Dentro de poco, usted no podrá refrescar las CPU de la servidor-clase, GPUs, y otros aceleradores, tales como FPGA, usando circulación de aire solamente. Eso está según los ingenieros de Microsoft, compañía que acaba de decir el año pasado que de refrigeración por líquido estaba en ninguna parte cerca de práctico para los centros de datos.
“Qué estamos intentando hacer aquí es preparan nuestra industria para el advenimiento de microprocesadores enfriados por líquido,” Husam Alissa, ingeniero jefe con el equipo de desarrollo anticipado de Data Center de Microsoft, dijo en una presentación durante la cumbre global de OCP en mayo, se sostuvo virtualmente. “Requerirán de refrigeración por líquido. Así pues, nuestro esfuerzo aquí es alinear con OCP, y hace la adaptación a más inconsútil de refrigeración por líquido.”
OCP, o el proyecto abierto del cálculo, es el esfuerzo Facebook, Goldman Sachs, y algunos otros lanzaron en 2011 para luchar el control de la manera su hardware del centro de datos y la infraestructura se diseña – y valorado – lejos de las compañías que eran mercado “titulares” (los gustos de Dell, de HP, o de Cisco) y se habían acostumbrado en ese entonces a llamar los tiros.
Microsoft era apenas uno de una plétora de participantes de cumbre de OCP — los contribuidores al OCP avanzaron subproyecto de enfriamiento de las soluciones (ACS) — quién manejó desarrollar sus proyectos enfriados por líquido algo que se asemejaba al proyecto Mercury detrás antes de que fuera seguro lanzar a astronautas más bién a Apolo después de tres o cuatro momentos del aterrizaje acertados. Desde 2016, Microsoft ha estado trabajando en el proyecto Olympus, un esfuerzo para refinar el chasis y los factores de forma de servidores construidos para una nube del hyperscale como azul.
Ahora, los líderes de OCP como Microsoft y Facebook, y otros miembros del subgrupo de ACS, se están centrando en nuevas maneras de mantener la estabilidad termal de procesadores, de aceleradores, y de componentes del almacenamiento.
El futuro, en golpecito
“De refrigeración por líquido híbrido” adapta sistemas típicamente refrigerados con los accesorios que entregan líquidos (H2O incluyendo pero recientemente también las nuevas clases de líquidos manufacturados, concebidos originalmente para el retraso del fuego) directamente a través de los tubos flexibles y sobre recintos sellados alrededor de chipes de silicio. Si qué Alissa descrito pronto viene pasar, una nueva clase de tubería caliente y fría flexible, usando conexiones del “compañero ciego” (la uno-broche genderless), es canalizada junto a Ethernet y a los cables eléctricos.
En el lado entrante del circuito sea un líquido dieléctrico – no agua, y aceite no mineral. Será instalado tubos a los componentes críticos circundantes de un recinto — quizás una caja mediana para la placa madre, quizás apenas una pequeña caja de joya para los microprocesadores individuales. Allí, el líquido vendrá a ebullición. Entonces el lado saliente del circuito instalará tubos el vapor apagado a un recinto que capture el calor, re-condense el vapor nuevamente dentro del líquido, y comience el proceso entero otra vez.
Los estantes del servidor circulan ya el aire. No es práctico, él resulta, imaginarse el convertir de ellos en los dispositivos que circulan el agua en lugar de otro. A menos que usted vaya la ruta de la lleno-inmersión, la circulación de aire y el flujo de líquido deben coexistir. Los ingenieros que contribuyen a OCP están buscando las eficacias, las maneras de las cuales ambos flujos se benefician bastante que uno otro: “de refrigeración por líquido aire-ayudada” (AALC).
Están para arriba contra un reloj que pueden oír hacer tictac pero que no pueden ver. El Alissa de Microsoft amonestador hizo aparece no más discutible: Pronto, habrá los microprocesadores que no pueden ser refrigerados. No había habido un pandémico, su hora de llegada habría sido más fácil de estimar.
Como Phillip Tuma, un especialista del desarrollo de aplicaciones con la división de las soluciones de los materiales de la electrónica de 3M, dijo a asistentes de OCP, la abundancia emergente de métodos de refrigeración por líquido puede ser clasificado usando cuatro características (para un total teórico de 31 variedades):
- Modo de la transferencia de calor. Un sistema monofásico confía en factores naturales, tales como el hecho de que las subidas del calor, para quitar calor de un área, mientras que un sistema bifásico integra típicamente un mecanismo que divida el flujo líquido en toma y salida.
- Modo de la convección. En un sistema bifásico, esto determina si el ímpetu para el flujo flúido es un mecanismo activo, tal como una bomba, o pasivo, tal como una placa fría.
- Método de la contención. ¡En un sistema de la lleno-inmersión (encuentre nuestro último buceo de profundidad – ha! – en la inmersión aquí), todos los servidores o chasis del servidor en un racimo se incluyen en un solo tanque. Alternativamente, un solo servidor se puede incluir en una cubierta sellada. O, en un esquema de AALC, mitad-SHELL sellado puede embalar un solo microprocesador, equipado de un disipador de calor pasivo o cubierto con una clase de cerámica (la goma no de plata) que promueve el hervir, como una superficie de la calle en un día de verano caliente.
- Química flúida. Un líquido del hidrocarburo es como un aceite mineral pero se refina altamente y purificado. Por el contrario, un líquido del fluocarbono se fabrica, como un ignífugo, y no se comporta como un aceite. Ambas clases tienen puntos más de bajo punto de ebullición que el agua, y ambas requieren la filtración constante para quitar impurezas, como el agua en un acuario.
El metano es un hidrocarburo, y como todo el mundo con una barbacoa al aire libre sabe, es altamente inflamable. En la temperatura ambiente, es un gas, que lo descalifica de uso en la inmersión. Qué hace los hidrocarburos usados para producir los aceites de enfriamiento más seguros que el metano o el hexano (simplemente “combustible "), dijeron a Tuma, están teniendo números del carbono de 10 o mayor. “Subiendo allí de usted eventual correr en los aceites que son simplemente demasiado viscosos ser bombeables y útiles para la inmersión,” él comentó.
Estudios de caso
Para que los sistemas híbridos de AACS sean certificados en ambientes del centro de datos, necesitarán ser clasificados. A tal efecto, el ingeniero Jessica Gullbrand de Intel ofreció un esquema bastante simple. Comienza con una configuración de enfriamiento del componente “básico” híbrido: sobre todo la introducción de placas frías agua-infundidas a un marco refrigerado, entrando en contacto con solamente los componentes de alta potencia, tales como GPUs o CPU. Un modelo “intermedio” híbrido añade el contacto frío de la placa a DIMMs. Aquí es donde la circulación de aire comienza a ser reducida perceptiblemente, Gullbrand advirtió, y donde el método de refrigeración por líquido debe compensar para ser eficaz.
Las placas frías que entran en contacto con el otro equipo, tal como órdenes del almacenamiento, calificarían el sistema como “avanzado híbrido.” Una vez que la circulación de aire se restringe totalmente o desempeña no más un papel en el enfriamiento, el sistema no se puede clasificar como “híbrido.” Los estantes se pueden clasificar por separado, según la contribución de Intel a las ofertas, dependiendo de si incluyen cambiadores de calor en el delantero o posterior.
¿Cuánto de este esquema de clasificación está para los ingenieros del centro de datos y los profesionales de la certificación, y cuánto esté para los profesionales de la gestión de riesgos? ¿Podían los ajustador de seguro, por ejemplo, recalcular riesgo usando una variedad de nuevas variables, tales como la probabilidad de la salida?
Formulamos la pregunta a Gullbrand de Intel. “No hemos especificado en [los requisitos] la documentamos qué necesita ser registrado con respecto a la gestión de riesgos,” respondimos específicamente. “Hemos mencionado algunas cosas que necesitan ser consideradas. ¿Qué usted hace, por ejemplo, si usted tiene un accidente o una salida? ¿Si allí es un derramamiento, cómo usted dirigiría eso? Para tener esos procesos, por supuesto, antes de que esté sucediendo algo.”
Así pues, allí puede terminar para arriba ser una sección de gestión de riesgos en los documentos finales de los requisitos del OCP para los componentes como las placas frías “para asegurarse de a gente está pensando las soluciones a través,” Gullbrand dijo.
Básico e intermedio híbridos
La configuración de enfriamiento híbrida más simple, según lo previsto por los ingenieros del centro de datos de Microsoft y de Facebook, comienza con el accesorio de un cambiador de calor (HX) en la parte trasera del estante. Es un componente de Bolton que incluye a una serie de cinco fans de 280m m que generan hasta 4.800 pies cúbicos por el minuto (CFM) de la circulación de aire. También incluiría monitores de la temperatura y de la presión de aire, y los sensores a bordo.
Pues Alissa explicó, un depósito y una unidad de bombeo (RPU) toma el lugar de algunos componentes en un estante, a menudo ésos de la circulación de aire instalado en la parte inferior. Se ha separado del HX, haciendo el sistema entero más modular y más fácil mantener y reparar. Alternativamente, si el espacio está disponible, el HX se puede instalar en el estante sí mismo.
“Por lo tanto, la porción del líquido-a-aire de esta solución llega a ser flexible y se puede optimizar para el funcionamiento o el caso del uso final,” Alissa dijo. “Y el RPU, siendo el eje de la solución, se puede estandardizar y optimizar, y también ser diseñado para que la interoperabilidad permita a proveedores múltiples de la solución apoyar este producto.”
Los ingenieros de los sistemas Calgary-basados de CoolIT son en gran parte responsables del diseño del RPU, que, según el director leva Turner de las soluciones del hyperscale de la compañía, fue derivado de un estudio de caso que implicaba su CHX80 estante-basó la unidad de enfriamiento de la distribución del líquido-a-líquido (CDU). Allí, un estante fue refrescado usando una variedad de contacto directo frío de la fabricación de placas con los componentes calientes e infundido con el líquido a través de la adición de un lazo líquido cerrado.
Para el estudio de nuevo caso (representado arriba), el calor absorbente por las placas frías fue agotado por el HX después de pasar a través de la corriente de aire que era entregada a los otros componentes en el sistema en la moda normal. El CHX80 primero fue optimizado para el estante abierto más estrecho de OCP factor de forma de 19 pulgadas, con un accesorio opcional de la placa de adaptador para tamaños más grandes.
“Se requiere apoyar la interoperabilidad entre los vendedores, normalización para los interfaces eléctricos y líquidos,” explicó Turner, decir algo que en tres años pueden ser evidente muy bien. “Esto incluye no sólo el tipo de conector pero también de las ubicaciones, apenas asegurarse de allí se está estrellando no con cualquier otro componente en el sistema, y cuando usted intercambia hacia fuera componentes, usted no corre cortocircuito en longitud del cable o del tubo.”
Sigue siendo un estante refrigerado, así que la concepción de cómo adaptar un estante existente no es tal estiramiento. Y el líquido implicado puede ser agua regular, aunque no necesite venir directamente del abastecimiento de agua de la instalación. No obstante, Fernandes dijo a los asistentes, líquido diferencia todo el.
La “prueba extensa de este estante-nivel puso la participación de los trineos de GPU mostró [que] para una tarifa dada de la circulación de aire, esta solución de refrigeración por líquido a circuito cerrado entrega mucha promesa bajo la forma de 50 por ciento de la mayor potencia de ayuda del consumo, con respecto a la solución refrigerada original,” el ingeniero termal John Fernandes de Facebook dijo. “Sin embargo, fomente la mejora en componentes de enfriamiento podría empujar estas proyecciones incluso más futuras.”
Avanzado híbrido
La demostración que pudo haber soplado las puertas de la conferencia entera de OCP (junto con cualquier cambiadores de calor incorporados) fue entregada por un vídeo de una compañía llamada ZutaCore.
El diseño, desarrollado en colaboración con el fabricante Rittal del estante, implica el equipar de la posterior-puerta HX de un sistema líquido bifásico de la infusión que bombee el líquido dieléctrico a través de un tubo de entrada de 4m m en una cámara directamente sobre el microprocesador, cuyo se ha quitado disipador de calor. Allí, el líquido hierve visiblemente, y las burbujas del vapor llevan calor lejos a través de un tubo de mercado de 6m m a un múltiple de la refrigerante-distribución. De allí, el vapor se pasa a través a una unidad del rechazo del calor (HRU).
“El HRU contiene las fans que soplan el aire del frío-pasillo a través de un condensador, forzando el vapor para abandonar su calor y para condensar nuevamente dentro de un líquido,” explicó al director de ZutaCore de la gestión de productos Timothy Shedd. “Una bomba entonces dibuja que el líquido hacia fuera y la empuja de nuevo a los evaporadores, donde el ciclo comienza otra vez.”
En el centro de ZutaCore el diseño es una pieza (representada arriba) que substituye el disipador de calor de un microprocesador. Ha llamado un “evaporador aumentado de la nucleación,” o ENE. El líquido fresco se bombea en una cámara, donde el calor del microprocesador lo trae a ebullición. Ese vapor se tira a través de los evaporadores en un condensador refrigerado. Porque la cámara es tan pequeña, y el flujo es tan constante, las demandas de Rittal, un flujo líquido de apenas 140m m por minuto son capaces de refrescar 400W.
Es las medidas tales como esto que están obligando a ingenieros y a científicos que aboguen a favor de abandonar el métrico con las cuales la industria evalúa actualmente poder del servidor y del centro de datos, en el contexto de qué se requiere para refrescarlo.
“Este ambiente es totalmente diferente de un ambiente refrigerado,” indicó al Sah de Jimil, ingeniero de desarrollo de usos con 3M, cuya miríada de productos incluye líquidos de enfriamiento. “Con refrigerado, usted hablará de densidad del estante por metro cuadrado. Pero aquí, estamos hablando de kilovatio-por-litro.”
Si ocurre esa proyección como de refrigeración por líquido llega a ser inevitable (por lo menos por Microsoft y el cómputo de Facebook), después aquí está nuestra nuevos línea de fondo, cortesía Rittal y ZutaCore: 0,35 kW/liter. Ése es si la nucleación — una nueva palabra para el centro de datos vernáculo — podía refrescar todo.