בעבר, רוב מרכזי הנתונים השתמשו בגוף קירור מקורר באוויר כדי לפזר חום ולהבטיח אספקה יציבה של כוח מחשוב. הפיתוח של בינה מלאכותית דורש כוח מחשוב גבוה יותר ויותר, והחום שנוצר על ידי המעבדים הולך וגדל. גוף הקירור המקורר באוויר אינו מסוגל יותר להתמודד עם העומס, כך שקירור נוזלי הפך בהדרגה לטרנד המיינסטרים.
עם האצה של יישומי בינה מלאכותית, האם הדרישה לשרתים מקוררים נוזלי דחוף?
הדרישה הדחופה למערכות קירור נוזלי בבינה מלאכותית (AI) נובעת בעיקר מדרישות ביצועי החומרה הגבוהות ביותר של משימות מחשוב בינה מלאכותית, במיוחד בלמידה עמוקה, אימון רשת בקנה מידה גדול והסקת מסקנות, שבהן עוצמת החישוב וצריכת האנרגיה גבוהות מאוד. .
דרישת כוח מחשוב גבוהה:AI, במיוחד למידה עמוקה, דורש כוח מחשוב גבוה במיוחד מהחומרה, וכתוצאה מכך כמות גדולה של חום שנוצרת על ידי החומרה במהלך הפעולה.
פעולת עומס גבוה לטווח ארוך:משימות בינה מלאכותית דורשות לרוב פעולה ארוכת טווח בעומס גבוה, וקירור נוזלי יכול לפזר חום בצורה יעילה יותר, ולהבטיח שהציוד לא יתחמם יתר על המידה במהלך פעולה ארוכת טווח.
צפיפות חומרה ומיעוט:מערכות קירור נוזלי תומכות בתצורות חומרה בצפיפות גבוהה יותר, משפרות את ניצול החלל ומנהלות ביעילות חום בחללים מוגבלים.
יעילות אנרגטית וקיימות:פיזור החום היעיל של מערכות קירור נוזלי מסייע בהפחתת צריכת האנרגיה וטביעת הרגל הפחמנית של מרכזי נתונים, ומשפר את הקיימות.
לכן, עם הביקוש הגובר למחשוב בינה מלאכותית, טכנולוגיית קירור נוזלי הפכה לאחת הטכנולוגיות המרכזיות להבטחת פעולה יציבה ויעילה של חומרת בינה מלאכותית, במיוחד בעומס גבוה, בהפעלה ארוכת טווח ובסביבות מרכזי נתונים בקנה מידה גדול.
מהן הצורות של קירור נוזלי?
·קירור נוזלי ישיר (DLC):שיטה זו משתמשת בנוזל קירור כדי ליצור קשר ישיר עם מקור החום של רכיבים כגון המעבד וה-GPU של השרת. הנוזל זורם דרך לוח הקירור (מחליף חום) וסופג ישירות חום, ולאחר מכן מוליך את החום אל מחוץ למערכת הקירור דרך צינור הקירור. שיטת הקירור הנוזלי משפרת מאוד את יעילות הולכת החום ויכולה לשמור ביעילות על יציבות החומרה בסביבות מחשוב בצפיפות גבוהה.
··קירור טבילה: קירור טבילה הוא תהליך הטבילה של כל השרת או חומרת המחשוב בנוזל מבודד מיוחד. נוזל זה יכול לספוג ולהסיר חום ביעילות ללא צורך במחלפי חום מורכבים. מערכות קירור נוזלי טבילה יכולות להגדיל באופן משמעותי את צפיפות השרתים תוך ניהול יעיל של חום.
··קירור נוזלי עקיף: בשיטה זו קיים מחליף חום בין נוזל הקירור לחומרת השרת, כאשר נוזל הקירור מוציא חום והחומרה מתקשרת ישירות עם מחליף החום. שיטה זו מתאימה לכמה תרחישי יישום מיוחדים שבהם נוזל הקירור אינו בא ישירות במגע עם הציוד, אך עדיין יכול להוליך חום ביעילות.
כיצד יכולים מרכזי נתונים קיימים לתמוך בפריסה של שרתי AI בצפיפות גבוהה עם קירור נוזלי?
כדי לתמוך בפריסה של שרתי AI בצפיפות גבוהה עם קירור נוזלי, מרכזי נתונים קיימים צריכים לעבור סדרה של שיפוצים ואופטימיזציות. שיפוצים אלה כוללים בדרך כלל התאמות למתקנים פיזיים, מערכות קירור, אספקת אנרגיה ותצורות שרתים. להלן הדרישות והשלבים העיקריים:
1. התאמת מקום ופריסה
עיצוב חלל: מערכות קירור נוזלים דורשות בדרך כלל מתלים או חללים ייעודיים להתקנת התקני קירור, כגון מערכות חלוקת נוזל קירור ופלטות קירור. ייתכן שמרכזי נתונים קיימים יצטרכו לתכנן מחדש פריסות מתלים כדי לשלב ביעילות את המערכות החדשות הללו במתקנים קיימים.
תצורת צפיפות גבוהה: בינה מלאכותית דורשת בדרך כלל אשכול שרתים בצפיפות גבוהה, במיוחד שרתי GPU. כדי להסתגל לכך, מרכזי נתונים צריכים לספק יותר שטח מתלים או מדפים בצפיפות גבוהה יותר כדי להכיל ציוד קירור נוסף.
2. שילוב טכנולוגיית קירור נוזלי
על מנת להתאים לקירור ישיר, מרכזי נתונים קיימים צריכים להתקין ממשקי קירור נוזלים בשרתים ובמתלים, ולוודא שמערכת הקירור הנוזלית תואמת למערכות מקוררות אוויר מסורתיות.
3. ניהול אנרגיה ושיפור מערכת הקירור
אספקת אנרגיה: מערכות קירור נוזלי עשויות להיות יעילות יותר ממערכות מיזוג אוויר מסורתיות, אך עדיין דורשות כוח נוסף כדי לתמוך בזרימת נוזל קירור, משאבות וציוד לחילופי חום. לכן, ייתכן שמרכזי נתונים יצטרכו לחזק את אספקת החשמל, UPS (אל פסק) ומערכות כוח גיבוי כדי להבטיח את הפעולה היציבה של מערכות הקירור.
שחזור וניהול חום: קירור נוזלי עוזר לנהל את החום בצורה יעילה יותר מכיוון שהוא יעיל יותר מקירור אוויר ויכול להעביר חום באופן מרכזי יותר למערכת הקירור. עבור מרכזי נתונים קיימים, ייתכן שיהיה צורך לחזק מתקני שחזור חום כדי לעשות שימוש חוזר בחום המופץ, כגון לחימום אזורי משרדים.
4. אוטומציה וניטור מערכת קירור
מערכת ניהול קירור חכמה: עם פריסת קירור נוזלי, ניהול מערכות הקירור יהפוך למורכב יותר. מרכזי נתונים יכולים לפרוס מערכות ניהול קירור חכמות המבוססות על חיישנים וניתוח נתונים, שיכולות לנטר את טמפרטורת השרת, קצב זרימת הנוזל, הלחץ ופרמטרים אחרים בזמן אמת, להתאים אוטומטית את קצב זרימת נוזל הקירור והטמפרטורה כדי להבטיח את אפקט הקירור הטוב ביותר.
איתור נזילות ובטיחות: למערכות קירור נוזלים חייבות להיות אמצעי איתור והגנה מקיפים של נזילות. מרכזי נתונים קיימים צריכים לפרוס חיישני ניטור דליפות ולנקוט באמצעי חירום הדרושים כדי למנוע נזק לחומרה שנגרם מדליפות נוזלים.
5. ציות והשפעה סביבתית
דרישות תאימות: מערכות קירור נוזלי חייבות לעמוד בתקני בטיחות בתעשייה, תקנות סביבתיות ומדיניות שימוש באנרגיה נקייה. מרכז הנתונים צריך להבטיח שמערכת הקירור הנוזלית עומדת בדרישות הסביבה, האש וקוד הבנייה המקומיים.
ידידותיות לסביבה: בהשוואה לקירור אוויר מסורתי, מערכות קירור נוזליות חסכוניות יותר באנרגיה וידידותיות לסביבה. לכן, אימוץ קירור נוזלי יכול לעזור לשפר את יעילות האנרגיה (PUE) של מרכזי נתונים ולהפחית את טביעת הרגל הפחמנית שלהם.
6. שדרוג והרחבת המערכת
תאימות למערכות קיימות: עבור מרכזי נתונים קיימים, יש צורך לוודא שמערכת הקירור הנוזלית תואמת לציוד IT ומערכות חשמל קיימים במהלך תהליך השיפוץ. אם מדובר בהרחבה בקנה מידה גדול, ייתכן שיהיה צורך להגדיל את הקיבולת של תשתיות קירור ותשתיות IT.
מעבר הדרגתי: מכיוון שהכנסת קירור נוזלי עשויה לדרוש זמן והשקעה, ניתן לשקול מעבר הדרגתי על ידי החלפת משימות מחשוב בצפיפות גבוהה או שרתים באזורים ספציפיים בציוד קירור נוזלי תחילה, ולאחר מכן קידום מלא לאחר התייצבות המערכת.
כיצד על המפעילים לתכנן את השילוב של שרתים מקוררים באוויר ושרתים מקוררים בנוזלים בעת בניית מרכזי נתונים חדשים?
בעת בניית מרכזי נתונים חדשים, על המפעילים לתכנן את השילוב של שרתים מקוררים באוויר ושרתים מקוררים בנוזלים בהתבסס על סוגי עומסים שונים, דרישות יעילות אנרגטית, צרכי קירור וגורמי מדרגיות עתידיים. להלן כמה שיקולים מרכזיים והצעות תכנון:
1. צפיפות עומס ודרישות מחשוב
משימות מחשוב בצפיפות גבוהה (AI, ביג דאטה, משימות אינטנסיביות של GPU): עבור משימות אלו, בדרך כלל נדרשות שיטות פיזור חום יעילות יותר. מערכות קירור נוזלים (במיוחד קירור נוזלים ישיר, DLC) מספקות השפעות ניהול תרמי טובות יותר, תומכות ביעילות בצרכי מחשוב בצפיפות גבוהה ומבטיחות פעולת ציוד יציבה. לכן, עבור שרתים הנושאים משימות עומס גבוה כגון AI, למידת מכונה וניתוח ביג דאטה, מומלץ לתת עדיפות לטכנולוגיית קירור נוזלי.
משימות בצפיפות נמוכה עד בינונית: עבור כמה יישומים מסורתיים עם עומסים קלים וצפיפות חישובית נמוכה (כגון שירותי אינטרנט, אחסון קבצים וכו'), מערכות מקוררות אוויר מספיקות כדי לעמוד בדרישות ובעלות עלויות פריסה נמוכות יחסית. לכן, ניתן להשתמש בשרתים מקוררי אוויר תחת עומסים אלו.
2. התייעלות אנרגטית ועלויות תפעול
היתרונות של קירור נוזלי: בשל יעילות העברת החום הגבוהה יותר, מערכות קירור נוזליות יכולות להסיר חום מהשרתים בצורה יעילה יותר בהשוואה למערכות קירור אוויר מסורתיות, ובכך להפחית את העומס על מיזוג האוויר וציוד הקירור המסורתי. לכן, למערכות קירור נוזלי יש יעילות אנרגטית גבוהה יותר ו-PUE נמוך יותר (Energy Usage Efficiency Ratio), מה שיכול להפחית משמעותית את עלויות התפעול של מרכזי נתונים, במיוחד עבור יעדים תפעוליים ארוכי טווח.
יתרונות קירור האוויר: למערכות קירור אוויר יש השקעה ראשונית נמוכה יותר ותחזוקה וניהול פשוטים יחסית, כך שלעומסים עם דרישות יעילות אנרגטית פחות מחמירות, מערכות קירור אוויר עשויות להיות חסכוניות יותר. במיוחד בשלבים הראשונים של מרכזי נתונים, שימוש במערכות קירור אוויר יכול להפחית את עלויות הבנייה.
3. מדרגיות וגמישות
עיצוב מודולרי: בעת בניית מרכז נתונים חדש, ניתן לשקול עיצוב מודולרי, כלומר פריסת שרתים מקוררים באוויר ובנוזל באזורים שונים בהתאם לסוגי עומס ודרישות קירור שונות. לדוגמה, תכנון אזורי עומס בצפיפות גבוהה כאזורי קירור נוזלים, תוך תכנון אזורי עיבוד משימות מסורתיים בצפיפות נמוכה כאזורים מקוררים באוויר. זה יכול לענות על הצרכים של משימות מחשוב שונות מבלי לדרוש בחירת שיטת קירור אחידה עבור מרכז הנתונים כולו.
שיקולי מדרגיות: עם הצמיחה של יישומי בינה מלאכותית ויישומי מחשוב, העומס על מרכזי הנתונים עשוי להשתנות. בשלב הראשוני ניתן לבחור תצורה מעורבת של קירור אוויר וקירור נוזלי בהתאם לביקוש, וככל שהעומס החישובי גדל, ניתן להרחיב בהדרגה את מערכת הקירור הנוזלית. באמצעות עיצוב גמיש ניתן להתאים את שיטת הקירור בהתאם לשינויים בעומס בעתיד.
4. שילוב ועבודה משותפת של מערכות קירור
קירור אוויר וקירור נוזלי עובדים יחד: במקרים רבים, מערכות קירור אוויר וקירור נוזלים אינן הפוכות לחלוטין, הן יכולות לעבוד יחד. לדוגמה, ברוב מרכזי הנתונים, ניתן להשתמש במערכות קירור נוזלי לקירור ציוד מחשבים בצפיפות גבוהה כגון GPUs ושרתי AI, בעוד שקירור אוויר משמש לקירור אזורי ציוד בעומס נמוך. באופן זה, המערכת המקוררת באוויר יכולה לשמש כמערכת קירור עזר למערכת הקירור הנוזלית, מה שמבטיח את יעילות בקרת הטמפרטורה הכוללת של מרכז הנתונים.
השילוב של קירור נוזלים עקיף וקירור נוזלים ישיר: בבחירת קירור נוזלי ניתן לשקול גם שילוב של קירור נוזל עקיף (ILC) וקירור נוזל ישיר (DLC). קירור נוזלי עקיף משמש בדרך כלל לקירור כל האוויר בחדר המחשב, בעוד שקירור נוזלי ישיר משמש לשרתים בעלי ביצועים גבוהים ספציפיים. השילוב של השניים יכול לייעל את פריסת מערכות הקירור הנוזליות ולהפחית את סיכוני ההשקעה.
5. אספקת אנרגיה ושיקולים סביבתיים
אנרגיה מתחדשת ומרכזי נתונים ירוקים: מערכות קירור נוזלי יכולות לשפר משמעותית את יעילות האנרגיה, להפחית את השימוש במערכות קירור אוויר ולסייע למרכזי נתונים להפחית את צריכת האנרגיה. לכן, כאשר מתכננים את השילוב של קירור נוזלי וקירור אוויר, יש לתת עדיפות לפריסת קירור נוזלי, במיוחד אם מרכז הנתונים מסתמך על מקורות אנרגיה מתחדשים כגון אנרגיית שמש ורוח לצורך תפעול. מערכות קירור נוזלי יכולות להשתמש במקורות אנרגיה אלו בצורה יעילה יותר.
הגנת הסביבה ותאימות: מערכות קירור נוזלי משתמשות בדרך כלל בנוזל קירור במעגל סגור, אשר לא רק משפר את יעילות האנרגיה אלא גם מפחית את השפעת חומרי הקירור על הסביבה. לכן, כאשר מתמודדים עם תקנות סביבתיות כגון REACH או F-Gas באירופה, קירור נוזלי עשוי להיות בחירה בת קיימא יותר.
6. התחשבות בתשתיות קירור ומתקנים תומכים
התצורה של קירור מים וקירור נוזלי: מערכות קירור נוזלים דורשות בדרך כלל תמיכת תשתית לקירור מים או נוזלי קירור אחרים. מרכזי נתונים צריכים להבטיח את מהימנות מקורות המים במהלך התכנון, במיוחד באזורים דלי מים שבהם יש לשקול את היעילות של מערכות זרימת המים או השימוש בנוזלי קירור מתחדשים.
יחידות קירור והפצה: מרכזי נתונים עשויים לדרוש יחידות קירור נוספות (כגון מגדלי קירור, מחליפי חום, משאבות נוזלים וכו') כדי לתמוך במערכות קירור נוזלי. בעת התכנון, יש צורך לשקול כיצד לשלב ביעילות מתקנים אלה ולהתאים בצורה גמישה את הטמפרטורה של מרכז הנתונים כולו בעת שימוש בקירור אוויר.
7. מגמות שוק ואבולוציה טכנולוגית
התאמה של טכנולוגיות עתידיות: הפיתוח המהיר של AI ומחשוב בעל ביצועים גבוהים מצריך ממרכזי נתונים יכולת התאמה גמישה. המשך הבשלות והפחתת העלויות של טכנולוגיית הקירור הנוזלי עשויות להפוך אותה למיינסטרים בעתיד, בעוד שקירור האוויר עשוי עדיין לשמור על מיקומו בחלק מהיישומים בצפיפות נמוכה. לכן, מרכזי נתונים צריכים להתחשב במגמות טכנולוגיות עתידיות בעת בנייה ובחירה של פתרונות קירור המתאימים לתוכניות פיתוח ארוכות טווח.
8. הצעות לתכנון כולל
שלב ראשוני: מומלץ לתעדף שימוש במערכות מקוררות אוויר וריזורת שטח וממשקים להכנסת מערכות קירור נוזליות אפשרית בעתיד. למשל, שמירת ממשקי צינורות קירור נוזלים בעת תכנון מתלים, או תכנון מתלים מודולריים המאפשרים החלפה או שדרוג של מערכות קירור לפי הצורך בעתיד.
אזור בצפיפות גבוהה: עבור אזורי שרתים עתידיים בצפיפות גבוהה (כגון שרתי GPU, חדרי אימון בינה מלאכותית וכו'), ניתן לתכנן אזורי קירור נוזלי שיעמדו בדרישות הגבוהות שלהם לפיזור חום תוך הפחתת בזבוז אנרגיה.
שילוב גמיש: בהתאם לעומס ולמשימה, ניתן לאמץ ערכת קירור המשלבת קירור אוויר וקירור נוזלי כדי להשיג את היעילות התפעולית הגבוהה ביותר וחיסכון באנרגיה.
תגיות פופולריות: מערכת קירור נוזלי במרכז הנתונים עבור ai, סין, ספקים, יצרנים, מפעל, דוגמה אישית, חינם, תוצרת סין
