Đi sâu vào các lựa chọn làm mát máy chủ bằng chất lỏng

Khi Dell Technologies tiếp tục tạo ra nhiều công nghệ thúc đẩy sự tiến bộ của con người, có thể có những trở ngại làm chậm quá trình áp dụng các giải pháp mới này. Trong trung tâm dữ liệu, không có lĩnh vực nào quan trọng hơn để chứng minh những trở ngại này ngoài khối lượng công việc AI. AI và các khối lượng công việc đòi hỏi khắt khe khác bắt buộc phải sử dụng GPU và CPU mới nhất để mang lại hiệu suất ứng dụng cần thiết. Điều này có nghĩa là các câu hỏi về nhiệt và điện thường phát sinh trong quá trình lập kế hoạch triển khai. Để trợ giúp, nhóm kỹ thuật nhiệt máy chủ của Dell đã cung cấp Dell Smart Cooling , một bộ sưu tập cải tiến lấy khách hàng làm trung tâm trong nhiều năm. Ví dụ: Triton là sản phẩm máy chủ làm mát bằng chất lỏng ra đời sớm từ năm 2016. Nếu chuyển nhanh sang năm 2024, chúng tôi sẽ cung cấp các giải pháp làm mát máy chủ, như giá đỡ Dell DLC3000 DLC mà Verne Global đang sử dụng và các trung tâm dữ liệu mô-đun Dell cung cấp lên tới 115 kW mỗi giá.

Lựa chọn làm mát hiện tại

Các blog trước đây đã đề cập đến các yêu cầu làm mát của CPU và GPU mới nhất cũng như các tùy chọn làm mát khác nhau được danh mục PowerEdge hỗ trợ. Việc triển khai các máy chủ công suất cao mới nhất này có thể đồng nghĩa với việc lượng nhiệt sinh ra trên mỗi giá vượt quá khả năng làm mát được xử lý bằng hệ thống làm mát không khí truyền thống. Ngoài ra, khách hàng đang mong muốn sử dụng năng lượng bền vững và hiệu quả hơn trong trung tâm dữ liệu. Vì vậy, hãy cùng xem xét các phương pháp và chiến lược làm mát trung tâm dữ liệu hiện có cho khách hàng để hỗ trợ các nhu cầu làm mát ngày càng tăng này.

Dưới đây là tổng quan nhanh về các công nghệ phổ biến nhất được sử dụng làm khối xây dựng khi kiến ​​trúc môi trường làm mát trung tâm dữ liệu.

• • Làm mát bằng chất lỏng trực tiếp ( DLC ) sử dụng các tấm lạnh tiếp xúc trực tiếp với các thành phần máy chủ bên trong như CPU ​​và GPU; chất lỏng sau đó được sử dụng để làm mát tấm lạnh và truyền nhiệt ra khỏi các bộ xử lý này.
  • Các giải pháp làm mát liên tiếp được thiết kế để triển khai trong lối đi của trung tâm dữ liệu dọc theo các giá đỡ nhằm làm mát và phân phối không khí lạnh đến các vị trí chính xác.
  • Bộ trao đổi nhiệt cửa sau (RDHx) hoạt động bằng cách thu nhiệt từ khí thải nóng của máy chủ thông qua bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng chất lỏng được lắp ở phía sau giá máy chủ.
  • Vỏ bọc đề cập đến khái niệm ngăn chặn khí thải được làm nóng, làm mát và tuần hoàn nó, tất cả đều cách ly hoàn toàn với bất kỳ không khí lạnh nào khác của trung tâm dữ liệu.

Mỗi công nghệ làm mát hỗ trợ mật độ và hiệu suất nhiệt khác nhau của giá đỡ, mang đến cho khách hàng những lựa chọn phù hợp với giải pháp làm mát theo yêu cầu của họ. Những giải pháp này có thể được triển khai từ một giá tới nhiều lối đi. Bộ làm mát liên tiếp, kết hợp với ngăn chặn theo hàng hoặc giá đỡ, thu giữ 100% nhiệt do CNTT tạo ra tại (các) giá đỡ. Điều này có nghĩa là máy điều hòa không khí duy nhất cần có trong phòng dữ liệu là để mang lại sự thoải mái cho con người. RDHx cũng thu 100% nhiệt do CNTT tạo ra để cung cấp nước tại giá đỡ và đồng thời điều hòa không khí trong không gian. Do chức năng điều hòa không khí này, nhiệt độ nước của cơ sở cung cấp cho RDHx phải mát hơn (tối đa khoảng 20 C) so với nhiệt độ có thể sử dụng với các bộ làm mát liên tiếp (lên đến 32 C). Nhiệt độ nước cơ sở cao hơn cho phép các thiết bị làm lạnh làm mát nước hoạt động với năng lượng thấp hơn, điều này là mong muốn nhưng chỉ là một phần của toàn bộ câu chuyện hiệu quả.

Việc kết hợp các công nghệ thu nhiệt 100% này với DLC thậm chí còn tăng hiệu quả hơn nữa bằng cách giảm công suất quạt cần thiết để làm mát thiết bị CNTT.

Hiệu quả làm mát máy chủ

Những giải pháp và phương pháp khác nhau này tiêu thụ lượng điện năng khác nhau để mang lại khả năng làm mát. Hình 2 nêu bật mức sử dụng năng lượng hàng năm cho các phương pháp làm mát khác nhau khi được sử dụng để làm mát một tủ máy chủ CPU kép thông thường. Các thanh hiển thị năng lượng CNTT và năng lượng làm mát cho từng phương pháp làm mát. Năng lượng CNTT tiêu thụ bao gồm mọi thứ bên trong máy chủ, bao gồm cả quạt bên trong. Năng lượng làm mát đại diện cho các hạng mục làm mát bên ngoài máy chủ, bắt đầu từ CDU (bộ phân phối chất làm mát) hoặc CRAH (bộ xử lý không khí trong phòng máy tính) và bao gồm cả máy làm lạnh làm mát bằng không khí bên ngoài trung tâm dữ liệu. Mô hình này dành riêng cho trung tâm dữ liệu nằm ở miền Nam Hoa Kỳ.

Thanh đầu tiên thể hiện một trung tâm dữ liệu điển hình sử dụng các bộ xử lý không khí đặt xung quanh chu vi của phòng dữ liệu để thổi không khí về phía máy chủ. Tiếp theo, việc bổ sung DLC ​​để làm mát CPU trong mỗi máy chủ có thể tiết kiệm khoảng 11% tổng năng lượng tiêu thụ chỉ bằng cách làm mát không khí bằng bộ xử lý không khí chu vi. Việc thay thế hệ thống làm mát chu vi bằng bộ trao đổi nhiệt cửa sau (RDHx) trên mỗi giá có thể tiết kiệm 16% hàng năm và việc bổ sung DLC ​​sẽ tiết kiệm thêm 2% nữa. Như đã lưu ý ở trên, việc triển khai CNTT trong một khu vực có bộ làm mát liên tiếp cho phép sử dụng nước ấm hơn và điều này giúp tiết kiệm 19% năng lượng so với các bộ xử lý không khí xung quanh. Cuối cùng, việc kết hợp lớp vỏ này với DLC giúp tiết kiệm 23% năng lượng tiêu thụ so với các giá đỡ làm mát truyền thống.

Lợi ích của Giải pháp Công nghệ Dell

Có một số phương pháp làm mát thay thế trên thị trường. Ví dụ: một số nhà cung cấp đã chọn sử dụng làm mát bằng chất lỏng trực tiếp trên các thành phần máy chủ nội bộ bổ sung bao gồm bộ nhớ, giao diện mạng, bộ lưu trữ, v.v. nghĩa là giải pháp DLC tiếp xúc với hầu hết tất cả các thành phần sinh nhiệt bên trong mỗi máy chủ. Thông thường, các giải pháp này yêu cầu tấm làm lạnh bằng đồng tùy chỉnh và đường ống bổ sung bên trong máy chủ để đưa tất cả các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng. Tại Dell, chúng tôi không tin rằng việc làm mát bằng đồng phức tạp tốn kém là phương pháp tốt nhất. Chúng tôi tin rằng các tổ chức có thể đạt được nhiều lợi ích bằng cách kết hợp cả làm mát bằng chất lỏng và không khí thành giải pháp làm mát máy chủ kết hợp, bao gồm:

• • Tính linh hoạt cao hơn nhiều trong cấu hình máy chủ. Khách hàng có thể quyết định cấu hình máy chủ (bộ nhớ/thẻ PCIe/bộ lưu trữ/v.v.) mà không bị ràng buộc vào một thiết kế tấm lạnh máy chủ nào.
  • Các thiết kế có ít ống và khớp nối có thể xảy ra rò rỉ.
  • Quy trình dịch vụ tại chỗ đơn giản với khả năng truy cập dễ dàng để thay thế các thành phần máy chủ.
  • Lựa chọn một loạt các máy chủ.

Phương pháp kết hợp của Dell ít phức tạp hơn, cho phép linh hoạt hơn trong việc làm mát các bộ xử lý và nền tảng máy chủ mới và khác nhau khi chúng có sẵn.

Phân tích sử dụng các mô hình nội bộ của Dell cho thấy rằng việc triển khai làm mát bằng không khí lai + DLC trong giải pháp nhiệt độ nước thấp được thiết kế tốt, quản lý tốt có thể sử dụng nhiều năng lượng hơn từ 3% đến 4% để làm mát so với “phương pháp tiếp cận mọi thứ bằng tấm lạnh” được một số nhà cung cấp khác sử dụng và mang lại những lợi ích được liệt kê ở trên.¹

Khai thác thế hệ làm mát thông minh tiếp theo

Dell tiếp tục chiến lược làm mát của mình là cởi mở và linh hoạt để mang đến cho khách hàng sự lựa chọn thay vì cách tiếp cận một kích cỡ phù hợp cho tất cả. Các phương pháp làm mát trung tâm dữ liệu tiên tiến này hiện đang chuyển từ cụm điện toán hiệu suất cao sang triển khai chính thống để cho phép cung cấp thế hệ máy chủ hiệu suất cao nhất tiếp theo hỗ trợ AI và khối lượng công việc cường độ cao khác. Hệ thống làm mát thông minh của Dell đã giúp nhiều khách hàng PowerEdge nâng cao khả năng làm mát máy chủ tổng thể, tiết kiệm năng lượng và tính bền vững. Hãy đến và trò chuyện với các chuyên gia làm mát trong khu vực PowerEdge Expo tại Dell Technologies World hoặc yêu cầu nhóm tài khoản của bạn có một buổi gặp với chuyên gia về chủ đề làm mát trung tâm dữ liệu.

¹ Dựa trên mô hình nội bộ sử dụng dữ liệu do nhóm nhiệt của Dell thu thập, tháng 1 năm 2024.