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June 29, 2020

OCPの全体的な頂上2019年の表示のZutaCore冷却されたサーバーYevgeniy Sverdlik
OCPの全体的な頂上2019年の表示のZutaCore冷却されたサーバー

ちょうど水を加えなさい:液体が付いているAir-Cooledデータ センタの増加

準備中の熱い破片を見てOCPのhyperscalersは配管が付いている改装のair-cooledサーバーを標準化したいと思う。

やがて、単独で気流を使用してサーバー クラスのCPU、GPUs、および他の加速装置、FPGAのような、冷却できない。それはマイクロソフトのちょうど昨年言った会社からのエンジニアに従って液体はデータ センタのための実用的の近くに冷却どこもあったことをある。

「準備するliquid-cooled破片の出現のために私達の企業を」、あるか私達がここにすることを試みている何Husam Alissa、マイクロソフトのデータ センタの先端開発のチームを持つ上級エンジニアは事実上保持された5月のOCPの全体的な頂上の間に提示で、言った。「それらは液体冷却を要求する。従って、ここの私達の努力はOCPと一直線に並ぶこと液体冷却にする適応をより継ぎ目が無く」。

OCP、か開いた計算のプロジェクトは、努力Facebook、ゴールドマン・サックスであり、方法の制御を苦闘するために少数の他の人々は2011年にデータ センタ ハードウェア進水し、下部組織はその時に市場「在職者」(Dell、HP、またはCiscoの同類)、打撃を呼ぶことに慣れてしまった会社から–および値を付けられる–設計されている。

マイクロソフトはOCPのサミット参加国の茄多のちょうど1つだった—OCPへの貢献者は冷却の解決(ACS)のsub-projectを進めた—3つか4つの巧妙な接地の後でアポロのような多くに宇宙飛行士を進水させることは安全だった前にだれがプロジェクトの水星に類似している何かからのliquid-cooledプロジェクトを展開させるべきをどうにかしてか。2016年以来、マイクロソフトはプロジェクト オリンパスのずっと紺碧のようなhyperscaleの雲のために造られるサーバーのシャーシそして形式要素を精製するための努力で動作している。

今度は、マイクロソフトおよびFacebookのようなOCPのリーダー、および他のACS小群のメンバーはプロセッサ、加速装置および貯蔵の部品の熱安定性を維持する新しい方法に、焦点を合わせている。

すぐに役立つ未来

「雑種の液体冷却は」シリコン チップのまわりで適用範囲が広い管を通してそして密封されたエンクロージャに液体を(最初に火の遅滞のために想像されるを含むH2O最近また製造された液体の新しいクラス、)直接渡す付加物が付いている普通air-cooledシステムを改装する。渡すことをすぐに記述されているどんなAlissaを来るか、適用範囲が広く熱く、冷たい配管の新しいクラスが、「盲目の仲間」の(genderless 1スナップ)関係を使用してイーサネットおよび電線の横で、運ばれれば。

回路の入って来る側面で誘電性液体–ない水および鉱油--でであって下さい。それはエンクロージャの周囲の重大な部品に配管される—マザーボードのための多分中型箱、個々の破片のための多分ちょうど小さい宝石箱。そこでは、液体は沸点に来る。それから回路の出て行く側面は熱を捕獲し、液体に再び蒸気を再凝縮させ、そして全プロセスを再度始めるエンクロージャに蒸気を配管する。

サーバー棚は既に空気を循環する。それは結果として、水を代りに循環する電気器具にそれらを変えることを想像するように実用的、ではない。全液浸のルート行かなければ、液体の気流そして流れは共存しなければならない。OCPに貢献しているエンジニアは効率、流れが両方ともよりもむしろ妨げる互いを寄与する方法を捜している:「air-assisted液体冷却」(AALC)。

それらはカチカチ音をたてることを聞くことができたり見ることができない時計に対してある。警告のマイクロソフトのAlissaはようであるもはやdisputable作らなかった:すぐに、air-cooledの場合もない破片がある。流行病が、到着時刻あろうより推定し易かろうだろうがずっとない。

Phillip Tumaとして、3M's電子工学材料の解決部のアプリケーション開発の専門家は4つの特徴を使用して、OCPの参加者を、出現の多量の液体の冷却方法分類することができる言った(理論的な合計31の変化のために):

  • 熱伝達モード。単相システムは事実のような自然な要因に二相システムが普通取入口および流出に液体の流れを分けるメカニズムを統合する一方、という熱上昇、区域から熱を取除くために頼る。
  • 対流モード。二相システムでは、これは流量のための原動力が活動的なメカニズム、ポンプのような、または受動の1であるかどうか、定める冷たい版のような。
  • 原子格納容器方法。全液浸システム(私達の最も最近の深い飛び込み– Ha --を見つけなさい!–液浸集りのここに)、すべてのサーバーまたはサーバー シャーシで…単一タンクで囲まれている。また、単一サーバーは密封されたクラムシェルで囲むことができる。または、AALCの機構で、密封された半貝は受動脱熱器が装備されているか、または熱い夏の日の通りの表面と同じように一種の陶磁器が(銀製ののり)沸くことを促進する塗られる単一の破片を、包むことができる。
  • 流動化学。炭化水素の液体は鉱油のようが、非常に精製され、そして浄化されて。対照によって、過フッ化炭化水素の液体は、防火効力のあるののように製造され、オイルのようにしない。クラスに両方とも水より低沸点ポイントがあり、両方ともアクアリウムの水のような不純物を、取除く一定したろ過を要求する。

メタンは炭化水素であり、屋外のバーベキューとの皆は知っているので、非常に可燃性である。室温で、液浸の使用からそれを失格させるのはガスである。メタンかヘキサン(ただ「可燃性」冷却オイルを作り出すのに)より安全な使用される炭化水素を作る何が、Tumaを言ったりは、10のカーボン数がまたはより大きいあっているは。「液浸のためにpumpableそして有用であるには単に余りにも粘性であるオイルに走ることをあなたからそこに上がって結局」彼は気づいた。

ケース スタディ

データ センタの環境で証明されるべき雑種AACSシステムのためにそれらは分類される必要がある。これを受けて、ジェシカGullbrand Intelエンジニアはかなり単純な機構を提供した。それは「雑種の基本的な」部品冷却構成から始まる:GPUsまたはCPUのような強力な部品だけ、接触するair-cooledフレームへの水注ぎこまれた冷たい版の主に導入。「雑種の中間」モデルはDIMMsに冷たい版の接触を加える。ここに液体冷却方法が有効であるために償わなければならないところにGullbrandは警告した、そしてところに気流がかなり減り始めるである。

他の装置に、貯蔵の配列のような接触する冷たい版は「雑種の高度ように修飾するシステムを」。気流が完全に制限されないか、またはもはや冷却の役割を担えば、システムは「雑種として分類することができない」。棚は提案へのIntelの貢献に従って前部に熱交換器をか後部含めるかどうか、によって別に分類されるかもしれない。

この分類体系のどの位であり、データ センタ エンジニアおよび証明の専門家のためどの位危険管理の専門家のためであって下さいか。保険精算人は、例えば危険を検算するでしよう漏出の確率のようないろいろ新しい変数を、使用するか。

私達はIntelのGullbrandに質問を置いた。「私達はでリスク管理に関して記録される必要がある何が[条件]文書化するとりわけ」彼女を答えた指定しなかった。「私達は考慮される必要があるいくつかの事を述べた。事故か漏出があれば、何を、例えばするか。そこにこぼれがあれば、それをいかに扱ったらか。適切なのそれらのプロセスが、当然あるため前に何かは、起こっている」。

従って、考えている解決を人々を確かめる冷たい版のような部品のためのOCPの最終的な条件文書に危険管理セクションが「あることを終えるかもしれない」とGullbrandは言った。

雑種の基本的なおよび中間

マイクロソフトおよびFacebookのによって想像されるように簡単な雑種冷却構成は、熱交換器(HX)の付属品から棚の後方にデータ センタ エンジニア、始まる。気流の1分(CFM)あたり4,800立方フィートまで発生させる一連の280mmファン5つ含んでいるボルトンののは部品である。それはまた温度および空気圧のモニターを、および機内センサーを含んでいる。

ocpの液体2フルトンHX.jpg

Alissaが説明したので、貯蔵所およびポンピング ユニット(RPU)は底に取付けられている棚のある気流の部品、頻繁にそれらの場所を取る。それは全システムをモジュラーにおよび維持し、修理すること容易するHXから離れた。またスペースが利用できれば、HXは棚自体に取付けることができる。

「従って、この解決の液体に空気部分は適用範囲が広くなり、性能のために最大限に活用することができるまたは最終用途の例」とAlissaは言った。「RPUは、解決のハブで、またインターオペラビリティが多数の解決の提供者がこのプロダクトを支えることを可能にすることができる」。ように設計されている標準化され、最大限に活用され、

CoolITカルガリー ベースのシステムのエンジニアは、会社のhyperscaleの解決ディレクター カム ターナーに従ってCHX80棚ベースの液体に液体冷却の配分の単位(CDU)を含むケース スタディから、得られたRPUの設計を主として担当する。そこでは、棚は熱い部品が付いているいろいろ冷たい製版の直接接触を使用して冷却され、閉鎖した液体のループの付加を通した液体と注ぎこまれた。

ocpの液体2フルトンの例study.png

新たな問題の調査のために(上で描写される)、冷たい版によって吸収された熱はHXによって正常な方法のシステムの他の部品に渡される空気流れを通ることの後で排出された。CHX80はより大きいサイズのための任意アダプター版の付属品との最も狭いOCPの開いた棚の19インチの形式要素のために最初に、最大限に活用された。

「売り手間のインターオペラビリティ、電気および液体インターフェイスのための標準化を支えることは要求される」、3年間のうちに非常によく言うまでもないかもしれない言何か、ターナーを説明した。「これはコネクターまた位置のタイプをだけでなく、含んでいるが、ちょうどそこに確かめることはシステムの他のどの部品とも衝突しなくて、部品を交換するとき、ケーブルまたは管の長さで不足しない」。

それは今でもair-cooled棚である、既存の棚を改装する方法を従って想像することはそのような伸張ではない。そして含まれる液体は設備給水から直接来る必要はないが規則的な水である場合もある。まだ、Fernandesは参加者言った、液体をすべての違いを生じる。

「GPUのそりを[こと]示した含むある特定の気流率のためにこの棚レベルの組み立ての広範なテスト、このクローズド・ループ液体冷却の解決はサポート50%の形で多くの約束を高い発電の消費提供する、元のair-cooled解決と比べて」はとジョンFernandes Facebookの熱エンジニアは言った。「しかし、促進しなさい冷却の部品の改善をそれ以上のこれらの投射を押すことができる」。

雑種の高度

全体のOCPの会議を離れてドアを吹くかもしれないデモンストレーションはZutaCoreと電話された会社からのビデオを通って(あらゆる作り付けの熱交換器と共に)提供された。

棚メーカーRittalと協力して開発される設計は脱熱器が取除かれた、破片上の部屋に4mmの入口管を通して誘電性液体を直接ポンプでくむ二相液体の注入システムを後部ドアHXに装備することを含む。そこでは、液体は明らかに沸き、蒸気泡は冷却剤配分多岐管に6mmの出口管を通して熱を運び去る。そこにから、蒸気は熱拒絶の単位(HRU)に通じる。

ocpの液体2フルトンzutacore.jpg

「HRU熱をあきらめ、液体に再び凝縮するために蒸気を強制するコンデンサーを渡る冷た通路の空気を吹くファンを」は説明したZutaCoreの製品管理テモテSheddのディレクターを含んでいる。「液体が周期が」。は再度始まる蒸化器に戻ってそれを押すことポンプそれから引き、

ocpの液体2フルトンのzutacore ENE.png

ZutaCoreの中心で設計は破片の脱熱器を取り替える部品である(上で描かれる)。それは「高められた核形成の蒸化器を」、またはENE呼んだ。涼しい液体は破片からの熱がそれを沸点に持って来る部屋にポンプでくまれる。その蒸気はair-cooledコンデンサーに蒸化器を通して引っ張られる。部屋がとても小さく、流れがとても一定しているので、Rittalの要求は、1分あたりちょうど140mmの液体の流れ400Wを冷却することができる。

要求されるそれらを冷却するようにものがという点において企業が現在サーバーおよびデータ センタ力を、評価するメートルの断念を支持して支持するべき強制的なエンジニアおよび科学者のこれのようなのは測定である。

「この環境air-cooled環境と全く異なる」、はJimil Shah、プロダクトの無数が冷却の液体を含んでいる3Mのアプリケーション開発 エンジニアを示した。「air-cooledのと1平方メートルあたり棚密度述べている。しかしここに、私達はキロワット每リットル述べている」。

液体冷却が避けられなく(少なくともマイクロソフト著およびFacebookの計算)なると同時にその投射が生じれば、私達の新しいベースライン、礼儀RittalおよびZutaCoreはここにある:0.35 kW/liter。それは核形成である—方言データ センタのための新しい単語—すべてを冷却できる。