水冷式服務(wù)器能否引起數(shù)據(jù)中心的關(guān)注？

舊瓶裝新酒

1964-1990期間，大型主機(jī)采用的是水冷技術(shù)。然后，出現(xiàn)了互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管制造技術(shù)。該發(fā)明大大降低了芯片自身運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量并且能把熱量排給空氣制冷設(shè)備。在很多年里，水冷技術(shù)也一直被高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)所使用。由于筆記本電腦內(nèi)部空間狹小，空氣制冷卻起不到應(yīng)有的作用，所以許多筆記本系統(tǒng)都是采用水冷技術(shù)。

盡管水冷技術(shù)更實(shí)用，但由于低熱負(fù)荷時(shí)空氣制冷卻成本也較低，所以IT產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向使用空氣制冷卻。但隨著時(shí)間推移，芯片越發(fā)密集，工作頻率一路飆升，這兩個(gè)因素都導(dǎo)致了電力需求和處理器熱排量呈指數(shù)倍上升。

空氣制冷卻噪音大，加大空氣制冷卻能力需要增加風(fēng)扇的數(shù)量，并提高風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。對(duì)于一臺(tái)1U的機(jī)柜服務(wù)器，配備10臺(tái)，12臺(tái)或者更多變速風(fēng)扇是很常見的。一臺(tái)刀片服務(wù)器上的某個(gè)風(fēng)扇出故障時(shí)，其余的風(fēng)扇加速運(yùn)轉(zhuǎn)以加速空氣流動(dòng)，會(huì)發(fā)出類似噴汽機(jī)引擎的噪音。不論時(shí)間長(zhǎng)短，人們都很難在這種巨大噪音環(huán)境里工作。

空氣制冷卻還會(huì)導(dǎo)致大量電力浪費(fèi)。風(fēng)扇耗能的增加量遵循立方倍增長(zhǎng)的規(guī)律。所以當(dāng)風(fēng)扇速度增快一倍時(shí)，耗能約為原先的8倍。僅從能效這一指標(biāo)就可以看出，高熱負(fù)荷時(shí)通過(guò)大量的空氣流動(dòng)進(jìn)行冷卻不是一個(gè)可行的辦法。

如果氣流停止——甚至只是短時(shí)間——高價(jià)處理器會(huì)因?yàn)槠鸨Ｗo(hù)作用的傳感器未能快速中斷受災(zāi)服務(wù)器而遭到毀壞。而少量水循環(huán)就可以彌合這個(gè)時(shí)間差。

在計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程中，我們經(jīng)常把系統(tǒng)性能限制認(rèn)定為“運(yùn)算約束”或是“I/O約束”。而今天的處理器則是“熱約束”。在傳導(dǎo)熱方面，水比空氣有效得多。用于冷卻時(shí)，水大約比空氣有效3500倍。

有了水冷處理器，芯片和服務(wù)器廠商無(wú)形中被賦予了開發(fā)超大運(yùn)算能力的機(jī)會(huì)。試想一下，使用一個(gè)更有效的冷卻技術(shù)可能帶來(lái)的成本節(jié)約和數(shù)據(jù)中心的成長(zhǎng)可能性。

讓各部件就位

最大的擔(dān)憂在于滲漏：水不能和高價(jià)電子設(shè)備混到一起。廠商要想讓大家接受水冷服務(wù)器，那么他就要讓該設(shè)置既快捷又簡(jiǎn)單。如果普遍使用的硬件和水冷系統(tǒng)試運(yùn)行的第一個(gè)版本被報(bào)告出有滲漏，行業(yè)就遭殃了。

供水設(shè)施是另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。我們一直使用的是并行冷卻器，現(xiàn)在有時(shí)也使用后門冷卻器。它們多數(shù)由供水管路充當(dāng)。用于計(jì)算機(jī)的水冷卻器也差不多。

避免滲漏的一個(gè)方法是建立直接管道。例如，交聯(lián)聚乙烯（或“PEX”）管道就很適用于水冷卻設(shè)備，諸如并行冷卻器，以及居家和商業(yè)中使用的熱輻射系統(tǒng)。這項(xiàng)產(chǎn)品在歐洲已經(jīng)投入應(yīng)用多年。但是用來(lái)與服務(wù)器直接相連的“軟管”數(shù)量之多會(huì)造成比原有線纜更甚的雜亂局面。對(duì)于較大型而且靈活度要求更高的安裝工程，需要有一個(gè)配管和連接點(diǎn)系統(tǒng)。

如果沒有活動(dòng)地板，管道就要架空，對(duì)多數(shù)人來(lái)說(shuō)，這個(gè)做法更嚇人。但實(shí)際上，合理安裝的話，架空管道并不比活動(dòng)地板下的管道更危險(xiǎn)。管道應(yīng)該沿著走道鋪設(shè)，而不是架在機(jī)柜上方，而且要配備滴落盤作為“安全帶”預(yù)防措施。但是管道方案在本質(zhì)上并不危險(xiǎn)。

對(duì)于許多人而言，最安全的方式莫過(guò)于把水管安裝在活動(dòng)地板下面——即使該地板不用作他途。如果安裝了滲漏探測(cè)和地板排水系統(tǒng)，又把電源和線纜架空到天花板，那么滲漏就不會(huì)造成什么威脅了。水冷卻系統(tǒng)中的水流壓力不高，而且管道經(jīng)過(guò)了絕緣包裹，所以不會(huì)引起爆炸或造成噴射。通常，排水系統(tǒng)要么是自吸式，要么被引導(dǎo)會(huì)主水源，因此實(shí)際上機(jī)房可能永遠(yuǎn)都不會(huì)被弄濕。

不論管道是在地上還是在頭頂，只要做到合理安裝和測(cè)試就不會(huì)經(jīng)常滲漏，所以最保險(xiǎn)的方法就是做到盡可能詳細(xì)的說(shuō)明。即使作為公共實(shí)體，需要選擇低標(biāo)價(jià)，一個(gè)詳盡的規(guī)格說(shuō)明能幫助你排除那些你不會(huì)想要的功能。但即使使用了高性能材料和最優(yōu)良的安裝方式，你可能也會(huì)想采取額外的預(yù)防措施。其中之一就是，在絕緣管道內(nèi)部安裝探測(cè)帶——尤其當(dāng)你唯一選擇是架空管道時(shí)——這樣能使問(wèn)題一出現(xiàn)時(shí)就馬上作出識(shí)別。

集管中應(yīng)預(yù)留多個(gè)龍頭接點(diǎn)，以避免將來(lái)需要“濕龍頭”。濕龍頭不僅風(fēng)險(xiǎn)高，而且理論上它相對(duì)于已事先焊接并做過(guò)壓力測(cè)試成為結(jié)構(gòu)一部分的龍頭來(lái)講更易滲漏。龍頭上應(yīng)該安裝優(yōu)質(zhì)球形閥門，并作安全封閉，需要時(shí)才啟用。

還請(qǐng)不要忘了軟管。第一道防線就是防溢出連接件。集管和計(jì)算機(jī)之間的連接件需要隔一段時(shí)間更新置換。你不會(huì)想看到水從軟管中噴涌而出淹沒你的設(shè)備上，所以高質(zhì)量的防溢出型連接件是必須的。

水對(duì)于數(shù)據(jù)中心來(lái)講并不陌生

在許多案例中，數(shù)據(jù)中心早就跟水打過(guò)交道了——經(jīng)常運(yùn)行的是冷水機(jī)組或空調(diào)——所以只要了解了如何正確操作水冷卻技術(shù)，你就沒理由拒絕使用它。

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