风冷未央,服务器散热新技巧

三月12th,2019|

计算机网络

近日来自美国的专业散热器制造商Iceotope宣布已经开发成功一款专为解决高集成度服务器高温问题而设计的产品。

该公司宣布,服务器散热新技术将为用户节省93%的散热费用。

以成本效益和高能效的方式冷却计算机系统和数据中心,对IT部门来说一直都是一个巨大挑战。

不论炎炎夏日还是冰雪严寒,机房都需要运行在一个空调系统保障的恒温环境下,使得机器能够持久稳定运行。

空调系统的费用也就成为了IT部门的一个重大开支项目。

近几年,数据中心的能耗问题受到越来越多的关注,并且已经成为制约数据中心行业可持续发展的重要因素。

为此,2013年以来,政府相继出台了多项政策,对新建数据中心的节能水平提出了要求,北京更是暂停了PUE>1。

5的新建数据中心审批工作。

Iceotope的新散热器将服务器主板包裹在一种惰性液体中,通过主机后泵使液体流经每个主板并带走热量。

据官方介绍,如果为1000台服务器散热,新技术将在三年内节约高达788400美元的制冷费用,约合人民币500余万元。

Iceotope将在今年于美国波特兰举办的Supercomputing

2009大展上公开展示散热器实物。

有数据统计,空调制冷的数据中心中。

25%的能耗不是由计算设备产生而是由冷却系统产生。

因此,能好和碳排放方面,冷却系统促成的压力也越来越大。

IBM也同样认识到这一点,并很早着手进行水冷技术的研发和应用。

在过去几年,数千家企业受益于IBM的Rear

DoorHeat

Exchanger背板换热器技术,通过在服务器机架背板散热,可以减少55%的空调制冷需求。

数据中心为了追求更加的高效节能,冷却技术也发展出了多种形式。

目前,数据中心市场上主要采取制冷方式包括:风冷精密空调制冷和水冷精密空调制冷。

中新网7月20日电

谈到全球气候变暖,大家通常会想到认为,石油、化工、钢铁冶炼等高污染、高能耗行业,才是碳排放的主要“元凶”。

而最近加拿大麦克马斯特大学研究人员发布的一项最新研究,颠覆了大众的认知。

数据中心早期并没有专用的精密空调,也没有统一的标准,早期的数据中心主要用的是民用大功率空调,这种空调主要是为人而设计,并不合适在数据中心的环境中使用,与机房专用空调相比在恒温、恒湿、除尘等方面均达不到数据中心的标准。

在数据中心发展初期,由于受到当时条件所限,使用这种空调也只是权宜之计。

研究人员认为,智能手机等信息通信技术产品也是全球变暖的推手之一。

在全球碳排放总量中,信息通信技术的“相对贡献”,从2007年占1%,到2020年可能升至3。

5%,最终在2040年可能达14%,达到交通运输碳排放的一半以上。

散热器将主板浸泡在惰性液体中

IBM能效实验室工程师Milnes

David,正在检查针对每个能源部而开发出的水冷系统。

目前,该项目已经接近尾声。

它旨在为全球3300万台PC服务器提升能效,IBM也因此而获得21项技术专利。

该专利主要是通过采用自然水来对服务器进行冷却。

而高能耗的数据中心,耗电量更是占了全球总耗电量的1。

1%~1。

5%,产生了大量的温室气体排放,给资源和环境带来了巨大的挑战。

尤其是我国数据中心的平均电能使用效率普遍大于2。

2,与目前美国数据中心已达1。

9相比,仍有较大差距。

编辑点评:由于服务器集成度和性能水平都较高,因此其对散热的要求也相对苛刻,现在被很多超频玩家所推崇的水冷散热就是最早运用于服务器领域的技术。

因此我们有理由相信,不久的将来,随着技术的成熟和成本的下降,这种为主板洗澡式的散热技术也将被家用电脑借用。

下面,让我们来回顾下IBM水冷技术的发展历程,从而帮助大家更深刻地了解水冷技术的可行性和特点。

到上世纪70年代,机房专用精密空调出现,精密空调可以有效保障数据中心的恒温恒湿环境,而除尘方面采用新风系统和机房正压除尘,从而满足数据中心保持适度恒定,良好的空气洁净度、具备远程监控等要求。

联想作为全球消费、商用以及数据中心创新科技的领导者,积极响应国家政策,彻底践行绿色低碳循环发展,在数据中心这样大规模耗电行业做出表率。

刀片服务器散热的五种方法介绍

散热挑战加大液体制冷重回数据中心

数据中心散热问题浮现刀片面对14倍热密度挑战

1966年:IBM翻开水冷技术发展历程

2000年以后,我国改革开放到了一个新的时期,国内互联网开始快速发展,数据中心也进入到了一个新的发展阶段。

因为网络的普及,互联网的发展,信息传递越来越频繁,产生的数据量和计算量越来越大,这时为了保障数据中心的安全稳定,人们对精密空调系统的高可用性提出了更高的要求,在空调系统设计中,可用性、绿色节能、动态冷却成为了主要的创新方向。

其中,联想设计研发的温水水冷服务器凭借提升能源效率的突出表现,在此前举行的2018中国绿色数据中心大会上,名列工信部第二批国家级绿色数据中心先进适用技术产品目录,获得国家级认证。

IBM最先使用水冷技术的时间可以追溯到1966年。

当时,IBM推出了System/360型91大型计

算机。

这款计算机是当时运算速度最快、性能最强的机器,主要被设计用来处理科学应用的高速数据处理(比如太空探索、亚原子物理学、全球气候预测等等)。

因此,为了确保

大型机在长期的高速运算中不会发生过热而宕机的事件,IBM就研发了这种专门的水冷系统。

风冷未央,服务器散热新技巧。

与风冷精密空调制冷相比,水冷精密空调制冷则呈现起步较早,发展缓慢的现象。

那么,联想是如何通过企业行为坚定践行环保理念的呢?

1980年:IBM3081上的散热片

上世纪60年代,水冷开始被运用到大型计算机主机和高性能个人计算机中。

起初,数据中心中的热负荷较低,使用风冷比水冷的成本低,所以当时更多的机房主要还是使用风冷。

后来,随着设备的不断增加,服务器越发的密集,人们发现风冷已经开始不能满足冷却需求,这个时候水冷技术得以发挥出自己的优势,因为在热传导方面,水比空气有效得多,据测算,用于冷却时,水的效率是空气的3500倍。

利用100%可回收材料,服务器“穿上”绿色包装

后来,IBM研究人员推出了直射式散热技术。

这是一种水冷技术的新突破,在一个密闭的系统中将水直接喷射至芯片背板,并随后将吸附芯片热量的水分吸干。

这套系统采用了多达5万个喷嘴和1个复杂的树状回路结构系统。

在服务器包装上,联想研发了回收废弃泡沫塑料还原颗粒,通过收集使用过的废弃包装塑料,进行切碎在分类,调整原料配比,回收粒子制作板材,达到了100%回收率。

IBM3081型机散热片

大约10年前,人们发现将水冷管道通过机架直接接入到服务器上,并配合处理器散热器上的水冷铜座共同发挥作用,这种方式的散热效率相比之前的更好。

联想在塔式服务器领域,是中国第一家采用回收料包装的企业。

1U、2U服务器均在18年全面采用回收料包装,作为全中国第一家把回收包装材料用于服务器出货的厂商,每台服务器包装碳足迹至少降低碳排放26%。

仅联想

ThinkSystem系列服务器,目前已达到包装减碳排放总计约2140吨,相当于20

公顷森林面积每年吸收碳排放总量。

IBM

3081型机是一款结构非常复杂的大型机(诞生于1980年11月12日)。

在这款机器上拥有两个最具特色的高能效设计。

其中一个是从大型机之前的68KW功耗降低到23KW,另外则内置有水冷技术,在传统的风冷设计的基础上还新增了散热片。

再后来,因为水冷能耗低,效率高等特点逐渐也成为了机房冷却的主要方式。

服务器所采用的包装材料的设计和制造,秉承了绿色节能的设计理念,为当今世界的节能减排做出了力所能及的贡献,体现了联想强烈的社会责任感。

1990年:大型机广泛采用水冷技术

利用温水水冷技术,直面数据中心能耗挑战

1990年推出的IBM

ES/9000产品家族,包括有8个水冷型号:330、340、500、580、620、

720、820和900。

但是,风冷也好,水冷也好,人们对技术的要求总是不满足的,为了数据中心更安全同时更加绿色节能,为了应对未来大数据时代,数据中心对于高密度的需求,一种新的制冷技术应运而生了,那就是将服务器直接浸入绝缘性液体运行的浸没液冷技术。

《斯特恩评论》作为关于气候变化对世界经济影响的最大和最有影响力的报告之一,曾描绘过如果政府和企业没有从根本上减少温室气体排放,将会面临的艰难未来情景。

数据中心的高能耗,不仅引发了对气候问题的思考,对企业来说,也造成了巨大的经济损失。

很多企业表示,运行数据中心比购买数据中心更昂贵。

2006年:水冷技术新突破

目前,对于浸没液冷技术国内外很多厂商都都进行了研究,例如,IBM公司从20世纪70年代开始浸没液冷的研究,具有30多项机架式浸没液冷专利。

美国的GRC开发了高沸点单相浸没的碳氢溶剂制冷系统。

3M公司从2009年倡导使用低沸点氟化液的两相式蒸发浸没冷却系统。

日本利用3M公司一种高沸点氟化液FC43开发的单相浸没超算系统。

另外,我国的一些企业也在研究开发相关浸没液冷技术,例如曙光,从2012年开始就对液冷服务器技术进行了探索和研究。

“这直接催生了温水冷却技术的诞生。

”联想数据中心业务集团中国区企业级营销产品营销总监李炜指出,随着计算力不断攀升,数据中心面临普遍的能耗问题:处理器能耗和发热量越来越高,数据中心的供电和空间遭到限制,高性能与散热的矛盾难以调和,废热的重利用难题亟待攻克。

在李炜看来,提高服务器性能势必要采用新型的散热技术。

浸没液冷技术之所以受到众多厂商的青睐,主要是因为它突出的性能。

首先,液体的冷却能力是空气的1000-3000倍;其次,液冷可实现高密度、低噪音、低传热温差、自然冷却等优点;另外,浸没液冷的功率密度可超过每机柜体积100kW、噪音低于50dB、PUE低于1。

2。

目前在浸没液冷服务器冷却技术的分类上又分为:单相冷却:即利用高沸点液体的比热温升过程带走热量,称为单相浸没冷却服务器或油(包括高沸点碳氢、硅油、氟化液)冷服务器。

在风冷散热之后,温水水冷散热将成为大势所趋。

这是将45℃的温水作为冷媒,采用间接式液冷方式对服务器进行冷却,对CPU、GPU等采用微通道散热技术,针对内存、较低功耗的

I/O

板卡等部件采用导热板散热技术。

不仅节约了冷水塔成本,还实现热量回收,避免机器短路,在大多数地区可以获得

PUE1。

1的效果。

细小喷嘴

相变冷却:利用低沸点氟化液或其他绝缘易蒸发液体的气化过程带走热量,称为相变冷却式服务器或蒸发冷却式服务器。

联想温水水冷技术已经过多年实践应用,在绿色环保方面体现出强大的优势。

例如,作为国内首个温水水冷超算平台,北京大学高性能计算校级公共平台未名一号基于联想全球首创的45℃温水水冷技术,使LINPACK效率达到92。

6%,PUE值控制达1。

1。

同时,未名一号节省了50%的制冷散热成本,每年将为北京大学节省60万度电。

2006年10月在论坛召开的PowerandCooling

Summit峰会上,IBM研究人员展示了最新的旨在提高计算机芯片散热效率的新技术——direct-jet

impingement(直射式散热)。

这是

一种水冷技术的新突破,在一个密闭的系统中将水直接喷射至芯片背板,并随后将吸附芯片热量的水分吸干。

这套系统采用了多达5万个喷嘴和1个复杂的树状回路结构系统。

据了解,目前机房浸没液冷技术主要运用在比特币矿机和超算中心等高密度环境。

在德国慕尼黑巴伐利亚科学院的莱布尼茨超级计算中心,联想水冷技术与能源感知运行管理软件系统相结合,可在保持应用正常运行的同时,显著降低系统基础设施功耗。

这一超算系统可节省超过45%以上的电力消耗,总体说来,这些能效创新将有助于进一步减少该中心的碳消耗,并降低其总体拥有成本。

2008年:零排放数据中心

虽然浸没液冷技术有诸多的优势,但是目前却无法大面积的使用在已建数据中心中,因为如果采用浸没液冷方式的话,需要对原有的数据中心结构进行较大改造,而这对于数据中心运营商来说是一笔不小的成本,另外,许多热负荷较低的小型数据中心机房可能并没有必要采用液冷的必要,因为风冷对于小型的数据中心机房来说已经够用了,液冷的优势主要体现在大型或者超大型的数据中心中。

随着第三代水冷节点系统的交付,联想在全球已安装2万多个节点,并形成全方位的数据中心节能建设方案。

不过,浸没液冷技术的前景还是非常客观的,近几年,国内数据中心的建设如火如荼,并且数据中心正在向大型和超大型方面发展,液冷技术将会更好的发挥其技术优势。

除了在数据中心方面的应用,液冷技术在未来的应用还要很多,比如现在越来越热的人工智能方面,人工智能的发展得益于大数据或者是深度学习算法,以及计算能力的提升,近年来对人工智能的研究有了很大的突破。

在硬件方面,GPU并行能力的提升使得人工智能释放了一些全新的潜力。

对于GPU本身来说,单个芯片的功耗可以达到300瓦以上,这样对于整个服务器来说,它的散热问题将是一个非常严峻而且有待解决的问题,而全浸没式的液冷技术则恰恰很好的解决了这个问题。

推出“海王星”系统,绿色节能再获突破

零排放数据中心模型

作为绿色数据中心建设的先锋代表,早在2012年,联想在2012年就发布了温水水冷冷却技术,并在德国部署了第一个水冷X86集群,成功将电力消耗减少了40%。

此后,联想一直致力于通过应用节能、节水、低碳等先进技术产品建设绿色数据中心,实现能源效率最大化和环境影响最小化。

2008年3月举行的CeBIT大会上,IBM展示了一种零排放数据中心的方案。

根据该方案,可实现对芯片级的智能水冷回路。

相比传统的风冷数据中心,这种智能水冷回路不仅有利于降低40%的能源消耗,而且也可以循环利用余热(比如室内取暖)。

这套原型系统能将数据中心运营所需能源的四分之三进行再利用。

另外,在前沿科学领域,例如大气或者是洋流的仿真研究,包括天体物理的数据处理,包括宇宙演化的模拟,全球气候变化的模拟等。

在这些研究的过程当中伴随着大量的数据运算分析处理,包括图片的分析处理,所以在科研领域,在未来对芯片的性能要求会是非常高的。

全浸没式的液冷技术能够很好的解决芯片的散热问题,同时提高芯片的性能。

近日,联想又宣布推出适用于主流数据中心的全新液冷散热技术——海王星系统,它由多种创新的技术组成,其中包括Direct-to-Node温水水冷技术、后门热交换器、以及由空气和液体冷却组成的混合冷却技术。

联想HPC和AI部门执行总监Scott

Tease指出,海王星不仅仅限于HPC场景,它能够有效地冷却常规数据中心,同时帮助企业显著降低能耗。

2008年:IBM首个水冷Unix服务器

科技是第一生产力,科学技术的发展推动着整个社会的发展,而机房冷却技术的发展将在很大程度上推动着数据中心的发展,浸没液冷技术作为一种高效,节能,安全的冷却技术,在将来必将成为越来越多的数据中心的选择。

水冷系统并不是新事物,但直到现在,它们主要用于高性能计算或超级计算机,这些领域通常消耗的能源远远超出常规服务器。

通过这项新技术,联想痛能够使数据中心的运行效率提高达50%,更能使服务器无需安装风扇和水冷机组,以较低的温度运行,从而可以显著降低能耗。

可以说,这是服务器节能领域的一个重大突破。

【编辑推荐】

未来,云计算、边缘计算、人工智能等技术将对计算力不断提出新的需求与挑战,计算力也必将在技术发展中发挥越来越重要的战略核心作用。

联想将充分发挥HPC的全球领导力优势,打造更加绿色节能的数据中心,为新技术重构产业形态提供强大引擎。

IBMPower575

在2008年4月,IBM展示了其首个采用水冷技术的超级计算机Power

575。

这款Unix机器包括

有14个内置水冷管道的服务器。

这些水冷管道通过机架直接接入到服务器上,并配合处理

器散热器上的水冷铜座共同发挥作用。

2009年:水冷超级计算机荣登TopGreen500榜首

IBM为尤利希研究中心、雷根斯堡大学、伍珀塔尔大学建造的三台相同的水冷QPACE超级计算机,荣登2009年Green500排行榜榜首,成为全球最具能效的超级计算机。

QPACE超级计算机

2010年:IBM热水冷却超级计算机

2010年7月,IBM展示了首款采用“热水”的超级计算机Aquasar。

该超级计算机是IBM为苏黎士瑞士联邦技术研究院而设计的计算机。

水冷技术的发展也由此而翻开了新的篇章。

IBM热水冷却超级计算机Aquasar

365bet亚洲官方投注,据称,这款超级计算机相比同样配置的风冷超级计算机可减少40%的能耗。

而且余热还可以被用来对整个大学建筑物进行取暖,Aquasar的碳排放也因此减少了85%。

2012年:首尔商用热水冷却超级计算机

IBMSuperMUC超级计算机

德国巴伐利亚科学院莱布尼茨超级计算中心(LRZ)运营的SuperMUC,是一款采用了革新性

温水冷却技术的超级计算机。

处理器、内存等重要部件都直接通过45摄氏度的温水来实现冷却。

如此高温的液体冷却技术,配合专有的软件,可大幅降低系统的能耗。

而且,LRZ还将计划将利用系统散热后的余热对建筑物进行供暖。

2012年:自然水冷却技术

自然水冷却

在现有的温水、热水冷却技术和冷却回路技术等创新基础上,IBM还开发出一种可以直接使用自然水进行冷却的技术。

通过这项技术,人们还可以进一步降低功耗,而且还无需对水进行加热或者制冷即可实现系统冷却。

【编辑推荐】

相关文章

【365bet亚洲官方投注】tomcat自动重启,Linux重启服务

【365bet亚洲官方投注】vmware里面包车型地铁名词,V管理功效

Linux下分割合并文件,linux虚拟机安装配置jdk1

应用rsync与crond服务器举行WEB服务备份,练习题4

裁撤LDAP主机服务器故障的三种办法

智能音箱,Echo配触摸屏365bet亚洲官方投注

何以巩固基于Windows365bet亚洲官方投注,Win二〇〇三网站服务器的平安配置全攻略

服务器散热新技能,高温不宕机的神秘

加密工具,源码安装