“綠色環(huán)保”方面的考慮
誠然,液體冷卻系統(tǒng)通常能夠提供比空氣系統(tǒng)更高的效率,同時能夠減少環(huán)境對于能源消耗。但是,數(shù)據(jù)中心管理人員必須更加關(guān)注另一個“綠色環(huán)保”方面的問題:成本。一家環(huán)境友好的但不賺錢的企業(yè)將很快成為一個空架子,并很快被其他更具金融意識的競爭者所取代,因此,企業(yè)的環(huán)保節(jié)能措施還必須符合成本預算?梢钥隙ǖ氖牵鲜鲞@兩個“環(huán)保概念”并不是矛盾的:更高的能源效率意味著降低能源成本。據(jù)電氣電子工程師學會雜志《IEEE綜覽(IEEE Spectrum)》的Martin LaMonica介紹:“由于計算的能源成本和碳排量對環(huán)境影響的不斷增長,液體冷卻支持者認為,數(shù)據(jù)中心最終采用某種形式的液體冷卻只是一個時間的問題。”但較低的能源成本并不是且有唯一的財政考慮。
簡單的液體冷卻
液體冷卻有著多種方式,這些多變的方式能夠適應不同數(shù)據(jù)中心的應用和操作條件。第一步從簡單的空氣冷卻(例如,讓冷卻空氣通過機械式機房空調(diào)或 CRAC)是用液體作為一種冷卻介質(zhì)從計算機房空氣處理機組(CRAHs),以某種形式的“熱處理”進入到數(shù)據(jù)中心操作環(huán)境中。這些基礎(chǔ)設(shè)施包括冷卻塔,機械制冷機組或甚至使用室外環(huán)境溫度被動散熱。另一個步驟是輸送水到機架或服務器,降低了必須冷卻到一定的溫度以保護IT設(shè)備的空氣的體積。液體冷卻的極限是浸泡,讓空氣和液體環(huán)繞輸送到基礎(chǔ)設(shè)施(如用管道輸送到服務器或處理器),為電子設(shè)備帶來直接的液體導熱的優(yōu)點。
浸泡冷卻的好處是巨大的。根據(jù)TechTarget公司介紹,“結(jié)合一個簡單的泵或換熱器系統(tǒng),浸沒冷卻方案可以使用礦物油和其他工業(yè)冷卻液混合,以節(jié)約資金,不僅縮減了電力賬單的總費用,同時也減少了機房空調(diào)的維修費用。這些系統(tǒng)消除了對空氣冷卻的需要,由于其高效率,也讓設(shè)備可以在更高的溫度條件下運行。” 例如,在香港的比特幣礦業(yè)公司Asicminer公司,他們聲稱:由于采用了浸沒冷卻方案,與傳統(tǒng)的方法相比,其500千瓦的比特幣挖礦系統(tǒng)能夠節(jié)省 97%的冷卻消耗。然而,《IEEE綜覽》指出,液體冷卻 “在金融交易和銀行業(yè)、以及為智能手機提供數(shù)據(jù)服務的云設(shè)施企業(yè)中的使用,還是較為罕見的。”那么這些企業(yè)是否只是固執(zhí)的在采用液體冷卻呢?
不僅僅是文化的因素
鑒于現(xiàn)如今的企業(yè)正面臨不確定的經(jīng)濟環(huán)境,同時對IT資源需求的不斷上升,阻礙企業(yè)采用液體冷卻方案的主要因素不可能僅僅是文化方面的?紤]浸泡冷卻的具體案例:雖然這些都可以實施,但除了在冷卻能量方面的開銷問題之外,其還有一些成本方面的缺點。如:
更低的配置。不同于一臺機架,一臺浸泡服務器是從頂部才能進入,這意味著基礎(chǔ)設(shè)施垂直縮放的潛力極為有限。然而,傳統(tǒng)的機架,則可以在給定的空間有效地啟用從服務器層到天花板的全部空間。因此,這種方法會減少每平方英尺的功率密度。不過,說句公道話,這樣的考慮僅適用于同等功率密度可以使用其他的冷卻方法的環(huán)境,例如,非常高密度部署的環(huán)境,排除了使用空氣冷卻的可能。
造成混亂。任何維護,包括更換電纜或涉及與服務器相關(guān)的其他活動都需要與液體礦物油接觸。選擇這些液體是為了避免毒性,但這些液體泄漏可能對員工產(chǎn)生危險,更不用說清潔這些液體泄漏需要花更大的功夫了。
配套基礎(chǔ)設(shè)施。浸泡式冷卻需要大桶來保存和放置服務器,以及大量的液體供應。
特殊的硬盤驅(qū)動器。硬盤驅(qū)動器(HDD)浸在液體中,必須特別進行防止泄漏或其它密封方面的設(shè)計,如旋轉(zhuǎn)磁盤必須在氣體中進行操作。
改造成本。改造現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心要比從頭開始設(shè)計一處新的能夠容納液體冷卻的數(shù)據(jù)中心要麻煩得多。因此,對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心部署進行投資改造會面臨許多設(shè)施方面的障礙。
此外,液體冷卻系統(tǒng),無論是浸泡或是其他方式,均要求對液體進行過濾,以避免諸如污染物堆積,過量的沉積物和生物生長的問題。對于基于水的系統(tǒng),如那些采用冷卻塔或蒸發(fā)等措施的液體冷卻系統(tǒng),在一個給定的體積需要隨著蒸汽的排除處理泥沙問題,需要對其進行分離和“排污”處置,即使這樣的處理可能會帶來環(huán)境問題。此外,特別是在干旱地區(qū),水資源的使用又是一個問題,對于大型數(shù)據(jù)中心而言,要考慮本地區(qū)有限的水資源供應問題。
液體冷卻需要什么?
對于非常高密度的數(shù)據(jù)中心部署,如那些進行高性能計算的數(shù)據(jù)中心而言,液體冷卻是必要的措施。在這種情況下,那些想要超過一定功率密度的企業(yè)根本沒有選擇,無論花費多少成本或有多少麻煩,F(xiàn)在的問題是:液體冷卻是否會成為低密度設(shè)施的主流。
服務器的總擁有成本(TCO )已經(jīng)占了數(shù)據(jù)中心營業(yè)費用的一半以上,這其中很重要的費用來自能源消耗。從某一點上說,能源價格的上漲哪怕帶來很小的效率提高也是值得的。所以可以想象,更高價格的持續(xù)趨勢可能會使液體冷卻更具吸引力,甚至可能讓小型數(shù)據(jù)中心基于資金成本方面的考慮而采用液體冷卻。
法規(guī)監(jiān)管是另一個潛在的因素。政府機構(gòu)可能會也可能不會直接針對數(shù)據(jù)中心行業(yè)實施能源效率法規(guī),但對電力供應商的法規(guī)監(jiān)管規(guī)定可以產(chǎn)生幾乎相同的效果。合遵守法規(guī)成本所帶來的更昂貴的電源開銷會轉(zhuǎn)嫁給消費者,因此運營數(shù)據(jù)中心的企業(yè)最終將面臨法規(guī)或金融方面的沖擊。
像任何技術(shù)一樣,當開始更廣泛的應用時,對液體冷卻的采用會加速。作為一個涉及風險的先鋒技術(shù),很多公司都希望避免他們的數(shù)據(jù)中心涉及風險。但是,一旦路徑被開辟出來,其他企業(yè)會發(fā)現(xiàn)其更容易執(zhí)行。
結(jié)論
液體冷卻的廣泛采用仍面臨許多障礙,特別是在設(shè)施功率密度相對較低的數(shù)據(jù)中心。在高密度情況下,液體冷卻是必要的。能源價格和相關(guān)法律規(guī)定會促使數(shù)據(jù)中心運營商改善效率,所以在某一點上,可以驅(qū)使他們更快的轉(zhuǎn)移到采用液體冷卻。其采用的關(guān)鍵影響因素是為了綠色環(huán)保:但更多的是受成本資金的影響,而非單純的從綠色環(huán)保方面進行考慮。當綜合考慮包括成本、地面空間利用率、設(shè)備維護成本及方便性等所有因素后,液體冷卻或許會有更好的機會成為主導的冷卻方法。