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浸没式液冷——得胜?我才刚才上途哦

  不过那个时候,液冷技术还非常不成熟,而且许多人也对液冷的安全性有很大的担心。事实上,在那个,至于售价则与风险成反比。不管怎么说,那个时代,液冷更多还停留在概念阶段。

浸没式液冷——得胜?我才刚才上途哦

  至于服务器什么时候采用液冷散热,恐怕还是最近几年的事情。这在很大程度上得益于传统计算能力的迅速提升。一方面,英特尔还在继续推动摩尔定律的前行,虽然行进的脚步已经越来越迟缓;更重要的是,在另一方面伴随着分布式计算、云计算等架构和模式的创新,计算的整体能力得到了显著的提升,这也使得系统的能耗有了明显的提升。

  能耗的提升意味着更大的发热量与耗电量,这无论从散热还是从成本的角度,都要求数据中心找到更稳妥的解决方案。当传统的风冷技术难以满足,甚至当空调全速运行也无法进行有效散热的时候,这就预示着液冷时代的到来。当然走到这一步,我们还是应该为产业的发展而欣喜。

  不过到了这个阶段,液冷也分化出了2种形态冷板式与浸没式。

  2012年,我受邀去美国德州TACC超算中心参观当时位居全球TOP10的一台超级计算机。在参观的间隙,我偷喵了隔壁房间一眼,发现了一个神奇的存在浸没式液冷。

  话说,虽然早就知道有这么一种散热方式,但第一次看到的时候我还是懵X的,毕竟这个东西还只是“传说中”的产品,还是概念机。

浸没式液冷——得胜?我才刚才上途哦

  后来参加超算大会多了,从德国的ISC到美国的SC大会,每年都有许多厂商展示液冷设备。当然这其中冷板式液冷占据了90%以上的份额,包括我们熟悉的许多大厂都有类似的解决方案。但是对于浸没式液冷,却总是凤毛麟角,能够拿出来展示的无非就是几家公司,应用到实际业务的更是少得可怜。

  究其原因,浸没式液冷受限于技术、应用环境、成本等诸多因素,一直处于液冷散热的“金字塔尖”位置,很难有公司在这个领域获得突破。即便在液冷散热已经逐步走下“神坛”,开始进入大众的视野的今天,浸没式依然保持着相对神秘。

  直到前年,在SC15上,中科曙光展示了一款全浸没式的液冷概念机,我才真正觉得浸没的时代已经可以看得到了。不过两年时间过去了,如今绝大部分数据中心还在使用风冷散热,即便部分高端的设备采用了冷板式的液冷,但距离浸没的方式正式商用还有很长一段时间。

浸没式液冷——得胜?我才刚才上途哦

  事实证明我想错了,这个时间已经到来。就在上周的发布会上,曙光将国内首套商用浸没式液冷服务器交付华中科技大学,何继盛与华中科技大学计算机学院袁平鹏教授共同启动交付仪式。

浸没式液冷——得胜?我才刚才上途哦

  据悉,这套系统将用于华中科技大学自主研发的信息存储系统和并行分布式计算系统,搭建健康大数据平台。本次交付的液冷解决方案包括了曙光冷板式液冷和浸没式液冷两部分,对应的产品型号分别是TC4600E-LP和I620-M20。

  TC4600E-LP是曙光一款非常成熟的冷板式液冷产品,早在2015年这款产品就在中国科学院大气应用物理研究所进行过大规模的部署,系统PUE数值低至1.17,稳定性表现非常抢眼。而I620-M20则是本次交付的亮点浸没式液冷服务器。

浸没式液冷——得胜?我才刚才上途哦

  乍看起来,I620-M20与普通的服务器有很大的不同,造型更偏向于一款塔式产品。但是通过透明的侧板,我们可以清楚的看到内部的液体,这也是I620-M20的独特之处。作为浸没式液冷,I620-M20采用了全封闭的设计,普通服务器所提供的USB等接口,在I620-M20设计上都经过了改造。可以说,I620-M20是一款全新定制的产品,也具备了划时代的意义。

  正如前面提到的,我在美国超算中心见到的液冷是泡在一个大池子里(术语叫做:池浸没),这样更多的是一种象征性的概念,毕竟设计者只需要考虑良好的散热,而不需要担心冷却液蒸发的问题。但是对于标准化或者说商业化的应用来说,浸没式液冷面临的最大问题就在于如何实现冷却液的循环,其他包括仓内压力变化与泄露问题的控制也在封闭环境中表现得更加困难。

  于是乎,出现了两种封闭环境下的浸没式液冷散热方式有相变浸没和无相变浸没。这其中所说的“相变”是一个热力学的概念,就是物质从一种“相”到另一种“相”的改变。对于大部分人来说,这个概念距离我们都太遥远,我们只需要知道的,就是在运行过程中液体是否会产生气泡。

浸没式液冷——得胜?我才刚才上途哦

  我特别找了另一张图来说明相变的重要性,这是我在往年的ISC超算大会上拍的。这里我们可以清楚的看到,曙光I620-M20是无相变浸没的一款设备,而在上图展示的设备中,我们也发现它并不是密封的,因为很难解决气压与循环问题。

  很难解决,并非不可解决。记得2016年,我曾经就浸没式液冷的相关问题采访过时任曙光数据中心产品事业部总工程师的沈卫东,当时他表现得欲言又止:“只有CPU负载恒定不变时,才能够保证密封系统的压力不变进而保证零压而消除泄漏问题“,说到这里,沈卫东苦笑了一下:“这当然是不可能的。服务器的负载总是要随任务的变化而不断变化,从而导致密封仓内的压力时而正压、时而负压,进而导致出现泄漏的可能性。我们必须找到新的解决方法”。

  现在看来,曙光显然找到了解决的办法,但因为保密原因暂时还不能够公布。但是何继盛透露了液冷在研发层面的重要地位“最主要的研发方向,也是第一重要的战略方向”。在未来高性能乃至整个服务器领域中,说曙光“押宝”液冷散热,并不为过。

  高性能领域的确是液冷应用的“核心地带”,因为这部分应用对于性能有着不竭的需求,而液冷的出现一方面可以帮助系统实现更好的散热、保持更低的温度,另一方面也能够促进性能的进一步提升。“在浸没环境下,CPU可以超频运行,这样就能够获得更快的运行速度,同时在稳定性上也更有保障”,曙光王晨博士介绍说。

  由此可见,“更高、更快、更强”不仅仅是奥运概念,也同样适用于高性能计算领域。

  华中科大的应用案例不仅仅丰富了曙光液冷服务器的应用案例,更是浸没式液冷商用的里程碑。在这一点上,曙光已经走在了行业的前列,并且推动着行业向着良性发展。

  当然,除了曙光之外,国内包括阿里巴巴在内的许多公司和机构也在着手研发浸没式液冷设备,并且努力将其付诸于商业应用。与服务器行业的激烈厮杀不同,在液冷这个领域的“玩家”还不是很多,而且随着未来的发展,液冷行业在相当长的一段时间内还是处于“做大蛋糕”的阶段。

  在谈到对于液冷乃至于浸没式液冷未来预期的时候,何继盛倒是显得非常大胆:“对于追求极致计算能力的高性能应用领域来说,液冷散热未来3-5年将会有突飞猛进的发展,或许可以超过传统的风冷散热;相信在未来液冷服务器终将广泛的应用于更广阔的数据中心领域”。

  面对这样广阔的市场,仅仅依靠曙光一家自然是难以为继的,在采访中何继盛也表达出了产业合作的想法:“我们希望这个技术能够尽快成熟,尽快普及,同时曙光也希望联合上下游的厂商、友商共同把这个产品成熟化,更广泛的推广开”。

  我理解何继盛说的上下游,不仅仅是液冷供应链的上下游,更是数据中心应用领域的上下游。如今,曙光已经将服务器成功变成了浸没式设备,但是数据中心还是有存储、网络、安全等多种设备暴露在风冷散热的环境中,机房空调还是需要一定的散热才能够维持正常运转。因此曙光未来还需要与这些应用层面的伙伴合作,让更多的设备变成浸没式,从而打造全新的浸没式数据中心,也为客户提供一体式的解决方案。

  为此,何继盛也谈到了数据中心行业标准的问题,并表示将促进行业融合,与相关部门沟通,共同推动全新液冷数据中心标准的早日实现。

  从2012年的第一台原型机到如今的商业角度,曙光在液冷特别是浸没式液冷上投入了太多的精力,付出了太多的艰辛,如今终于得到了回报。但这仅仅才是开始,浸没式液冷作为全新的技术,随着商用规模的扩大也一定会有更多没有预见到的问题和困难,去迫使曙光不断解决、不断完善、不断迭代,推出效能“更高”、速度“更快”、功能“更强”的解决方案。

  我不愿意说路漫漫,但这并非是“毕其功于一役”的事情,未来更是充满艰辛与挑战,可谓任重而道远。

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