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数据量的急剧增加使得机房散热又成大难题,如何解决?
发表时间:2019-04-25     阅读次数:     字体:【

数据量的不断增加使得数据中心机房的工作负担又加重了一层,原因在于处理数据时机房内服务器所散发的热量逐渐增高,服务器设备的散热问题需要企业优先考虑解决。相比普通的机房散热系统,液冷技术在近几年越来越受欢迎,能耗更低的它也呈现出自身独特的优势。

机房

所谓的液冷,并不是单纯指的水。指的是将高比热容的液体作为传输介质,将IT设备或者服务器产生的热量带走,使之冷却。事实上,早在上世纪60年代,IBM就已经开始使用液冷技术的前身,也就是水冷来对其大型计算机降温了。现在的液冷技术由于成本问题,主要应用于高性能计算领域。

液冷的分类

液冷主要有两种类型,一种叫做直接接触型液冷,还有一种叫做间接接触型液冷。这个区分主要是根据制冷液体和设备之间的接触方式而定的。

首先我们来说说间接接触型液冷。这里面的典型是冷板式液冷,是将需要散热的设备固定在一块冷板上,而液体在通过冷板的时候将设备的热量带走,以达到散热的目的。但是像机箱内部的硬盘,电源等部件,由于不能接触到液体,所以依然需要靠风扇来散热,采用这种冷板式液冷散热的服务器还有个别名,叫做气液双通道服务器。这种冷板式液冷服务器的优点在于,对数据中心架构的影响有限,噪音低,能效高和成本可控。对于那些较高热密度的数据中心散热比较合适。目前像百度,阿里和腾讯,均展示过自己的冷板式液冷服务器。

除此之外,还有一种方式叫做浸没式液冷。这种方式的特点在于将服务器等需要散热的IT设备完全浸没在冷却液中。依靠液体的循环流动带走热量。这也叫做直接接触型液冷。一般来说是将服务器放在特殊设计的容器中。冷却液在将热量带走以后会被气化,再通过其他装置冷却后循环利用。这种方式由于冷却液和设备充分接触,所以散热效率更高,再加上没有风扇,所以比冷板式液冷的噪音更低。比如曙光的硅立方,就是典型的沉浸式液冷。

液冷技术的冷却液都是啥?

液冷最直接,成本也最低廉的冷却液当然是水。但由于水并非绝缘体,所以只能应用于间接接触型液冷。除此以外,安全防护十分重要,一旦发生泄漏,对服务器等IT设备的损害将非常致命。

矿物油

除了水之外,矿物油也是一种物美价廉的冷却液。单相矿物油无毒无味不易挥发。但由于粘性较高,容易在设备表面形成残留。另外,虽然燃点较高,但是在某些特定条件下还是有燃烧的可能,必须加以注意。

氟化液

这种液体最大的特点是绝缘,且不燃。在数据中心液冷技术中是最安全的一种,也是目前应用最广泛的。但是其高昂的价格让很多有志于液冷技术的厂商咋舌。

以往来说,液冷技术主要应用于高性能计算领域。但是随着现在数据中心向着高密高电的方向发展,传统的风冷技术已经不能完全满足其散热需求。这些都是促使液冷技术下沉的主要因素。

虽然风冷系统的创新从未止步,从传统的机房空调到直接风侧自然冷却的AHU和间接风侧自然冷却的AHU等方式层出不穷。但由于载热能力的差距,相比于风冷,液冷技术可以大幅度降低数据中心的能源消耗。比如很多沉浸式液冷数据中心的PUE甚至可以达到惊人的1.03-1.05。但是相同规模的风冷系统数据中心,其PUE值还在1.3-1.5之间。

得益于更高的散热效率,对建筑物的依赖度更低,以及静音安全的特点,那些对场地,电力要求较高的数据中心也会逐渐考虑采用液冷技术。除了传统的大规模数据中心以外,随着边缘计算时代的来临,未来的边缘计算数据中心也会有大概20%采用液冷技术。

虽然液冷技术优势很多,但目前也仍然存在着一些制约因素。具体来说有如下几点:

1、缺乏相应的标准支持

目前沉浸式液冷还没有在行业内形成趋势,缺乏大规模应用的案例。国家或者行业对其技术的规范也还处于空缺状态。

2、改建成本过高

采用液冷技术的数据中心在设计方式上和传统采用风冷的数据中心迥异。比如楼梯的承重,机房的层高等。如果贸然更换冷却方式,除了空间利用率会受到影响之外,人员维护以及再建设成本也都将是一笔不小的支出。

3、腐蚀风险

众所周知,水是可以导电的,而矿物油和氟化物在与空气接触后会被其他物质所污染,从而对服务器等IT设备带来腐蚀的风险。为此带来的防范成本很高。

不过,液冷技术虽然仍存在很多问题,但得益于其明显的优势,在未来的数据中心建设当中必然会有用武之地。

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