پیام فرستادن
تماس با ما
LEO

شماره تلفن : 13486085502

در عمق: DCK در فن آوری های مرکز مهم ترین اطلاعات امروز

June 29, 2020

A ZutaCore-cooled server on display at OCP Global Summit 2019یوگنی سووردلیک
سرور خنک کننده ZutaCore در OCP Global Summit 2019 در معرض نمایش است

فقط آب اضافه کنید: مراکز داده با خنک کننده هوا را با مایعات تقویت کنید

با دیدن تراشه های گرم در خط لوله ، hyperscalers OCP می خواهند به صورت استاندارد سرویس دهی مجدد سرورهای خنک کننده هوا را با لوله کشی استاندارد انجام دهند.

چندی پیش ، شما قادر نخواهید بود که پردازنده های کلاس سرور ، GPU ها و دیگر شتابدهنده ها مانند FPGA را با استفاده از جریان هوا به تنهایی خنک کنید.طبق گفته مهندسان مایکروسافت ، شرکتی که سال گذشته فعالیت داشته استگفت خنک کننده مایع جایی برای مراکز داده تقریباً عملی نبود.

حسام آلیسا ، مهندس ارشد تیم توسعه داده های مرکز مایکروسافت مایکروسافت ، در سخنرانی در نشست جهانی OCP در ماه مه گفت: "آنچه ما در اینجا سعی در انجام آن داریم آماده سازی صنعت ما برای ظهور تراشه های با مایع خنک شده است." تقریباًآنها به خنک کننده مایع نیاز دارند.بنابراین ، تلاش ما در اینجا همسویی با OCP است و سازگاری با سرمایش مایع را یکپارچه تر می کند. "

OCP ، یا Open Compute Project ، تلاشی است که فیس بوک ، گلدمن ساکس و چند نفر دیگر در سال 2011 برای راهپیمایی کنترل نحوه طراحی سخت افزار و زیرساخت های مرکز داده - و قیمت آنها - دور از شرکتهایی که در آن زمان به بازار عرضه شده اند ، راه اندازی کردند. مقامات رسمی "(مانند دل ، HP یا سیسکو) و عادت کرده اند که عکس بگیرند.

مایکروسافت فقط یکی از مجموعه شرکت کنندگان در اجلاس OCP Summit بود - مشارکت کنندگان در پروژه فرعی خنک کننده پیشرفته OCP (ACS) - که موفق شدند پروژه های مایع خنک شده خود را از چیزی شبیه پروژه عطارد قبل از اینکه ایمن سازی فضانوردان به دست بیاورد ، تحول بخشند. مانند آپولو بعد از سه یا چهار تاچ موفقیت آمیز.از سال 2016 مایکروسافت مشغول به کار استپروژه المپوس، تلاشی برای تصفیه شاسی و تشکیل فاکتورهای سرورهای ساخته شده برای ابرهای کوچک مانند آزور.

اکنون ، رهبران OCP مانند مایکروسافت و فیس بوک ، و سایر اعضای زیر گروه ACS ، در حال تمرکز بر روی راه های جدید برای حفظ پایداری حرارتی پردازنده ها ، شتاب دهنده ها و اجزای ذخیره سازی هستند.

آینده ، روی شیر

"خنک کننده مایع ترکیبی" به طور معمول سیستم های خنک کننده هوا را با ضمائم که مایعات را تحویل می دهند (از جمله H2O اما اخیراً کلاسهای جدید مایعات تولید شده ، که در ابتدا برای عقب ماندگی حریق تصور می شود) بطور مستقیم از طریق لوله های قابل انعطاف و محفظه های مهر و موم شده در اطراف تراشه های سیلیکون مقاوم می کند.اگر به زودی اتفاق بیفتد که آلیسا توضیح داد ، کلاس جدیدی از لوله کشی انعطاف پذیر گرم و سرد ، با استفاده از اتصالات "کور نابینا" (بدون جنسیت یک ضربه محکم و ناگهانی) ، در کنار اترنت و کابل های برقی هدایت می شود.

در قسمت ورودی مدار یک سیال دی الکتریک - نه آب ، و نه روغن معدنی.آن را به محفظه اطراف قطعات مهم منتقل می کند - شاید یک جعبه اندازه متوسط ​​برای مادربرد ، شاید فقط یک مورد جواهر کوچک برای تراشه های فردی.در آنجا ، مایع به جوش می آید.سپس طرف خروجی مدار بخار را به محفظه ای که گرما را جذب می کند ، لوله می کند ، مجدداً بخار را مجدداً درون مایع می کند و دوباره کل فرایند را شروع می کند.

قفسه های سرور در حال حاضر هوا را گردش می کنند.به نظر می رسد که تبدیل آنها به وسایلی که در عوض آب گردش می کنند عملی نیست.مگر اینکه مسیر کامل غرق شدن را طی کنید ، جریان هوا و جریان سیال باید همزیستی باشند.مهندسین شرکت کننده در OCP به دنبال کارآیی هستند ، راه هایی که هر دو جریان به جای انسداد یکدیگر از آن سود می برند: "خنک کننده مایع با کمک هوا" (AALC).

آنها در برابر ساعتهایی هستند که می توانند صدای تیک بزنند اما نمی توانند ببینند.هشدار مایکروسافت آلیسا ساخته شده دیگر قابل بحث نیست: به زودی تراشه هایی وجود خواهند داشت که نمی توانند هوا را خنک کنند.اگر بیماری همه گیر وجود نداشت ، تخمین زمان رسیدن آنها آسان تر می شد.

همانطور که فیلیپ توما ، یک متخصص توسعه نرم افزار با بخش راه حل های مواد الکترونیکی 3M ، به حاضران OCP گفت ، فراوانی در حال ظهور روش های خنک کننده مایع با استفاده از چهار ویژگی (برای کل نظری 31 نوع) قابل مرتب سازی است:

  • حالت انتقال حرارت.یک سیستم تک فاز برای از بین بردن گرما از ناحیه به عوامل طبیعی متکی است ، در حالی که یک سیستم دو فاز به طور معمول مکانیسمی را تشکیل می دهد که جریان مایع را به ورودی و خروجی تقسیم می کند.
  • حالت همرفتدر یک سیستم دو فاز ، این تعیین می کند که آیا انگیزه جریان سیال یک مکانیسم فعال مانند پمپ یا پسیو مانند صفحه سرد است یا خیر.
  • روش مهاردر یک سیستم کامل غوطه وری (غوطه وری!) را در غوطه وری مشاهده کنیداینجا) ، تمام سرورها یا شاسی های سرور موجود در یک خوشه در یک مخزن منفرد محصور می شوند.از طرف دیگر ، یک سرور واحد را می توان در یک مهر و موم بسته شده محصور کرد.یا در یک طرح AALC ، یک پوسته نیمه بسته می تواند یک تراشه منفرد را مجهز کند ، یا مجهز به یک هیتر سینک منفعل باشد یا با نوعی سرامیک (نه خمیر نقره ای) پوشانده شود که باعث جوشاندن می شود ، دقیقاً مانند سطح خیابان در یک روز گرم تابستان. .
  • شیمی سیال.یک مایع هیدروکربن مانند یک روغن معدنی است اما بسیار تصفیه شده و تصفیه شده است.در مقابل ، یک مایع فلوئوروکربن مانند مقاوم در برابر آتش تولید می شود و مانند روغن رفتار نمی کند.هر دو کلاس از نقاط جوش کمتری نسبت به آب دارند و هر دو برای از بین بردن ناخالصی ها ، مانند آب موجود در آکواریوم ، نیاز به فیلتر ثابت دارند.

متان یک هیدروکربن است و همانطور که هر کس با یک کباب در فضای باز می داند ، بسیار قابل اشتعال است.در دمای اتاق ، این گاز است ، که آن را از استفاده در غوطه وری رد می کند.توما گفت ، آنچه باعث می شود هیدروکربنها برای تولید روغنهای خنک کننده از متان یا هگزان ایمن تر باشند (صرفاً "قابل احتراق") ، دارای تعداد کربن 10 یا بیشتر است.وی اظهار داشت: "با بالا رفتن از آنجا ، در نهایت روغن هایی که بسیار چسبناک هستند قابل پمپ شدن و مفید برای غوطه وری هستند."

مطالعات موردی

برای تأیید سیستم های ترکیبی AACS در محیط های مرکز داده ، آنها باید طبقه بندی شوند.برای این منظور ، جسیکا گولبراند مهندس اینتل یک طرح نسبتاً ساده ارائه کرد.این کار با پیکربندی خنک کننده مؤلفه "ترکیبی اساسی" آغاز می شود: در درجه اول معرفی صفحات سرد تزریق شده آب به یک قاب خنک شده با هوا ، فقط با مؤلفه های پرقدرت مانند GPU ها یا CPU ها تماس می گیرید.یک مدل "واسطه ترکیبی" تماس صفحه با سرد را به DIMMs اضافه می کند.گولبرند هشدار داد: در اینجا جایی است که جریان هوا به میزان قابل توجهی کاهش می یابد ، و روش خنک کننده مایع برای مؤثر بودن باید جبران شود.

صفحات سرد تماس با سایر تجهیزات ، مانند آرایه های ذخیره سازی ، سیستم را به عنوان "پیشرفته ترکیبی" معرفی می کنند.هنگامی که جریان هوا کاملاً محدود شود و یا دیگر در خنک کننده نقش نداشته باشد ، سیستم نمی تواند به عنوان "ترکیبی" طبقه بندی شود.بسته به اینکه آیا آنها دارای مبدلهای حرارتی در جلو یا عقب هستند ممکن است قفسه ها به طور جداگانه طبقه بندی شوند.

چه مقدار از این طرح طبقه بندی برای مهندسین مرکز داده و متخصصان صدور گواهینامه تهیه شده است و برای متخصصان مدیریت ریسک چقدر خواهد بود؟آیا به عنوان مثال ، تعدیل کننده های بیمه می توانند با استفاده از متغیرهای جدید جدید مانند احتمال نشت ، ریسک را محاسبه کنند؟

ما این سؤال را برای گلولند اینتل قرار دادیم.وی در پاسخ گفت: "ما به طور مشخص در اسناد [الزامات] مشخص نکرده ایم که چه مواردی باید در زمینه مدیریت ریسک ثبت شود."وی گفت: "ما مواردی را ذکر کردیم که باید مورد توجه قرار گیرد.مثلاً اگر تصادف یا نشت داشته باشید چه کاری انجام می دهید؟اگر نشتی وجود داشته باشد ، چگونه این کار را انجام می دهید؟مطمئناً قبل از اینکه اتفاقاتی رخ دهد ، این فرایندها را عملی کنند. "

گولبرند گفت ، بنابراین ، ممکن است در اسناد الزامات نهایی OCP یک بخش مدیریت ریسک وجود داشته باشد.

ترکیبی پایه و متوسط

ساده ترین پیکربندی خنک کننده ترکیبی ، همانطور که توسط مهندسان مرکز داده مایکروسافت و فیس بوک مشاهده می شود ، با اتصال یک مبدل حرارتی (HX) به قسمت عقب قفسه آغاز می شود.این یک جزء پیچ در پیچ است که شامل یک سری پنج پنکه 280 میلی متری است که در هر دقیقه حداکثر 4800 فوت مکعب (CFM) جریان هوا تولید می کند.این دستگاه همچنین شامل مانیتور دما و فشار هوا و سنسورهای هیئت مدیره است.

ocp liquid 2 fulton HX.jpg

همانطور که آلیسا توضیح داد ، یک مخزن و واحد پمپاژ (RPU) برخی از اجزای جریان هوا را در یک قفسه قرار می دهد ، اغلب آنهایی که در پایین نصب می شوند.این سیستم از HX جدا شده است و باعث می شود کل سیستم ماژولار تر و ساده تر و تعمیر و نگهداری شود.روش دیگر ، اگر فضا در دسترس باشد ، HX را می توان در خود قفسه نصب کرد.

آلیسا گفت: "بنابراین ، بخش مایع به هوا از این محلول انعطاف پذیر می شود و می تواند برای عملکرد یا مورد استفاده نهایی بهینه شود.""و RPU ، قطب راه حل ، می تواند استاندارد و بهینه سازی شود ، و همچنین برای قابلیت همکاری طراحی شده است تا چندین ارائه دهنده راه حل را قادر به پشتیبانی از این محصول کند."

مهندسین مستقر در کلگری سیستمهای CoolITتا حد زیادی مسئولیت طراحی RPU را بر عهده دارد ، که به گفته مدیر راه حل های hyperscale کمپانی کام ترنر ، از یک مطالعه موردی شامل واحد توزیع خنک کننده مایع به مایع مبتنی بر رک CHX80 (CDU) حاصل شد.در آنجا ، یک قفسه با استفاده از انواع صفحات سرد خنک شده و مستقیماً با اجزای داغ تماس گرفته و با افزودن یک حلقه مایع بسته ، با مایع تزریق می شود.

ocp liquid 2 fulton case study.png

برای مطالعه موردی جدید (تصویر فوق) ، گرمای جذب شده توسط صفحات سرد پس از عبور از جریان هوایی که در حالت عادی به سایر اجزای سیستم تحویل داده می شود ، توسط HX خسته می شود.CHX80 برای اولین بار برای باریک ترین ضریب شکل OCP Open Rack 19 اینچی بهینه شد ، با ضمیمه صفحه آداپتور اختیاری برای اندازه های بزرگتر.

ترنر توضیح داد: "برای پشتیبانی از قابلیت همکاری بین فروشندگان ، استاندارد سازی رابط های برقی و مایع مورد نیاز است.""این نه تنها نوع اتصال ، بلکه همچنین مکان ها را نیز شامل می شود ، تا اطمینان حاصل شود که هیچ مشکلی در سیستم وجود ندارد و در هنگام تعویض قطعات ، طول کابل یا لوله کوتاه نمی شود."

این هنوز یک قفسه هوا خنک است ، بنابراین تصور اینکه چگونه می توانید یک قفسه موجود را نصب کنید چنین کششی نیست.و مایع موجود در آن می تواند آب معمولی باشد ، اگرچه نیازی نیست مستقیماً از محل تأمین آب تأسیس شود.با این حال ، فرناندز به حضار گفت ، مایع تفاوت هایی را ایجاد می کند.

تست گسترده این سطح رک که شامل سیلندرهای GPU است ، نشان داد که برای یک میزان گردش هوای مشخص ، این محلول خنک کننده مایع با حلقه بسته وعده های زیادی را در قالب 50 درصد پشتیبانی از مصرف انرژی بالاتر ارائه می دهد ، در مقایسه با هوای اصلی. مهندس گرما در فیس بوک گفت جان فرناندز گفت."با این حال ، بهبود بیشتر در اجزای خنک کننده می تواند این پیش بینی ها را حتی بیشتر تحت فشار قرار دهد."

پیشرفته ترکیبی

این تظاهرات که ممکن است درهای کنفرانس OCP را منفجر کند (به همراه هر مبدل حرارتی داخلی) از طریق ویدئویی از شرکتی به نام ZutaCore تحویل داده شد.

این طرح که با همکاری رک ساز ریتال ساخته شده است ، شامل تجهیز درب پشتی HX به سیستم تزریق مایع دو فاز است که مایع دی الکتریک را از طریق یک لوله ورودی 4 میلیمتر به داخل محفظه مستقیماً روی تراشه پمپ می کند ، که سینک گرمای آن برداشته شده است.در آنجا ، سیال به وضوح جوش می یابد ، و حباب بخار از طریق یک لوله خروجی 6 میلی متر به یک منیفولد توزیع مبرد انتقال می یابد.از آنجا ، بخار به یک واحد رد گرما (HRU) منتقل می شود.

ocp liquid 2 fulton zutacore.jpg

تیموتی Shedd مدیر مدیریت محصول ZutaCore توضیح داد: "HRU شامل فن هایی است که هوای سرد راه هوایی را به طرف میعان هوا سوزانده و بخار را مجبور می کند از گرما و چگال خود بازگردد."یک پمپ سپس آن مایع را بیرون می آورد و آن را به سمت اواپراتورها سوق می دهد ، جایی که چرخه دوباره شروع می شود."

ocp liquid 2 fulton zutacore ENE.png

در مرکز طراحی ZutaCore بخشی وجود دارد (در تصویر بالا) که جایگزین هیت سینک تراشه است.این یک "بخار پیشرفته هسته ای" یا ENE نامیده می شود.مایع خنک درون محفظه پمپ می شود ، جایی که گرما از تراشه آن را به جوش می آورد.این بخار از طریق تبخیركنندگان به داخل كندانسور هوا خنك می شود.از آنجا که اتاقک بسیار کوچک است ، و جریان آنقدر ثابت است ، رایتل ادعا می کند ، یک جریان مایع فقط 140 میلی متر در دقیقه قادر به خنک کننده 400W است.

این اندازه گیری ها مانند این است که مهندسان و دانشمندان را وادار می کنند به نفع ترك متریک كه صنعت در حال حاضر قدرت سرور و دیتاسنتر را ارزیابی می كند ، در زمینه آنچه برای خنك كردن آنها انجام می شود ، طرفداری كنند.

جیمیل شاه ، مهندس توسعه برنامه های کاربردی با 3M گفت: این محیط با محیط خنک شده کاملاً متفاوت است.وی گفت: "با خنک کننده هوا ، در مورد تراکم قفسه در هر متر مربع صحبت خواهید کرد.اما در اینجا ، ما در مورد کیلووات در هر لیتر صحبت می کنیم. "

اگر این پیش بینی اتفاق بیفتد که خنک کننده مایع اجتناب ناپذیر شود (حداقل توسط حساب مایکروسافت و فیس بوک) ، آنگاه مبنای جدید ما ، مودبانه ریتل و ZutaCore است: 0.35 کیلو وات / لیتر.اگر هسته‌سازی - یک کلمه جدید برای مرکز داده به صورت عمومی - بتواند همه چیز را خنک کند.