繼把數(shù)據中心沉入海底后，微軟又把服務器浸入了“按摩浴缸”
大數(shù)據文摘作品
作者：Mickey
數(shù)據中心的能耗問題一直是各家科技公司的“老大難”問題。據統(tǒng)計，美國國內的數(shù)據中心的耗電量，占到了全美電能消耗的2%。數(shù)據中心快速增長也造成了巨大的能耗。
因此，不少數(shù)據中心都在竭盡全力探索可能的節(jié)能提效方案。而作為全球云和計算的耗能大戶，微軟在近幾年一直在不遺余力的探索可行方案，比如在2018年建立“水下數(shù)據中心”。
最近，微軟又公開宣布，將其服務器浸入“浴缸中”，以提高其性能和能效。
是的你沒聽錯，微軟給服務器造了一批“沙發(fā)水箱”，將高效運轉的服務器浸入其中，通過沸騰效應降溫。乍一看還真像是把服務器放進了按摩浴缸中：
不過泡服務器的液體，并不是常見的水，是一種特殊的液體，對電子設備無害，其沸點比水低很多，為122華氏度(50攝氏度)。
服務器工作時產生的熱量很容易讓這些液體沸騰，沸騰效應會將熱量從計算機處理器中帶走。這一低溫煮沸可以使服務器能夠在全功率下連續(xù)運行，而不會因過熱而導致故障。
而在儲罐內部，從沸騰的流體中升起的蒸汽與儲罐蓋中的冷卻冷凝器接觸，這導致蒸汽變?yōu)橐后w，這些“雨水”再回到浸入式服務器中，從而形成了一個閉環(huán)冷卻系統(tǒng)，由于不需要能量來使液體繞箱移動，并且不需要冷凝器，也不需要冷卻器，從而降低了成本。
微軟數(shù)據中心高級開發(fā)小組副總裁Christian Belady在接受The Verge采訪時解釋說：“這實際上就是服務器的一個浴缸。” “機架躺在浴缸內，沸騰的水就像鍋子里沸騰的一樣。”
這種沉浸式工藝已經在行業(yè)中存在了幾年，近年來，加密數(shù)字貨幣挖礦經常使用這種類型的液體冷卻來挖比特幣和其他加密貨幣。這種方法激發(fā)了微軟在過去幾年中試用其用途，用于抵御云需求的激增和機器學習等應用程序的密集工作負載。
微軟聲稱它是“第一家在生產環(huán)境中運行兩相浸入式冷卻的云提供商。”
沸騰的液體圍繞著Microsoft數(shù)據中心的服務器
有效降低用水量和空間使用量
目前，大多數(shù)數(shù)據中心都是空冷的：使用外部空氣，并通過蒸發(fā)將其降到35攝氏度以下，從而對其進行冷卻。 這種方式會消耗大量的水，而新開發(fā)的這種“液體浴”技術旨在減少用水量。Belady說：“它有可能消除數(shù)據中心的用水需求，因此對我們而言，這確實是一件重要的事情。”
這種服務器桶還使微軟可以將硬件更緊密地打包在一起，與傳統(tǒng)的空氣冷卻相比，從長遠來看，這種方式應該減少所需的空間量。
微軟最初在內部生產工作量較小的情況下對其進行了試用，并計劃在將來更廣泛地使用它。Belady說：“它位于一個小型數(shù)據中心，我們正在尋找一個機架的價值。” “我們有一個整體的階段性方法，下一階段很快就會有多個機架。”
微軟將主要研究這種新冷卻的可靠性含義，以及它可以為云和AI需求提供哪些類型的突發(fā)工作負載。“我們希望可靠性更高。幾年前，我們與Project Natick的合作確實證明了從環(huán)境中消除濕氣和氧氣的重要性。”Belady解釋說。
Belady指出，液體冷卻是一種行之有效的技術。如今，道路上的大多數(shù)汽車都依靠它來防止發(fā)動機過熱。包括微軟在內的多家技術公司正在試驗冷板技術，該技術通過將液體通過金屬板輸送到服務器來冷卻服務器。
加密貨幣行業(yè)的參與者開創(chuàng)了用于計算設備的液浸冷卻的先驅，利用它來冷卻記錄數(shù)字貨幣交易的芯片。 微軟調查了液體浸沒作為AI等高性能計算應用程序的冷卻解決方案。除其他事項外，調查顯示，這種浸入式冷卻可將任何給定服務器的功耗降低5%至15%。
這些發(fā)現(xiàn)促使微軟團隊與數(shù)據中心IT系統(tǒng)制造商和設計師Wiwynn合作，開發(fā)了兩相浸入式冷卻解決方案。第一個解決方案現(xiàn)在在昆西的微軟數(shù)據中心運行。
微軟技術研究員兼公司副總裁Marcus Fontoura表示，這種向兩相液體浸沒式冷卻的轉變可以提高靈活性，以有效地管理云資源。
例如，管理云資源的軟件可以將數(shù)據中心計算需求的突然峰值分配給液冷儲罐中的服務器。這是因為這些服務器可以在較高的功率下運行，而不會出現(xiàn)過熱的風險。 “
例如，在下午1點或2點時，是一個會議高峰，” Fontoura說。“浸入式冷卻為我們提供了更大的靈活性來處理這些突發(fā)性工作負載。”
微軟為其液體浴服務器提供的專用容器。 圖片：微軟
微軟的可持續(xù)數(shù)據中心開發(fā)目標
其實，微軟早在2014年就產生了探索水下服務器的想法。
在2014年微軟一場ThinkWeek“腦暴”大會上，有人提出了這樣的想法，想法的初衷是為沿海用戶提供更快的云服務，以及盡可能節(jié)約能源。
這一想法得到了微軟的認可，并于2015年開始實驗。2015年，微軟就在加州沿海的一個數(shù)據中心進行了一次為期105天的實驗，以驗證這些計算機是否能在水中幸存下來。
隨后的第二輪實驗，微軟將其第一個水下數(shù)據中心送入蘇格蘭奧克尼群島附近的海底。
這個數(shù)據中心包含864臺服務器和27.6 PB的存儲設備，并且在水底一待就是兩年。
經過兩年的測試，微軟證實，水下數(shù)據中心確實可靠，而且比陸地的數(shù)據中心強得多。
而水下服務器只是微軟發(fā)展可持續(xù)數(shù)據中心的一個部分，數(shù)據中心高級開發(fā)團隊還正在探索使用氫燃料電池代替柴油發(fā)電機在數(shù)據中心進行備用發(fā)電的潛力。
未來，Project Natick團隊希望水下數(shù)據中心可以實現(xiàn)每五年更換一次服務器，并且做到服務器的輕松刪除和回收。
這項工作的一部分還與微軟解決水短缺的環(huán)境承諾有關。微軟承諾，到2030年，補充的水量將超過其全球運營所用的水量。這包括Microsoft在其辦公室使用現(xiàn)場雨水收集系統(tǒng)，以及收集從空調到水廠的冷凝水。微軟在2019年從市政系統(tǒng)和其他本地水源了使用了近800萬立方米的水，2018年這個數(shù)字為700萬立方米。
鑒于其用水量不斷增加的趨勢，微軟解決其用水量的工作將極具挑戰(zhàn)性，但如果更廣泛地推廣使用，則兩相浸沒式的項目無疑會有所幫助。“我們的目標是使用水量降至零，”相關人員稱。“這是我們的指標，所以這就是我們正在努力的方向。”
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- https://news.microsoft.com/innovation-stories/datacenter-liquid-cooling/
- https://www.theverge.com/2021/4/6/22369609/microsoft-server-cooling-liquid-immersion-cloud-racks-data-centers
【本文是51CTO專欄機構大數(shù)據文摘的原創(chuàng)譯文，微信公眾號“大數(shù)據文摘（ id: BigDataDigest）”】
