出门烫jio、简直热哭了、河南热成了可南……
就在上周,河南高温成为全国热议的话题。据河南气象局数据统计显示,河南全省有49%的县市气温超过40℃,最热的居然是郑州。其实也不仅是河南,整个北方地区最近都迎来了新一轮高温,大家出门在外的唯一想法就是——赶快回家冲个凉。
比人更不耐高温的则是电子设备。你肯定遇到手机过热关机的情况,但你或许不知道,这其实是一种自我保护方式,因为高温可是许多电子元器件的大敌,轻则系统运行速度变慢、性能下降,重则电子激活程度加剧导致半导体元件热击穿,造成不可逆的物理损坏。所以夏季降温对于电子设备来说至关重要,尤其是作为数字化“心脏”的数据中心,如何保障成千上万台系统的散热,也成为了夏季的热门话题。
在以前,每到夏季数据中心总会让空调全力运转,以解决数据中心产生的巨大热量,由此也带来了能耗上升的问题,使得数据中心的PUE提高不少。但是现在就不行了——伴随着工信部《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》的提出,国家从政策层面已经明确到2023年底,新建大型及以上数据中心PUE降到1.3以下。这一硬指标与时间表的设定,对于数据中心的能耗提出了新要求,也促使数据中心必须转变传统的散热模式,采用更节能、更高效的解决方案。
面对高温,人人都渴望冲个凉,那为什么服务器不可以?
冷板式液冷,数据中心能效比首选
如果放在20年前,液冷还是很时髦的,大家很好奇这个小管子里面装的到底是什么。但是如今,不要说企业,就是个人也有不少都用上了液冷散热的电脑,大众的接受度也在逐步提升中。尤其是对于数据中心来说,面对“双碳”压力、面对节能减排的需求,液冷就提供了一个非常好的方案——通过冷却液将核心设备的温度控制在较低的范围内,同时也大大节省了空调等散热设备的能耗,可谓是一举两得。于是在技术成熟和政策鼓励的双重加持下,数据中心也开启了液冷应用的新时代。
“目前服务器液冷从大的方向上来看,主要三种方式在并行——冷板式液冷、喷淋式液冷和浸没式液冷”,在谈到液冷技术和应用场景的时候,浪潮信息数据中心产品部总经理赵帅如数家珍。所谓冷板式液冷,就是在热源上覆一块水冷板,通过液体流动把热量带走。相对于传统的“风扇+散热片”的制冷方式,冷板式液冷在最小成本提升的情况下最大化了应用效果,最容易被用户所接受。
相比之下,无论喷淋式液冷还是浸没式液冷的技术都要复杂得多,也都需要数据中心从物理形态上进行变革。这对于绝大多数用户来说显得较为激进,适用于完全新建的项目,而且从成本来说前期也需要较大投资。也是在综合考虑业界的多种解决方案之后,浪潮信息将冷板式液冷作为主攻方向,并定下了"All in液冷"的发展战略,全栈布局液冷。在日前召开的绿色算力技术研讨会上,浪潮信息发布全栈液冷产品——液冷通用服务器、液冷高密度服务器、液冷整机柜服务器、液冷AI服务器等,向业界提供全套液冷产品和解决方案。
在这次发布的产品中,既有全场景适配、基于英特尔® 至强® 第三代可扩展处理器打造的通用旗舰机型NF5280M6,也有面向高密度多节点应用的i24LM6服务器,还有面向大规模数据中心节能降耗需求、实现一体化交付的液冷整机柜服务器ORS3000S,以及面向人工智能应用、支持多个GPU加速卡的NF5498LA5服务器等等,满足数据中心绿色高质量发展的多样化场景需求,实现“量身定做”。
为什么要设计这么多冷板式的服务器?有没有类似超融合之类“一站式”的液冷产品呢?对于这个问题,其实浪潮信息的研发和产品设计团队早就考虑过,很显然如此丰富、多样化的产品线是有意为之。“你会发现一个用户在购买服务器的时候,一定不会只购买一种类型的服务器。很多客户会购买通用服务器、也会购买高密度服务器,很多时候还会部署具备异构加速性能的AI服务器等等。如果只在一类服务器上作业,满足不了客户把高算力设备全部进行液冷化的建设初衷,这是我们在各个节点上布局的根本出发点”,在谈到为什么会准备多样化的液冷设备时,赵帅解释说。
浪潮信息数据中心产品部总经理 赵帅
其实浪潮信息的准备还远不止于此。面对未来数据中心大规模应用的需求,赵帅和团队成员们更是准备了包括预制化数据中心、模块化液冷数据中心的整体解决方案。因为在实际应用中他们发现,许多客户想要的数据中心超低PUE,不仅仅需要某一款设备的低能耗来实现,同时还需要诸多的辅助设备。比如对液冷技术来说,一方面需要在服务器内部进行配置、安装管线,另一方面还包括室外机、供电系统、冷却塔等一次侧或者二次侧的液冷服务设施。这些设施虽然并没有全部部署在机房内部,却也是为数据中心服务的。而对于这些设备,客户往往缺乏足够的认知和使用能力,因此客户也更希望浪潮信息能提供一体化的解决方案,这样才能实现从室内到室外的一站式液冷赋能。
如此一来,无论是新建模块化液冷数据中心、预制化液冷数据中心,还是风液式或纯液冷老旧机房改造,浪潮信息都能够实现从前期规划咨询、中期设备定制、后期交付施工的端到端服务,为客户打造全生命周期最优的液冷解决方案,满足复杂多样的数据中心建设需求。
打造液冷行业规范,共建节能生态系统
许多人可能会好奇液冷数据中心的成本,毕竟相对于传统风冷来说,液冷在构造上更为复杂,由此也就带来了初期建设成本的提升。那么,这是否意味着液冷的使用成本会更高呢?恰恰相反,赵帅饶有兴趣的帮我们算了一笔账,其实液冷数据中心会更划算。
一般来说,数据中心的寿命是10年左右,服务器一代的使用寿命是5年左右,业内也大多从总体拥有成本的角度来考虑盈亏问题。赵帅团队的测算结果显示,虽然在采购初期,液冷数据中心的确需要增加约10%的投资,但由于PUE更低、更省电,大概在一年半至两年的时间,其节省的电费就可以覆盖前期多出的液冷建设成本。这也意味着在总计5年的生命周期中,剩下3年左右的时间,冷板式液冷服务器的能耗均小于传统服务器,考虑到数据中心动辄成千上万台服务器的规模,每年节省的成本是非常可观的。未来通过冷板的标准化、批量化生产,能够更加减少数据中心液冷改造的初期投资成本。
当然更多的节省在于整个行业的大规模普及,这就需要标准化的规范。在服务器支持液冷之后,传统的IDC机房里面已经部署的机柜是可以经过改造来支持液冷的,但是目前由于标准匮乏会比较困难。
“机柜的机身要多深才能做液冷化改造?机柜要在哪些地方留下足够的孔位去安装机柜级的分集水器?在哪些地方安装PDU?在哪些地方预留进水的管路?现在没有统一标准,所以无法直接做改造。浪潮信息希望拉通产业、拉通客户,大家一起把标准给做出来,比如针对机柜、PDU、分集水器、快接头等各种部件设立技术标准,有了标准就意味着以后所有的机柜都无须再经过特殊的处理或全部更换,只需要通过简单的改造就可以支持液冷”,赵帅说。
为更好的推进液冷规模化、产业化,浪潮信息建成了亚洲最大的液冷数据中心研发生产基地——天池。天池是领先的液冷创新中心,满足了不同规格液冷服务器的各项研发、生产、测试需求,构筑了研发、测试、生产、品控、交付的全链条液冷智造能力,年产量10万台,实现了业界首次冷板式液冷整机柜的大批量交付,帮助用户数据中心PUE降低至1.1以下,整体交付周期在5-7天之内。
一枝独秀不是春,百花齐放春满园。对于液冷技术产业化来说,这不是一蹴而就的事,也不是浪潮信息一家的事。任何一项标准的制定,都需要从政策、行业、产业等多个角度、多方参与,自然也就需要一个漫长的过程。不过在这期间,浪潮信息还是积极探索可能的技术路线,从应用层面为客户带来更好的体验。比如与顶尖高校实验室合作探索优化冷板材质,持续提升不同材质的耐腐蚀性、抗氧化性和热传导性;再比如严格品控管理,冷板快接头可耐受5000次插拔,保障长期使用可靠性,液冷换热单元等部件出厂前承受震动、跌落、盐雾,霉菌重重实验以达到出厂质量要求等等,都秉承着专业、负责的态度。
如今,液冷技术已经不再是从前那样曲高和寡,在国家“双碳”和“东数西算”战略的共同推动下,包括互联网、金融、电信、能源、医疗等多个关乎国计民生的行业都开启了液冷化的进程,也通过小规模试点进行探索。相比之下在互联网行业,液冷走得更快一些,目前包括京东在内的诸多大厂也开始了液冷设备的应用。据京东科技JDT京东云事业部、硬件架构部架构师王贵林介绍,京东很早就开始了液冷技术的探索和研发,并基于液冷技术搭建了其新一代数据中心,使得整体PUE得到了有效降低,运行效能大大提升。
根据生态环境部公布的数据,2021年,我国数据中心耗电量占全社会用电量的2.6%,而未来社会对算力的需求仍将以每年20%以上的速度增长,行业对电力的需求也会继续增加。在这样的趋势下,数据中心行业低碳节能已经刻不容缓,而液冷技术则能够有效解决这个问题。在为服务器带去阵阵“清凉”的同时,也能够推动数字经济的平稳、快速发展。
既然计算需求这么火爆,你的服务器是不是也该冲个凉了?