数据中心的冷却方案—水冷却或将再次兴起

　　今天的现状

　　几年过去后的今天，绝大多数(即使不是全部的话)主要的x86系统服务器供应商们都以某种方式选择了水冷却解决方案模式。这些x86服务器产品涵盖了水冷式后门热交换器，其作用类似于汽车的散热器，吸收空气冷却系统排出的热量，使得服务器产品直接浸没在充满特殊介电兼容冷却剂的储罐中——类似于大量鸡肉炸锅的服务器则负责充当加热组件。

　　直接水冷系统也在不断发展。现在，热材料的进步已经使得进水温度允许达到50°C。这使得水冷却方案几乎可以在世界上的任何地方使用，而无需使用冷水机组。此外，由水冷却的部件的数量也已经扩大：除CPU和内存外，现在IO和电压调节装置都是采用水冷的，进而推动了从系统到水的热量传输百分比超过了90%。

　　遗憾的是，并非数据中心的所有设备都可以采用水冷解决方案，因此LRZ公司和联想集团正在研究通过将热水“废物”转化为冷水来扩展替代冷却方案，这些冷水可以重复用于冷却数据中心的其余部分。这个过程使用“吸附式冷却器”，其从100台计算机架中取出热水，并将其传递到一片特殊的硅胶片上，蒸发水，对其进行冷却。由此，蒸发的水被冷凝回液体形态，然后要么通过管道回到计算服务器机架，或者要么进入后门热交换器，用于储存机架和联网装置，这些都不是水冷的。正是因为输送到冷却机组的水足够热，以使该过程得以高效运行，进而使得这种数据中心的设计方法成为了可能。服务器设备与数据中心基础设施之间的紧密连接和相互依赖性具有很大的潜力。

　　固然，拥有数千个节点，数PB级别的存储和数英里互连电缆的巨型超级计算机集群可能已经证明了数据中心转向采用水冷却基础设施的方案是成本合理的。那么对于那些主要是运行了企业的电子邮件系统、文件打印系统、CRM和其他必要的业务应用程序的一般的数据中心而言，是否需要尽快的雇佣水暖工以采用上述冷却方案呢?并非如此，但事实上，今天已经有一些因素会推动企业客户考虑在未来采用上述相关的替代冷却方法了，并且这些替代冷却方法的采用可能比大多数人预期的要早。

　　亟待处理的是数据中心的散热

　　而不是温度

　　过去50年来，推动处理器领域不断创新背后的驱动力一直是摩尔定律，该定律指出：集成电路中的晶体管数量大约每两年增加一倍。而提出摩尔定律的英特尔公司每18个月就会将CPU性能提高一倍，同时成本将降低50%。然而，在半个世纪之后，对于这一预测的实现正变得越来越困难。为了保持摩尔定律曲线，英特尔公司必须为CPU增加更多的处理内核，这显然会消耗更多的功率，从而产生更多的热量。下表显示了英特尔处理器的功耗在过去十几年中是如何增长的：

　　数据中心的冷却方案—水冷却或将再次兴起

　　为了处理应对这些散热，空气冷却环境中的处理器将需要更大(更高)的散热器，这将需要具有更高或更大底盘的系统。而根据美国采暖、制冷和空调工程师协会的估计，标准化机架中的热负荷将持续增加：

　　数据中心的冷却方案—水冷却或将再次兴起

　　那些在过去20年中备受欢迎的1U“披萨盒”服务器最终是否会成为濒临灭绝的产品呢?可能不会，但与此同时，它们可能也不会像过去二十年那样得到大范围的部署了。简而言之，企业客户将面临一个艰难的权衡：系统密度(他们的IT人员可以塞进机架的服务器数量)与CPU能力(更少的内核数量)。那些希望运行更多内核CPU的企业客户将不得不放弃机架中的空间，这也就意味着其数据中心将需要安装更多的机架，进而也就意味着其包括房地产成本、电气费用和空调成本在内的运营费用(OPEX)将更高。

　　故而这些企业客户肯定不得不考虑采用替代的冷却方案来缓解这些问题。直接水冷系统不需要SUV大小的散热器。这将使得他们能够在不影响服务器计算性能的情况下保持其规模大小。

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