Prej je večina podatkovnih centrov uporabljala zračno hlajene hladilnike za odvajanje toplote in zagotavljanje stabilnega zagotavljanja računalniške moči. Razvoj umetne inteligence zahteva vedno večjo računalniško moč, toplota, ki jo proizvajajo procesorji, pa narašča. Zračno hlajeni hladilnik ne zdrži več obremenitve, zato je tekoče hlajenje postopoma postalo glavni trend.
Ali je zaradi pospeševanja aplikacij umetne inteligence povpraševanje po tekoče hlajenih strežnikih nujno?
Nujno povpraševanje po sistemih za hlajenje s tekočino v umetni inteligenci (AI) je predvsem posledica izjemno visokih zahtev glede zmogljivosti strojne opreme računalniških nalog AI, zlasti pri poglobljenem učenju, obsežnem omrežnem usposabljanju in sklepanju, kjer sta intenzivnost računanja in poraba energije zelo visoki .
Visoka zahteva po računalniški moči:Umetna inteligenca, zlasti globoko učenje, zahteva izjemno visoko računalniško moč strojne opreme, kar ima za posledico veliko količino toplote, ki jo med delovanjem ustvari strojna oprema.
Dolgotrajno delovanje pri visokih obremenitvah:Naloge z umetno inteligenco pogosto zahtevajo dolgotrajno delovanje z visoko obremenitvijo, tekočinsko hlajenje pa lahko učinkoviteje odvaja toploto, kar zagotavlja, da se oprema med dolgotrajnim delovanjem ne pregreje.
Gostota strojne opreme in miniaturizacija:Sistemi tekočega hlajenja podpirajo konfiguracije strojne opreme z večjo gostoto, izboljšajo izkoriščenost prostora in učinkovito upravljajo s toploto v omejenih prostorih.
Energetska učinkovitost in trajnost:Učinkovito odvajanje toplote sistemov za hlajenje s tekočino pomaga zmanjšati porabo energije in ogljični odtis podatkovnih centrov, kar povečuje trajnost.
Zato je z naraščajočim povpraševanjem po računalništvu z umetno inteligenco tehnologija tekočega hlajenja postala ena ključnih tehnologij za zagotavljanje stabilnega in učinkovitega delovanja strojne opreme z umetno inteligenco, zlasti v okoljih z visoko obremenitvijo, dolgotrajnim delovanjem in v velikih podatkovnih centrih.
Kakšne so oblike tekočega hlajenja?
·Neposredno tekočinsko hlajenje (DLC):Ta metoda uporablja hladilno sredstvo za neposreden stik z virom toplote komponent, kot sta CPE in GPE strežnika. Tekočina teče skozi hladilno ploščo (toplotni izmenjevalnik) in neposredno absorbira toploto, nato pa jo po hladilnem cevovodu odvaja navzven hladilnega sistema. Metoda tekočega hlajenja močno izboljša učinkovitost toplotne prevodnosti in lahko učinkovito vzdržuje stabilnost strojne opreme v računalniških okoljih z visoko gostoto.
··Potopno hlajenje: Potopno hlajenje je postopek potopitve celotnega strežnika ali računalniške strojne opreme v posebno izolacijsko tekočino. Ta tekočina lahko učinkovito absorbira in odvaja toploto brez potrebe po kompleksnih izmenjevalnikih toplote. Potopni sistemi za hlajenje s tekočino lahko znatno povečajo gostoto strežnikov ob učinkovitem upravljanju toplote.
··Posredno tekoče hlajenje: Pri tej metodi je med hladilno tekočino in strojno opremo strežnika izmenjevalnik toplote, kjer hladilna tekočina odvzema toploto, strojna oprema pa je v neposrednem stiku z izmenjevalnikom toplote. Ta metoda je primerna za nekatere posebne scenarije uporabe, kjer hladilno sredstvo ne pride neposredno v stik z opremo, vendar lahko še vedno učinkovito prevaja toploto.
Kako lahko obstoječi podatkovni centri podpirajo uvedbo strežnikov umetne inteligence visoke gostote s tekočim hlajenjem?
Da bi podprli uvedbo strežnikov umetne inteligence visoke gostote s tekočinskim hlajenjem, je treba obstoječe podatkovne centre opraviti vrsto prenov in optimizacij. Te prenove običajno vključujejo prilagoditve fizičnih objektov, hladilnih sistemov, oskrbe z energijo in konfiguracije strežnikov. Glavne zahteve in koraki so naslednji:
1. Prilagoditev prostora in postavitve
Zasnova prostora: sistemi za tekoče hlajenje običajno zahtevajo namenske stojala ali prostore za namestitev hladilnih naprav, kot so sistemi za distribucijo hladilne tekočine in hladilne plošče. Obstoječi podatkovni centri bodo morda morali na novo načrtovati postavitve omaric za učinkovito integracijo teh novih sistemov v obstoječe objekte.
Konfiguracija visoke gostote: AI običajno zahteva gručo strežnikov visoke gostote, zlasti strežnike GPE. Da bi se temu prilagodili, morajo podatkovni centri zagotoviti več prostora v omari ali stojala z večjo gostoto za namestitev dodatne opreme za hlajenje.
2. Integracija tehnologije tekočega hlajenja
Da bi se prilagodili neposrednemu hlajenju, morajo obstoječi podatkovni centri namestiti vmesnike za tekoče hlajenje v strežnike in stojala ter zagotoviti, da je sistem za tekoče hlajenje združljiv s tradicionalnimi zračno hlajenimi sistemi.
3. Upravljanje z energijo in izboljšanje hladilnega sistema
Oskrba z energijo: sistemi za hlajenje s tekočino so lahko učinkovitejši od tradicionalnih klimatskih sistemov, vendar še vedno potrebujejo dodatno energijo za podporo pretoka hladilne tekočine, črpalk in opreme za izmenjavo toplote. Zato bodo podatkovni centri morda morali okrepiti oskrbo z električno energijo, UPS (neprekinjeno napajanje) in rezervne napajalne sisteme, da zagotovijo stabilno delovanje hladilnih sistemov.
Rekuperacija in upravljanje toplote: Tekočinsko hlajenje pomaga učinkoviteje upravljati toploto, ker je učinkovitejše od zračnega hlajenja in lahko prenese toploto bolj centralno v hladilni sistem. Za obstoječe podatkovne centre bo morda treba okrepiti zmogljivosti za rekuperacijo toplote za ponovno uporabo razpršene toplote, na primer za ogrevanje pisarniških prostorov.
4. Avtomatizacija in nadzor hladilnega sistema
Inteligentni sistem za upravljanje hlajenja: Z uvedbo tekočinskega hlajenja bo upravljanje hladilnih sistemov postalo bolj zapleteno. Podatkovni centri lahko uvedejo inteligentne sisteme za upravljanje hlajenja, ki temeljijo na senzorjih in analizi podatkov, ki lahko spremljajo temperaturo strežnika, pretok tekočine, tlak in druge parametre v realnem času, samodejno prilagodijo pretok in temperaturo hladilne tekočine, da zagotovijo najboljši učinek hlajenja.
Odkrivanje puščanja in varnost: sistemi za tekoče hlajenje morajo imeti celovito odkrivanje puščanja in zaščitne ukrepe. Obstoječi podatkovni centri morajo namestiti senzorje za spremljanje puščanja in sprejeti potrebne nujne ukrepe, da se izognejo poškodbam strojne opreme zaradi puščanja tekočine.
5. Skladnost in vpliv na okolje
Zahteve skladnosti: sistemi za tekoče hlajenje morajo biti skladni z industrijskimi varnostnimi standardi, okoljskimi predpisi in politikami rabe čiste energije. Podatkovni center mora zagotoviti, da je sistem za tekoče hlajenje v skladu z lokalnimi okoljskimi, požarnimi in gradbenimi zahtevami.
Prijaznost do okolja: V primerjavi s tradicionalnim zračnim hlajenjem so sistemi za hlajenje s tekočino energetsko učinkovitejši in okolju prijaznejši. Zato lahko uporaba tekočinskega hlajenja pomaga izboljšati energetsko učinkovitost (PUE) podatkovnih centrov in zmanjša njihov ogljični odtis.
6. Nadgradnja in razširitev sistema
Združljivost z obstoječimi sistemi: Za obstoječe podatkovne centre je treba med prenovo zagotoviti združljivost sistema tekočega hlajenja z obstoječo IT opremo in energetskimi sistemi. Če gre za obsežno širitev, bo morda treba povečati zmogljivost hladilne infrastrukture in IT infrastrukture.
Postopni prehod: Ker lahko uvedba tekočinskega hlajenja zahteva čas in naložbe, je mogoče razmisliti o postopnem prehodu tako, da računalniške naloge ali strežnike z visoko gostoto na določenih območjih najprej zamenjate z opremo za tekočinsko hlajenje in jo nato v celoti spodbujate, ko se sistem stabilizira.
Kako naj operaterji načrtujejo kombinacijo zračno hlajenih in tekočinsko hlajenih strežnikov pri gradnji novih podatkovnih centrov?
Pri gradnji novih podatkovnih centrov morajo operaterji razumno načrtovati kombinacijo zračno hlajenih in tekočinsko hlajenih strežnikov na podlagi različnih vrst obremenitev, zahtev glede energetske učinkovitosti, potreb po hlajenju in prihodnjih dejavnikov razširljivosti. Tukaj je nekaj ključnih premislekov in predlogov za načrtovanje:
1. Gostota obremenitve in računalniške zahteve
Računalniške naloge z visoko gostoto (umetna inteligenca, veliki podatki, intenzivna opravila GPU): za te naloge so običajno potrebne učinkovitejše metode odvajanja toplote. Sistemi tekočega hlajenja (zlasti neposredno tekočinsko hlajenje, DLC) zagotavljajo boljše učinke toplotnega upravljanja, učinkovito podpirajo potrebe računalništva z visoko gostoto in zagotavljajo stabilno delovanje opreme. Zato je pri strežnikih, ki opravljajo visoko obremenjene naloge, kot so umetna inteligenca, strojno učenje in analiza velikih podatkov, priporočljivo dati prednost tehnologiji tekočega hlajenja.
Naloge z nizko do srednjo gostoto: Za nekatere tradicionalne aplikacije z majhnimi obremenitvami in nizko računalniško gostoto (kot so spletne storitve, shranjevanje datotek itd.) zračno hlajeni sistemi zadostujejo za izpolnjevanje zahtev in imajo razmeroma nizke stroške uvajanja. Zato se pod temi obremenitvami lahko uporabljajo zračno hlajeni strežniki.
2. Energetska učinkovitost in obratovalni stroški
Prednosti tekočinskega hlajenja: zaradi večje učinkovitosti prenosa toplote lahko tekočinski hladilni sistemi učinkoviteje odvajajo toploto iz strežnikov v primerjavi s tradicionalnimi zračnimi hladilnimi sistemi, s čimer se zmanjša obremenitev klimatskih naprav in tradicionalne hladilne opreme. Zato imajo sistemi za hlajenje s tekočino višjo energijsko učinkovitost in nižji PUE (Energy Usage Efficiency Ratio), kar lahko bistveno zmanjša stroške delovanja podatkovnih centrov, zlasti za dolgoročne operativne cilje.
Prednosti zračnega hlajenja: Sistemi zračnega hlajenja imajo nižjo začetno naložbo ter razmeroma preprosto vzdrževanje in upravljanje, zato so lahko za obremenitve z manj strogimi zahtevami glede energetske učinkovitosti sistemi zračnega hlajenja stroškovno učinkovitejši. Zlasti v zgodnjih fazah podatkovnih centrov lahko uporaba zračnih hladilnih sistemov zmanjša stroške gradnje.
3. Razširljivost in prilagodljivost
Modularna zasnova: Pri gradnji novega podatkovnega centra je mogoče razmisliti o modularni zasnovi, kar pomeni namestitev zračno hlajenih in tekočinsko hlajenih strežnikov v različnih conah glede na različne vrste obremenitev in zahteve glede hlajenja. Na primer, načrtovanje območij z visoko gostoto in visoko obremenitvijo kot območij s tekočim hlajenjem, medtem ko načrtovanje območij z nizko gostoto, tradicionalnimi opravilnimi območji kot območji z zračnim hlajenjem. To lahko zadovolji potrebe različnih računalniških nalog, ne da bi zahtevala enotno izbiro metode hlajenja za celoten podatkovni center.
Premisleki glede razširljivosti: Z rastjo umetne inteligence in računalniško intenzivnih aplikacij se lahko obremenitev podatkovnih centrov spremeni. V začetni fazi je mogoče izbrati mešano konfiguracijo zračnega hlajenja in hlajenja s tekočino glede na povpraševanje, in ko se računska obremenitev poveča, se lahko sistem za hlajenje s tekočino postopoma razširi. S prilagodljivo zasnovo je mogoče način hlajenja prilagoditi glede na spremembe obremenitve v prihodnosti.
4. Kombinacija in sodelovanje hladilnih sistemov
Zračno hlajenje in tekočinsko hlajenje delujeta skupaj: V mnogih primerih sistem zračnega hlajenja in tekočinskega hlajenja nista popolnoma nasprotna, lahko delujeta skupaj. Na primer, v večini podatkovnih centrov se sistemi za hlajenje s tekočino lahko uporabljajo za hlajenje računalniške opreme z visoko gostoto, kot so grafični procesorji in strežniki z umetno inteligenco, medtem ko se zračno hlajenje uporablja za hlajenje območij opreme z nizko obremenitvijo. Na ta način lahko zračno hlajeni sistem služi kot pomožni hladilni sistem za tekočinski hladilni sistem, ki zagotavlja splošno učinkovitost nadzora temperature podatkovnega centra.
Kombinacija posrednega tekočinskega hlajenja in neposrednega tekočinskega hlajenja: Pri izbiri tekočinskega hlajenja lahko pride v poštev tudi kombinacija posrednega tekočinskega hlajenja (ILC) in neposrednega tekočinskega hlajenja (DLC). Posredno tekočinsko hlajenje se običajno uporablja za hlajenje celotnega zraka v računalniški sobi, medtem ko se neposredno tekočinsko hlajenje uporablja za posebne visoko zmogljive strežnike. Kombinacija obeh lahko optimizira uvedbo sistemov za hlajenje s tekočino in zmanjša naložbena tveganja.
5. Oskrba z energijo in okoljski vidiki
Obnovljivi viri energije in zeleni podatkovni centri: sistemi za tekoče hlajenje lahko znatno izboljšajo energetsko učinkovitost, zmanjšajo uporabo sistemov za hlajenje zraka in pomagajo podatkovnim centrom zmanjšati porabo energije. Zato je treba pri načrtovanju kombinacije hlajenja s tekočino in zračnega hlajenja dati prednost uvedbi hlajenja s tekočino, zlasti če se podatkovni center za delovanje zanaša na obnovljive vire energije, kot sta sončna in vetrna energija. Sistemi za hlajenje s tekočino lahko učinkoviteje uporabljajo te vire energije.
Varstvo okolja in skladnost: sistemi za hlajenje s tekočino običajno uporabljajo hladilno tekočino z zaprto zanko, ki ne le izboljša energetsko učinkovitost, ampak tudi zmanjša vpliv hladilnih sredstev na okolje. Ko se soočate z okoljskimi predpisi, kot sta REACH ali F-plin v Evropi, je lahko tekočinsko hlajenje bolj trajnostna izbira.
6. Upoštevanje hladilne infrastrukture in podpornih objektov
Konfiguracija vodnega hlajenja in hlajenja s tekočino: sistemi za hlajenje s tekočino običajno zahtevajo infrastrukturno podporo za vodno hlajenje ali druge hladilne tekočine. Podatkovni centri bi morali zagotoviti zanesljivost vodnih virov med načrtovanjem, zlasti na območjih s pomanjkanjem vode, kjer je treba upoštevati učinkovitost sistemov kroženja vode ali uporabo obnovljivih hladilnih tekočin.
Hladilne enote in distribucija: Podatkovni centri lahko zahtevajo dodatne hladilne enote (kot so hladilni stolpi, izmenjevalniki toplote, črpalke za tekočino itd.) za podporo sistemov za hlajenje s tekočino. Pri načrtovanju je treba razmisliti o tem, kako učinkovito integrirati te objekte in fleksibilno prilagoditi temperaturo celotnega podatkovnega centra z uporabo zračnega hlajenja.
7. Tržni trendi in tehnološki razvoj
Prilagoditev prihodnjih tehnologij: hiter razvoj umetne inteligence in visokozmogljivega računalništva zahteva, da imajo podatkovni centri sposobnost prožnega prilagajanja. Nadaljnja zrelost in zniževanje stroškov tehnologije tekočinskega hlajenja bo morda v prihodnosti postala priljubljena, medtem ko bo zračno hlajenje morda še vedno ohranilo svoj položaj v nekaterih aplikacijah z nizko gostoto. Zato bi morali podatkovni centri pri gradnji upoštevati prihodnje tehnološke trende in izbrati hladilne rešitve, ki so primerne za dolgoročne razvojne načrte.
8. Predlogi za celotno načrtovanje
Začetna faza: Priporočljivo je dati prednost uporabi zračno hlajenih sistemov ter rezervirati prostor in vmesnike za morebitno uvedbo sistemov za hlajenje s tekočino v prihodnosti. Na primer, rezerviranje vmesnikov cevovoda za tekočinsko hlajenje pri načrtovanju omaric ali načrtovanje modularnih omaric, ki omogočajo zamenjavo ali nadgradnjo hladilnih sistemov, kot je potrebno v prihodnosti.
Območja z visoko gostoto: Za prihodnja območja z visoko gostoto strežnikov (kot so strežniki GPU, sobe za usposabljanje z umetno inteligenco itd.) je mogoče načrtovati območja s tekočim hlajenjem, ki bodo izpolnjevala njihove visoke zahteve glede odvajanja toplote in hkrati zmanjšala izgubo energije.
Prilagodljiva kombinacija: Glede na obremenitev in nalogo je mogoče uporabiti hladilno shemo, ki združuje zračno hlajenje in hlajenje s tekočino, da se doseže najvišja učinkovitost delovanja in prihranek energije.
Priljubljena oznake: tekočinski hladilni sistem v podatkovnem centru za ai, Kitajska, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, po meri, brezplačen vzorec, izdelano na Kitajskem
