Nestejäähdytysratkaisut tekoälyn palvelinkeskuksille – Nestejäähdytyksen hyötyanalyysi

 

Ⅰ Nestejäähdytyksen edut

 

Nykypäivän datakeskusten sujuvan ja tehokkaan toiminnan varmistamiseksi monet tilat vaativat jäähdytysratkaisuja. Tekoälyn ja big datan lisääntyessä käsiteltävän datan määrä on kasvanut, mikä on johtanut tehokkaan käsittelyn tuottaman lämmön lisääntymiseen. Joitakin nestejäähdytysratkaisuihin siirtymisen etuja ovat:

 

1. Ilmastoinnin vaihtaminen tehokkaampaan nestejäähdytykseen voi vähentää käyttökustannuksia yli 40 %

• Siirtyminen ilmajäähdytyksestä nestejäähdytykseen voi säästää energiaa.
• Vähentämällä järjestelmän puhaltimien toimintaa säästyy lisätehoa.
• Kiinteistösijoituksen takaisinmaksuaika on keskimäärin yksi vuosi, mikä lisää sijoitetun pääoman tuottoa (ROI).

 

2. Nestejäähdytystehokkuus parantaa merkittävästi suorituskykyisten, suuritehoisten prosessorien ja grafiikkasuorittimien energiankäyttötehokkuutta (PUE)

• Neste on luonnostaan ​​tehokkaampi lämmönpoistossa, jopa 1000 kertaa tehokkaampi kuin ilmajäähdytys.
• Koska ilmajäähdytys ei enää täytä prosessorien ja GPU:iden tulevia jäähdytysvaatimuksia, nestejäähdytyksestä voi tulla välttämättömyys.
• Se tukee tehokkaimpia ja tiheimpiä palvelimia, mikä lisää laskentatehoa neliöjalkaa kohti.

 

3. Kustannusten ja ympäristövaikutusten vähentäminen

• Nestejäähdytys vähentää virrankulutusta ja hiilidioksidipäästöjä fossiilisten polttoaineiden voimaloista. Nykypäivän palvelinkeskusten ympäristövaikutusten vähentämisestä on tulossa yritysvastuu.
• Lisäksi nestejäähdytys vähentää lastujen tärinää. Kun prosessori tai grafiikkasuoritin ylikuumenee tai lähestyy maksimikäyttölämpötilaansa, se toteuttaa suorituskykyä vähentäviä toimenpiteitä, jotka tunnetaan nimellä "terminen kuristus" estääkseen siruvaurion. Terminen kuristus johtaa järjestelmän suorituskyvyn heikkenemiseen, mikä vaikuttaa sovelluksen käsittelyn nopeuteen.

 

▲ Nestejäähdytyksen kustannusten ja ympäristövaikutusten vähentäminen

 

 

Tarkemmin sanottuna sirun kuristus voi ilmetä kahdella tavalla:

1. Kellonopeuden vähentäminen: Prosessori tai grafiikkasuoritin vähentää toimintanopeuttaan eli alentaa kellotaajuutta. Tämän seurauksena prosessorin tai grafiikkasuorittimen työtaakka kellojaksoa kohden vähenee, mikä tuottaa vähemmän lämpöä.

2. Joidenkin ytimien poistaminen käytöstä: Joissakin moniytimisissä prosessoreissa tietyt ytimet voidaan poistaa käytöstä lämmöntuotannon vähentämiseksi. Vaikka yleinen suorituskyky heikkenee, jäljellä olevat aktiiviset ytimet tuottavat vähemmän lämpöä.

 

Nämä kuristustoimenpiteet ovat suojatoimia suorittimen ylikuumenemisen estämiseksi. Ylikuumeneminen ei vain vaikuta suorituskykyyn, vaan voi myös lyhentää laitteen käyttöikää ja jopa aiheuttaa vahinkoja. Siksi on erittäin tärkeää varmistaa, että prosessori ja muut laitteet toimivat sopivalla lämpötila-alueella.

 

▲ Nestejäähdytyspalvelimet

 

 

Ⅱ Sanasto

 

Virrankäytön tehokkuus (PUE)

PUE eli Power Usage Effectiveness on vakiomittari palvelinkeskuksen energiatehokkuuden mittaamiseen. Se määritellään datakeskuksen kokonaisenergiankulutuksen suhteeksi IT-laitteiden energiankulutukseen. PUE:n laskentakaava on:

 

PUE=Palvelinkeskuksen kokonaisenergiankulutus / IT-laitteiden energiankulutus

 

Ihanteellinen PUE-arvo on 1.0, mikä tarkoittaa, että IT-laitteet käyttävät kaiken datakeskukseen tulevan tehon ilman hukattua energiaa. Todellisuudessa PUE-arvo on kuitenkin tyypillisesti suurempi kuin 1.0 jäähdytysjärjestelmien, valaistuksen ja tehottomuuden kaltaisten tekijöiden vuoksi.

 

Nestejäähdytys parantaa merkittävästi datakeskusten PUE-arvoa pääasiassa seuraavissa asioissa:

 

1. Tehokkaampi jäähdytys:Nestejäähdytys on tehokkaampaa kuin perinteinen ilmajäähdytys, sillä se pystyy poistamaan lämmön nopeammin. Tämä tarkoittaa, että IT-laitteiden saman käyttölämpötilan ylläpitämiseen tarvitaan vähemmän energiaa.
2. Pienempi apulaitteiden energiankulutus:Nestejäähdytysjärjestelmät voivat vähentää ilmastoinnin ja lukuisten puhaltimien tarvetta, jotka tyypillisesti kuluttavat huomattavasti energiaa ilmanjäähdytysjärjestelmissä. Vähentämällä näiden apulaitteiden energiankulutusta voidaan palvelinkeskuksen kokonais-PUE-arvoa parantaa merkittävästi.
3. Suuremman tiheyden tietojenkäsittelyn tukeminen:Nestejäähdytys mahdollistaa useampien palvelimien ja tietokonelaitteiden sijoittamisen pienempään tilaan, mikä lisää neliömetriä kohden laskettavaa tehoa. Tämä suuritiheyksinen laskenta parantaa IT-laitteiden tehokkuutta lisäämättä jäähdytysvaatimuksia.
4. Pienempi kokonaisenergiankulutus:Koska nestejäähdytys on tehokkaampi lämmönpoistossa, palvelinkeskuksen jäähdytyksen kokonaisenergiankulutus pienenee, mikä vaikuttaa suoraan PUE-laskelmaan ja lähentelee arvoa 1.0.

 

Siksi korkean suorituskyvyn, suuritehoisten suorittimien ja grafiikkasuorittimien tapauksessa nestejäähdytys parantaa merkittävästi datakeskuksen PUE:ta lisäämällä jäähdytystehokkuutta ja vähentämällä kokonaisenergiankulutusta, mikä tekee palvelinkeskusten toiminnasta ympäristöystävällisempää ja kustannustehokkaampaa.