Повседневная офисная работа сотрудников Microsoft, например, отправление электронных писем и других сообщений, буквально заставляют кипеть жидкость, которой заполнены резервуары с серверами.
В отличие от воды, жидкость внутри резервуара безвредна для электронного оборудования и кипит при температуре 50 градусов Цельсия, что на 50 градусов меньше температуры кипения воды.
Эффект кипения, создаваемый во время работы серверов, отводит тепло от компьютерных процессоров. Низкотемпературное кипение позволяет серверам непрерывно работать на полной мощности без риска отказа из-за перегрева.
Внутри резервуара пар, поднимающийся из кипящей жидкости, контактирует с охлаждаемым конденсатором в крышке резервуара, в результате чего снова превращается в жидкость и выпадает дождем обратно на затопленные серверы, создавая замкнутую систему охлаждения.
Закон Мура для центров обработки данных
Внедрение двухфазного иммерсионного охлаждения в производственную среду — следующий шаг в долгосрочном плане Microsoft по удовлетворению спроса на более быстрые и мощные компьютеры для центров обработки данных в то время, когда стабильные продвижения в технологиях компьютерных микросхем с воздушным охлаждением замедлились.
На протяжении десятилетий развитие в области микросхем шло благодаря возможности размещать больше транзисторов на микросхеме того же размера, и скорость компьютерных процессоров увеличивалась примерно вдвое каждые два года без роста их потребности в электроэнергии.
Такой феномен удвоения называется законом Мура в честь соучредителя Intel Гордона Мура, который наблюдал эту тенденцию в 1965 году и предсказал, что она будет продолжаться как минимум десять лет. Она продержалась до 2010-х и теперь пошла на спад.
Это произошло потому, что размеры транзисторов сократились до атомных масштабов и достигли физического предела. Между тем, спрос на более быстрые компьютерные процессоры для высокопроизводительных приложений, таких как искусственный интеллект, увеличился.
Чтобы удовлетворить потребность в производительности, компьютерная индустрия обратилась к архитектуре микросхем, способной перерабатывать больше электроэнергии. Например, мощность центральных процессоров (CPU) увеличилась со 150 до более 300 Вт на одну микросхему. Мощность графических процессоров (GPU) увеличилась до более 700 Вт на микросхему.
Чем больше электроэнергии проходит через процессоры, тем горячее становятся микросхемы. Усиленный нагрев привел к увеличению требований к охлаждению, чтобы предотвратить сбои в работе микросхем.
Урок, извлеченный из майнинга криптовалюты
Жидкостное охлаждение — отработанная технология. Сегодня она используется в большинстве автомобилей для предотвращения перегрева двигателя. Несколько технологических компаний, включая Microsoft, экспериментируют с технологией Cold plate, в которой жидкость подается через металлические пластины к серверам для охлаждения.
Участники индустрии криптовалют первыми стали применять жидкостное иммерсионное охлаждение для вычислительного оборудования, чтобы охлаждать микросхемы, которые регистрируют транзакции с цифровой валютой.
Microsoft исследовала погружение в жидкость в качестве решения для охлаждения оборудования при высокопроизводительных вычислениях, например, необходимых для искусственного интеллекта. Среди прочего исследование показало, что двухфазное иммерсионное охлаждение снижает энергопотребление любого сервера на 5–15%.
Резервуар в форме дивана заполнен специальной жидкостью, обладающей диэлектрическими свойствами, что позволяет серверам эффективно работать при полном погружении в жидкость.
Как говорит Маркус Фонтура, технический специалист, корпоративный вице-президент Microsoft и главный архитектор вычислительных технологий Azure, переход на двухфазное жидкостное иммерсионное охлаждение обеспечивает повышенную гибкость для эффективного управления облачными ресурсами.
Например, программное обеспечение, управляющее облачными ресурсами, может распределять резкие всплески вычислительной нагрузки на серверы, расположенные в резервуарах с жидкостным охлаждением в центре обработки данных. Эти серверы могут работать с завышенной тактовой частотой процессоров (что повышает их мощность) без риска перегрева.
«В частности, мы знаем, что примерно к часу или двум дня происходит огромный всплеск нагрузки на Teams, потому что люди начинают собрания в одно и то же время, — говорит Фонтура. — Иммерсионное охлаждение дает нам больше гибкости, чтобы справляться с такими резкими скачками».
Будущее
Если серверы в погружном резервуаре покажут ожидаемую пониженную частоту отказов, Microsoft сможет перейти к модели, в которой компоненты не заменяются немедленно при выходе из строя. Это сократит потерю пара, а также позволит размещать резервуары в удаленных, труднодоступных для обслуживания местах.
Более того, возможность плотно упаковывать серверы в резервуар позволит переосмыслить серверную архитектуру, оптимизированную для высокопроизводительных приложений с малой задержкой, а также для работы с низкими эксплуатационными расходами.
Такой резервуар, например, можно было бы разместить под вышкой сотовой связи 5G в центре города для обслуживания беспилотных автомобилей.
Сейчас у Microsoft есть один резервуар, выполняющий рабочие нагрузки в гипермасштабируемом центре обработки данных. В течение следующих нескольких месяцев команда Microsoft проведет серию тестов, чтобы доказать жизнеспособность резервуара и технологии.
Источник: Microsoft
