область ее применения постепенно расширяется.
Благодаря постоянному развитию технологий приложениеАссортимент катионных технологий жидкостного охлаждения продолжает расширяться.
Например, в 2012 году INTEL представила технологию под названием «Тепловая зона», которая повышает эффективность рассеивания тепла и снижает энергопотребление за счет прямого подключения радиатора к микросхеме. Кроме того, технология жидкостного охлаждения также используется в областях высокопроизводительных вычислений, таких как суперкомпьютеры, для повышения производительности и стабильности компьютеров.
В 2014 году один из крупнейших в мире операторов дата-центров, дата-центр Google в Финляндии, применил технологию под названием «Все жидкостное охлаждение», что означает, что все серверы погружаются в жидкость, тем самым тепло передается жидкости, которая рассеивается с помощью внешнего теплообменника.
Microsoft также использует систему жидкостного охлаждения под названием «Жидкий модуль» в своем центре обработки данных в Дублине, Ирландия, для снижения энергопотребления и повышения производительности серверов.
Применение технологии жидкостного охлаждения может не только повысить эффективность отвода тепла, но и снизить энергопотребление и выбросы углекислого газа в центрах обработки данных. Согласно статистике, энергопотребление и выбросы углекислого газа центров обработки данных, использующих технологию жидкостного охлаждения, можно сократить более чем на 40% и 90% соответственно. Поэтому технология жидкостного охлаждения считается одним из важных направлений развития дата-центров будущего.
4.Будущие тенденции и перспективы
В будущем, с широким применением новых технологий, таких как 5G, искусственный интеллект и облачные вычисления, центры обработки данных столкнутся с более высокими требованиями к плотности мощности и рассеиванию тепла. Поэтому разработка серверных систем охлаждения будет еще более актуальной. С непрерывным развитием технологий технология жидкостного охлаждения станет более зрелой, а область ее применения расширится.
Как компания, специализирующаяся на производстве микронасосов, насос охлаждения TDC для серверов высокой плотности TOPSFLO широко используется в системе жидкостного охлаждения центра обработки данных. Охлаждающие насосы TDC GPU Server могут точно подавать жидкость к охлаждаемому оборудованию, тем самым повышая эффективность и производительность системы. В то же время он также имеет преимущества небольшого размера, низкого уровня шума и высокой надежности и очень подходит для применения в центрах обработки данных с высокой плотностью.
В заключение, системы охлаждения серверов являются ключевой частью работы центра обработки данных, и их постоянное развитие полностью отражает прогресс человеческих технологий и дух постоянного стремления к эффективности и надежности. У нас есть основания полагать, что в будущем системы охлаждения серверов будут продолжать обновляться и совершенствоваться, обеспечивая лучшую поддержку эффективной, надежной и устойчивой работы центров обработки данных.
