Intel và Dell: Máy tính bền vững với hệ thống làm mát chìm

Blog này được đồng tác giả bởi  Emily Clark  và  Sandeep Ahuja .

Cùng nhau, Intel và Dell Technologies tiếp tục tạo ra những đổi mới nhằm cải thiện cuộc sống, tăng năng suất và giải phóng khả năng sáng tạo. Với mỗi thế hệ bộ xử lý, hiệu quả sử dụng năng lượng ngày càng tăng: có thể thực hiện nhiều phép tính hơn trên mỗi watt điện mà máy chủ cần. Tuy nhiên, nhu cầu về hiệu suất tính toán là không thể đáp ứng được, dẫn đến các bộ xử lý được thiết kế để chạy ở mức công suất cao hơn nhằm đáp ứng nhu cầu về hiệu suất.

Việc làm mát các bộ xử lý có công suất thiết kế nhiệt (TDP) cao hơn này trở thành một thách thức cả về mặt công nghệ lẫn quan điểm tiêu thụ năng lượng. Các hệ thống làm mát truyền thống tiêu thụ tới 40% mức tiêu thụ năng lượng của trung tâm dữ liệu không được thiết kế để loại bỏ lượng nhiệt sinh ra cao hơn. Làm mát trung tâm dữ liệu thông qua công nghệ nhúng cho phép làm mát các bộ phận có TDP cao hơn đồng thời bền vững hơn nhờ giảm mức tiêu thụ điện (và nước).

Trong loạt blog này, chúng tôi sẽ trình bày các phương pháp tiếp cận bền vững để triển khai kiến ​​trúc điện toán mới nhất bằng cách sử dụng các kỹ thuật làm mát khác nhau. Một cách để cải thiện tính bền vững là giảm lượng làm mát cần thiết trong không gian trung tâm dữ liệu. Chúng ta có thể thấy cách thực hiện điều này bằng cách xem xét cách nhiệt di chuyển và cách điều khiển thiết bị làm mát trong trung tâm dữ liệu. Nhiệt chuyển từ nóng sang lạnh, và càng cần chuyển nhiều nhiệt thì chênh lệch nhiệt độ giữa nóng và lạnh càng lớn. Trong trường hợp của máy tính, một trong những bộ phận “nóng” quan trọng nhất là bộ xử lý, trong khi bộ phận “lạnh” là không khí xung quanh trung tâm dữ liệu nơi chúng ta muốn giải phóng nhiệt. Nếu chênh lệch nhiệt độ giữa bộ xử lý và không khí bên ngoài không đủ lớn, chúng ta cần sử dụng máy nén lạnh để tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ lớn hơn. Những máy nén này đòi hỏi nhiều năng lượng hơn so với bản thân máy bơm và quạt, vì vậy mục tiêu của chúng tôi là làm cho việc làm mát trung tâm dữ liệu hiệu quả đến mức chúng tôi không cần đến máy nén mọi lúc hoặc hầu hết thời gian.

Một trong những công nghệ làm mát có thể cải thiện việc sử dụng năng lượng của trung tâm dữ liệu là làm mát nhúng. Trong công nghệ này, các máy chủ được ngâm trong chất lỏng không dẫn điện và tương thích với các bộ phận trong máy tính. Không có quạt trong máy chủ, điều này giúp tiết kiệm năng lượng cho trung tâm dữ liệu. Không cần phải di chuyển một lượng lớn không khí trong cơ sở trung tâm dữ liệu vì các bể ngâm thường thu gần như toàn bộ nhiệt từ máy tính trực tiếp vào chất lỏng. Do nhiệt được chất lỏng bên trong bể ngâm thu giữ nên sẽ có thêm khoản tiết kiệm ở cấp cơ sở nhờ việc loại bỏ quạt của cơ sở sẽ đưa không khí đến lối đi lạnh phía trước giá đỡ trong trung tâm dữ liệu làm mát bằng không khí. Máy nén có thể được loại bỏ khỏi hệ thống làm mát trong một số trường hợp, giúp tiết kiệm năng lượng. Với một số cấu hình điện toán, chất làm mát nóng rời khỏi máy tính thậm chí có thể hữu ích cho các ứng dụng khác, như hệ thống sưởi khu vực hoặc quy trình công nghiệp.

Một trong những thách thức chính mà công nghệ này phải đối mặt là hiệu suất nhiệt của các hệ thống ngâm hiện tại có thể hạn chế đối với một số bộ xử lý và máy chủ. Tuy nhiên, Intel và Dell đã kết hợp để tối đa hóa cơ hội triển khai tính toán bền vững trong môi trường nhúng. Bộ xử lý Intel Xeon, chẳng hạn như Xeon Platinum 8480+ hoặc Xeon Platinum 8470N, cho phép người dùng tận dụng kiến ​​trúc điện toán Intel mới nhất, bộ tăng tốc tích hợp và các tính năng bảo mật để có hiệu suất cao hơn. Những bộ xử lý này cũng hiệu quả hơn so với các thế hệ trước, mang lại hiệu suất trung bình tốt hơn 2,9 lần trên mỗi watt trong nhiều khối lượng công việc khác nhau. Với nhiều bộ tăng tốc tích hợp hơn bất kỳ CPU nào khác trên thị trường, bộ xử lý Intel® Xeon® có khả năng mở rộng thế hệ thứ 5 mang lại hiệu năng vượt trội và tổng chi phí sở hữu cho khối lượng công việc AI, cơ sở dữ liệu, kết nối mạng và HPC.¹ Bạn có thể thấy hiệu suất cao hơn tới 10 lần cho mỗi khối lượng công việc watt bằng cách sử dụng bộ tăng tốc tích hợp cho khối lượng công việc được nhắm mục tiêu.2 Những bộ xử lý này cũng có TDP cao hơn, điểm mà Dell đã giảm thiểu thông qua các tính năng máy chủ Dell PowerEdge mới để làm mát chìm. Với các tính năng Làm mát thông minh PowerEdge của Dell, bao gồm bố cục đối xứng và đường dẫn dòng chảy được sắp xếp hợp lý cho chất lỏng ngâm, hệ thống có thể được làm mát hiệu quả hơn. Theo mô hình nội bộ của Dell, với chất làm mát chảy hiệu quả xung quanh các bộ phận nóng nhất, có thể tiết kiệm năng lượng lên tới 30% so với làm mát không khí chu vi truyền thống cho các máy chủ và cấu hình tương đương.

Dell và Intel đang tạo ra những cải tiến để mang lại khả năng tính toán bền vững hơn. Để tìm hiểu thêm về các sản phẩm này, hãy nhấp vào đây .

¹ Được đo bằng hiệu suất trên mỗi watt trên một loạt khối lượng công việc AI, cơ sở dữ liệu, kết nối mạng và HPC so với bộ xử lý Intel® Xeon® thế hệ thứ 4. Xem A2, A19-A25, D1, D2, D5, H1, N16 tại tuyên bố của intel.com/processor: Bộ xử lý Intel Xeon có khả năng mở rộng thế hệ thứ 5. Kết quả có thể thay đổi.
² Dựa trên mức tăng hiệu suất trên mỗi watt từ 1,46x đến 10,6x với các bộ tăng tốc tích hợp trên nhiều khối lượng công việc AI, cơ sở dữ liệu và mạng. Xem A19-A25, D1, D2, D5, N16 tại tuyên bố của intel.com/processor: Bộ xử lý Intel Xeon có khả năng mở rộng thế hệ thứ 5. Kết quả có thể thay đổi.