مایع خنک کننده؛ تحولی در سرمایش مراکزداده

با نگاهی به دنیای مرکز داده، کاملاً واضح است که چیزهای زیادی تغییر کرده است. اگر سال 2020 چیزی به ما آموخت، این است که وابستگی به زیرساخت های دیجیتالی ما بیش از گذشته است. تقاضاهای جدیدی پیرامون رایانش ابری، داده های بزرگ، توان زیرساخت و بهره وری خنک کننده وجود دارد. این تغییر در مرکز داده توسط کاربران بیشتر، داده های بیشتر و وابستگی بیشتر به خود مرکز داده ایجاد می شود. با استفاده از فناوری های ابری و رشد سریع داده ها که در بسیاری از مقوله های تکنولوژیکی پیشرو است – کار با فناوری های بهینه سازی مناسب مرکز داده (مانند مایع خنک کننده) بیش از هر زمان دیگری حیاتی شده است.

چرا از مایع خنک کننده استفاده می‌شود؟

اینجاست که مایع خنک کننده وارد عمل می شود؛ ما کاربردهای بیشتری برای این فناوری مشاهده کرده ایم. موارد استفاده در دنیای واقعی، بر نحوه به‌کارگیری سرورها و سیستم های مختلف تأثیر می گذارد. این شامل همه چیز از مایع خنک کننده پردازنده‌های گرافیکی تا استقرار یک کامپیوتر All In One، ابزارهای ذخیره‌سازی و معماری شبکه با مایع خنک کننده داخلی است؛ نکته مهم دیگری وجود دارد، این صنعت به سرعت در حال رشد است.

گارتنر برآورد می کند که هزینه های جاری برق حداقل 10 درصد در سال افزایش می یابد زیرا هزینه دریافت هر کیلووات ساعت برق، به ویژه برای سرورهای با چگالی توان بالا، افزایش می یابد. بنابراین اطمینان از بهینه ترین راه حل های خنک کننده برای مرکز داده شما باید در رادار شما باشد. بر اساس یک مطالعه اخیر، به طور متوسط، سرورها و سیستم های خنک کننده و پس از آن درایوهای ذخیره سازی و دستگاه های شبکه، مهمترین سهم استفاده مستقیم از برق در مراکز داده را تشکیل می دهند (شکل 1).

برخی از بزرگترین مراکز داده جهان هر کدام می توانند ده ها هزار دستگاه فناوری اطلاعات را در بر بگیرند و به بیش از 100 مگاوات (مگاوات) ظرفیت نیاز دارند که برای تامین برق مورد نیاز 80 هزار خانوار آمریکایی کفایت می کند.

این بدان معناست که نحوه بهینه سازی و خنک کردن مراکز داده ما نیز باید تغییر کند و تکامل یابد.

مایع خنک کننده می تواند راه حل تمام بخش های زیرساخت دیجیتال را باشد

اول از همه، خنک کننده مایع یک فناوری کاملا عملی است که مدت هاست وجود دارد و روز به روز توسط مراکز داده بیشتری برای موارد مختلف استفاده می شود.

چرا این اتفاق می افتد؟ رهبران فناوری اطلاعات به دلیل افزایش سرمایه گذاری در فناوری، پردازش‌های سنگین و شهرهای هوشمند، معتبرترین و کارآمدترین روش ها را برای خنک کردن مراکز داده خود توسعه می دهند. علاوه بر این، حجم زیادی از داده ها برای ایجاد تقاضا برای مراکز داده تولید می شود و این مراکز مقدار قابل توجهی انرژی مصرف می کنند. در سال 2016، مراکز داده 2/416 تراوات ساعت انرژی مصرف کردند که 3 درصد از مصرف جهانی انرژی و تقریبا 40 درصد بیشتر از کل انگلستان را شامل می شود؛ انتظار می رود این مصرف هر چهار سال دو برابر شود.

گزارش اخیر Technavio نشان می دهد که استفاده از خنک کننده های مبتنی بر مایع بسیار زیاد شده زیرا آنها از خنک کننده های مبتنی بر هوا کارآمدتر تلقی می شوند. خنک کننده مبتنی بر آب، یکی از زیر مجموعه های خنک کننده مبتنی بر مایع، رایج ترین سیستم خنک کننده است. انتظار می رود بازار جهانی خنک کننده مرکز داده با استفاده از روش خنک کننده مبتنی بر مایع در سال آتی افزایش یابد و نرخ رشد ترکیبی سالیانه 16 درصد در دوره پیش‌بینی را نشان دهد.

بیایید به وضعیت خنک کننده مرکز داده بپردازیم و بهتر درک کنیم که چگونه خنک کننده مایع طراحی مرکز داده را تغییر می دهد. بیشتر از همه، برای شروع، خواهید دید که چگونه راه حل های خنک کننده مایع امروزه بسیار متفاوت از گذشته است، و مقبولیت آن را بسیار افزایش می دهد.

تاریخچه استفاده از خنک کننده مایع

یک تصور غلط جالب در صنعت زیرساخت های دیجیتال این است که مفاهیم خنک کننده مایع نسبتاً جدید هستند. با این حال، این فناوری مدت زیادی است که وجود دارد و به صورت عملی آزمایش شده است.

اولین بار بین 1970 تا 1995، خنک کننده مایع در سیستم های اصلی استفاده شد. سپس، در دهه 90، ما شاهد بازی های کامپیوتری بیشتری بودیم و رایانه های شخصی سفارشی از خنک کننده مایع برای نیازهای عملکرد بالا استفاده می کردند. بین سالهای 2005 تا 2010، خنک کننده مایع به مرکز داده راه پیدا کرد. از آنجا، در سال 2010 و پس از آن، از خنک کننده مایع در پردازش‌های عملکرد بالا (HPC) و طراحی هایی با تماس مستقیم و محلول های خنک کننده مایع غوطه وری کامل استفاده شد.

چشم انداز در حال تغییر برای سرمایش و توان مراکز داده

در مرکز داده، تغییرات خاص در تلاش های مدرن سازی و الزامات جدید برای پشتیبانی از راه حل های دیجیتالی در حال توسعه، نحوه ایجاد زیرساخت های دیجیتالی فردا را شکل می دهد. این روندهای کلیدی را در نظر بگیرید:

سرمایش

روش های جدید در زمینه همگرایی، محاسبات پیشرفته، ابر رایانه ها، و حتی پردازش با کارایی بالا، همگی بار خنک کنندگی جدیدی را بر معماری مراکز داده تحمیل می کنند. همانطور که آخرین گزارش بازارها نشان می دهد، بازار مدیریت جریان هوا در سال 2016 معادل 419.8 میلیون دلار آمریکا ارزش گذاری شده است و انتظار می رود که تا سال 2023 به 3/807 میلیون دلار و به نرخ رشد ترکیبی سالیانه 24/9 درصد بین سالهای 2017 و 2023 برسد. بازار مدیریت جریان هوا توسط تقاضای فزاینده برای کاهش OPEX، افزایش ظرفیت خنک کننده، بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات فناوری اطلاعات و مراکز داده سبز تر هدایت می شود. عواملی مانند افزایش تعداد مراکز داده در سراسر جهان و بهبود کارایی خنک کننده و مدیریت حرارتی در مراکز داده باعث رشد بازار مدیریت جریان هوا می شود.

توان

از رهبران حوزه فناوری و کسب و کار خواسته می شود تا روش های تکنولوژیک بیشتری (ابری، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، HPC و غیره) را در عین حفظ سطح کارآیی بهینه ارائه دهند. چالش این درخواست این است که در سطح جهانی، مصرف برق مرکز داده همچنان در حال رشد است. گزارش اخیر وزارت انرژی ایالات متحده نشان می دهد که پیش بینی می شود مراکز داده ایالات متحده بر اساس برآورد روند فعلی میزان مصرف انرژی خود را افزایش دهند. روندی که از سال 2000 به طور پیوسته در حال افزایش است.

شواهد نشان می دهد سازمان های بیشتری می خواهند از مجموعه های مرکز داده و حتی ابر برای حمایت از تقاضاهای رو به رشد خود استفاده کنند. در این راستا، بهره وری انرژی و مدیریت مرکز داده از ملاحظات اساسی برنامه ریزی و طراحی هستند. اول از همه، شما می خواهید راه حل های شما مقرون به صرفه بوده و از رشد حمایت کند. دوم، شما همچنین سعی می کنید میزان سربار مدیریت را کاهش دهید در حالی که بازده زیرساخت ها را بهبود می بخشید.

روندهای متعدد نشان می دهد که سازمان های بیشتری محیط خود را در برخی از مراکز داده قرار می دهند. این به معنی سازمان، کولوکیشن یا حتی ابر است. از آنجا، بهره وری انرژی و مدیریت مرکز داده به دلایل متعددی همچنان ملاحظات مهمی خواهند بود. مدیران مرکز داده نه تنها سخت کوش هستند تا هزینه ها را کاهش دهند، بلکه یک هدف مهم تجاری نیز به حداقل رساندن چالش های مدیریت و بهبود بهره وری زیرساخت ها است. برای حمایت از این ابتکارات جدید، خنک کننده مایع به فناوری برای کشف و پیاده سازی در کنار کارآیی زیرساخت تبدیل شده است.

ابر

در گزارش مرکز داده های AFCOM 2021، ما دریافتیم که بیش از نیمی از پاسخ دهندگان (58)) گزارش کرده اند که سازمان ها از ابر عمومی دور شده و به دنبال کولوکیشن یا مراکز داده خصوصی هستند.

پس اندازهای عظیمی که از تغییر سرمایه گذاری های اولیه CapEx در فناوری اطلاعات به حالت اشتراک مشاهده می شود، به زودی با افزایش صورتحساب های ماهانه برای خدماتی که هیچ کس نمی داند در کجا و چه زمانی استفاده می شود، از بین می رود. و بنابراین، فن آوری های جدید و رشته های عملیاتی متولد شدند: FinOps. در این حرفه، مردم از ابزارها و روش های جدید برای نظارت، اندازه گیری و کاهش هزینه ها و ارزش ارائه شده از طریق ابر استفاده می کنند.

J.R. Storment، مدیر اجرایی بنیاد FinOps می گوید:«راز کوچک کثیف هزینه های ابری این است که صورتحساب هرگز کاهش نمی یابد و همواره صعودی است.»

بر اساس این نظرسنجی، امسال تعداد افرادی که بارهای کاری مجدد از ابر را به مراکز داده یا مجموعه های پیش فرض بازگردانده اند 58 درصد بوده است. این نشان می دهد که اکثر آنها هنوز در تلاش هستند تا بفهمند چه چیزی باید در محل جمع آوری و چه چیزی در ابر فعالیت کند. خبر خوب این است که این تمرینات برای همه عالی است. حجم کاری که متعلق به ابر است به میزان مناسب تری تهیه می شود، در حالی که منابع اختصاصی که در ابر گران هستند در محل خود منتقل می شوند. این به معنای استفاده بیشتر سازمان ها از مراکز داده یا شرکای مرکز داده خود برای میزبانی برنامه ها، مجموعه داده ها و حتی انواع جدیدی از حجم کار است که ممکن است در یک نقطه در ابر مستقر شده باشند.

پشتیبانی از انواع جدید بارهای کاری

توجه به این نکته ضروری است که مراکز داده وظیفه دارند از موارد استفاده جدید و نوظهور پشتیبانی کنند. در خارج از راه حل های همگرا، متراکم، ابر و حتی سیستم های مجازی سازی، رهبران مقیاس بزرگ و مقیاس بزرگ اکنون از برخی راه حل های پیشرفته پشتیبانی می کنند. به عنوان مثال، محاسبات با عملکرد بالا (HPC) برای تحقیق و تجزیه و تحلیل داده ها مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم ها در دیوارهای مركز داده سنتی استفاده می شوند.