【中國制冷網(wǎng)】云計算、大數(shù)據(jù)的興起，對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，尤其是AI應(yīng)用的興起，使得越來越多的GPU加速計算服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心的部署。在這一趨勢下，數(shù)據(jù)中心的耗能問題日益凸顯。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變革的需要，數(shù)據(jù)中心的制冷方式也在發(fā)生革新，液冷正在興起。

　　能耗挑戰(zhàn)日益嚴峻

　　由于數(shù)據(jù)中心能耗的居高不下，特別是我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展比較晚，建設(shè)標準相對滯后，平均PUE在2.2~3.0之間。高能耗不僅給企業(yè)帶來沉重負擔，也給社會能源造成巨大浪費。

　　隨著各種云計算大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，對底層基礎(chǔ)設(shè)施的性能要求越來越高。性能的提高直接導致服務(wù)器功耗的不斷增加。特別是作為服務(wù)器關(guān)鍵部件的CPU，隨著性能的提升，功耗增加非常顯著。例如英特爾上一代的Sandy Bridge功耗為135W，z*新一代的Skylake功耗達到了240W。在單機柜服務(wù)器數(shù)量不變的情況下，整柜的功耗幾乎翻番?？梢?，這會對機房的散熱帶來極大的挑戰(zhàn)。

　　為了節(jié)能，國外做了很多比較激進的嘗試，例如微軟在海底建設(shè)了自給型數(shù)據(jù)中心，F(xiàn)acebook在靠近北極圈的地方建設(shè)數(shù)據(jù)中心等等，希望通過外部自然條件帶來數(shù)據(jù)中心PUE的收益。2013年工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導意見》，國內(nèi)的大型數(shù)據(jù)中心也開始在氣候適宜、能源充足的地區(qū)建設(shè)，例如內(nèi)蒙古、山西北部等，對數(shù)據(jù)中心的節(jié)能帶來了一定的收益，但是無法從根本上滿足服務(wù)器大功耗高密度部署帶來的散熱需求。

　　液冷成為“新寵”

　　為了解決數(shù)據(jù)中心的高效散熱問題，產(chǎn)業(yè)界對此做了大量的嘗試。利用自然冷源進行Free Cooling是促使PUE降低的一種好方法。此外，產(chǎn)業(yè)界在液冷方面也開始進行嘗試，目前來看液冷主要有冷板、浸沒和噴淋三種技術(shù)路線。

　　冷板液冷是將冷卻水從特制的注水口流入，經(jīng)過密閉的散熱管流進主機，帶走CPU、內(nèi)存和硬盤等部件的熱量后再流出。這種散熱方式同風冷相比，密度更高、更節(jié)能、防噪音效果更好。由于液冷技術(shù)不需要昂貴的水冷機組，所以采用這種技術(shù)后，在減少總體擁有成本的同時，顯著提升了數(shù)據(jù)中心的能源利用效率。

　　浸沒液冷是z*近幾年備受業(yè)界關(guān)注的新型散熱技術(shù)，尤其自SC14起連續(xù)多年的q*超級計算大會上，來自國內(nèi)外的多家服務(wù)器企業(yè)均展示了在浸沒液冷散熱上的產(chǎn)品，大幅提高了業(yè)界對液冷的關(guān)注度。但遺憾的是，受限于技術(shù)實現(xiàn)的難度，目前參與浸沒液冷服務(wù)器設(shè)計的企業(yè)，對浸沒液冷的應(yīng)用也僅局限于單機測試、單機展示階段，從公開的信息看，并無服務(wù)器集群部署先例。浸沒相對于冷板來看，由于是更加直接的熱交換，散熱效率更高，但也會帶來很多的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　此外，噴淋式液冷是指對IT設(shè)備進行改造，部署相應(yīng)的噴淋器件，在設(shè)備運行時，有針對性地對發(fā)熱過高器件進行冷卻的一種液冷實現(xiàn)方式。這種方式的特點是不需要對機房基礎(chǔ)設(shè)施做太大的改動，只需對服務(wù)器進行少量的改造就能實現(xiàn)較好的冷卻性能。噴淋式液冷屬于接觸式液冷，其穩(wěn)定可靠性還有待進一步的驗證。

　　還需邁過幾道坎

　　由于尚處于發(fā)展初期，液冷技術(shù)還面臨一些問題和挑戰(zhàn)。

　　s*先是原有機房適配的問題。傳統(tǒng)機房的承重、管路等設(shè)計均采用傳統(tǒng)機柜的規(guī)格。而在液冷方式下，由于制冷方式的轉(zhuǎn)變，對于部署環(huán)境將會有很大的不同。這會帶來部署成本、部署難度等方面的問題。

　　其次，對于浸沒式和噴淋式等接觸式液冷，液體和IT部件之間的兼容性是我們需要考慮的一個問題。IT部件長期浸泡在相關(guān)液體中，是否會對其功能和性能帶來影響是我們需要關(guān)注和驗證的一個重要方面。

　　再次，液冷的行業(yè)標準缺失將會阻礙技術(shù)的發(fā)展。目前各企業(yè)關(guān)于液冷的研發(fā)處于各自為政野蠻生長的狀態(tài)，亟須相關(guān)的行業(yè)標準組織對液冷的標準化進行管理。對液體、供配電、管控、安防和運維等各個方面制訂明確的技術(shù)要求，促進液冷技術(shù)的良性發(fā)展。

　　z*后，我國各大服務(wù)器廠商基本都在進行液冷服務(wù)器的研發(fā)，如果國家能有相關(guān)專項進行更多的支持，將會更好地推動液冷國產(chǎn)化的發(fā)展，拉近我國與國際先進水平的距離，z*終實現(xiàn)液冷由“中國制造”向“中國智造”轉(zhuǎn)變。

　　結(jié)語

　　放眼未來，浸沒液冷服務(wù)器在高主頻計算領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要價值，極大地節(jié)約能源，z*終實現(xiàn)綠色計算。液冷技術(shù)的興起和普及，將引發(fā)數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器的整個產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)。