“綠色環(huán)保”方面的考慮

誠(chéng)然，液體冷卻系統(tǒng)通常能夠提供比空氣系統(tǒng)更高的效率，同時(shí)能夠減少環(huán)境對(duì)于能源消耗。但是，數(shù)據(jù)中心管理人員必須更加關(guān)注另一個(gè)“綠色環(huán)保”方面的問(wèn)題：成本。一家環(huán)境友好的但不賺錢的企業(yè)將很快成為一個(gè)空架子，并很快被其他更具金融意識(shí)的競(jìng)爭(zhēng)者所取代，因此，企業(yè)的環(huán)保節(jié)能措施還必須符合成本預(yù)算。可以肯定的是，上述這兩個(gè)“環(huán)保概念”并不是矛盾的：更高的能源效率意味著降低能源成本。據(jù)電氣電子工程師學(xué)會(huì)雜志《IEEE綜覽(IEEE Spectrum)》的Martin LaMonica介紹:“由于計(jì)算的能源成本和碳排量對(duì)環(huán)境影響的不斷增長(zhǎng)，液體冷卻支持者認(rèn)為，數(shù)據(jù)中心最終采用某種形式的液體冷卻只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題。”但較低的能源成本并不是且有唯一的財(cái)政考慮。

簡(jiǎn)單的液體冷卻

液體冷卻有著多種方式，這些多變的方式能夠適應(yīng)不同數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用和操作條件。第一步從簡(jiǎn)單的空氣冷卻(例如，讓冷卻空氣通過(guò)機(jī)械式機(jī)房空調(diào)或 CRAC)是用液體作為一種冷卻介質(zhì)從計(jì)算機(jī)房空氣處理機(jī)組(CRAHs)，以某種形式的“熱處理”進(jìn)入到數(shù)據(jù)中心操作環(huán)境中。這些基礎(chǔ)設(shè)施包括冷卻塔，機(jī)械制冷機(jī)組或甚至使用室外環(huán)境溫度被動(dòng)散熱。另一個(gè)步驟是輸送水到機(jī)架或服務(wù)器，降低了必須冷卻到一定的溫度以保護(hù)IT設(shè)備的空氣的體積。液體冷卻的極限是浸泡，讓空氣和液體環(huán)繞輸送到基礎(chǔ)設(shè)施(如用管道輸送到服務(wù)器或處理器)，為電子設(shè)備帶來(lái)直接的液體導(dǎo)熱的優(yōu)點(diǎn)。

浸泡冷卻的好處是巨大的。根據(jù)TechTarget公司介紹，“結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的泵或換熱器系統(tǒng)，浸沒(méi)冷卻方案可以使用礦物油和其他工業(yè)冷卻液混合，以節(jié)約資金，不僅縮減了電力賬單的總費(fèi)用，同時(shí)也減少了機(jī)房空調(diào)的維修費(fèi)用。這些系統(tǒng)消除了對(duì)空氣冷卻的需要，由于其高效率，也讓設(shè)備可以在更高的溫度條件下運(yùn)行。” 例如，在香港的比特幣礦業(yè)公司Asicminer公司，他們聲稱：由于采用了浸沒(méi)冷卻方案，與傳統(tǒng)的方法相比，其500千瓦的比特幣挖礦系統(tǒng)能夠節(jié)省 97%的冷卻消耗。然而，《IEEE綜覽》指出，液體冷卻 “在金融交易和銀行業(yè)、以及為智能手機(jī)提供數(shù)據(jù)服務(wù)的云設(shè)施企業(yè)中的使用，還是較為罕見的。”那么這些企業(yè)是否只是固執(zhí)的在采用液體冷卻呢?

不僅僅是文化的因素

鑒于現(xiàn)如今的企業(yè)正面臨不確定的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，同時(shí)對(duì)IT資源需求的不斷上升，阻礙企業(yè)采用液體冷卻方案的主要因素不可能僅僅是文化方面的。考慮浸泡冷卻的具體案例：雖然這些都可以實(shí)施，但除了在冷卻能量方面的開銷問(wèn)題之外，其還有一些成本方面的缺點(diǎn)。如：

更低的配置。不同于一臺(tái)機(jī)架，一臺(tái)浸泡服務(wù)器是從頂部才能進(jìn)入，這意味著基礎(chǔ)設(shè)施垂直縮放的潛力極為有限。然而，傳統(tǒng)的機(jī)架，則可以在給定的空間有效地啟用從服務(wù)器層到天花板的全部空間。因此，這種方法會(huì)減少每平方英尺的功率密度。不過(guò)，說(shuō)句公道話，這樣的考慮僅適用于同等功率密度可以使用其他的冷卻方法的環(huán)境，例如，非常高密度部署的環(huán)境，排除了使用空氣冷卻的可能。

造成混亂。任何維護(hù)，包括更換電纜或涉及與服務(wù)器相關(guān)的其他活動(dòng)都需要與液體礦物油接觸。選擇這些液體是為了避免毒性，但這些液體泄漏可能對(duì)員工產(chǎn)生危險(xiǎn)，更不用說(shuō)清潔這些液體泄漏需要花更大的功夫了。

配套基礎(chǔ)設(shè)施。浸泡式冷卻需要大桶來(lái)保存和放置服務(wù)器，以及大量的液體供應(yīng)。

特殊的硬盤驅(qū)動(dòng)器。硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)浸在液體中，必須特別進(jìn)行防止泄漏或其它密封方面的設(shè)計(jì)，如旋轉(zhuǎn)磁盤必須在氣體中進(jìn)行操作。

改造成本。改造現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心要比從頭開始設(shè)計(jì)一處新的能夠容納液體冷卻的數(shù)據(jù)中心要麻煩得多。因此，對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心部署進(jìn)行投資改造會(huì)面臨許多設(shè)施方面的障礙。

此外，液體冷卻系統(tǒng)，無(wú)論是浸泡或是其他方式，均要求對(duì)液體進(jìn)行過(guò)濾，以避免諸如污染物堆積，過(guò)量的沉積物和生物生長(zhǎng)的問(wèn)題。對(duì)于基于水的系統(tǒng)，如那些采用冷卻塔或蒸發(fā)等措施的液體冷卻系統(tǒng)，在一個(gè)給定的體積需要隨著蒸汽的排除處理泥沙問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行分離和“排污”處置，即使這樣的處理可能會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題。此外，特別是在干旱地區(qū)，水資源的使用又是一個(gè)問(wèn)題，對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心而言，要考慮本地區(qū)有限的水資源供應(yīng)問(wèn)題。

液體冷卻需要什么?

對(duì)于非常高密度的數(shù)據(jù)中心部署，如那些進(jìn)行高性能計(jì)算的數(shù)據(jù)中心而言，液體冷卻是必要的措施。在這種情況下，那些想要超過(guò)一定功率密度的企業(yè)根本沒(méi)有選擇，無(wú)論花費(fèi)多少成本或有多少麻煩。現(xiàn)在的問(wèn)題是：液體冷卻是否會(huì)成為低密度設(shè)施的主流。

服務(wù)器的總擁有成本(TCO )已經(jīng)占了數(shù)據(jù)中心營(yíng)業(yè)費(fèi)用的一半以上，這其中很重要的費(fèi)用來(lái)自能源消耗。從某一點(diǎn)上說(shuō)，能源價(jià)格的上漲哪怕帶來(lái)很小的效率提高也是值得的。所以可以想象，更高價(jià)格的持續(xù)趨勢(shì)可能會(huì)使液體冷卻更具吸引力，甚至可能讓小型數(shù)據(jù)中心基于資金成本方面的考慮而采用液體冷卻。

法規(guī)監(jiān)管是另一個(gè)潛在的因素。政府機(jī)構(gòu)可能會(huì)也可能不會(huì)直接針對(duì)數(shù)據(jù)中心行業(yè)實(shí)施能源效率法規(guī)，但對(duì)電力供應(yīng)商的法規(guī)監(jiān)管規(guī)定可以產(chǎn)生幾乎相同的效果。合遵守法規(guī)成本所帶來(lái)的更昂貴的電源開銷會(huì)轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，因此運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心的企業(yè)最終將面臨法規(guī)或金融方面的沖擊。

像任何技術(shù)一樣，當(dāng)開始更廣泛的應(yīng)用時(shí)，對(duì)液體冷卻的采用會(huì)加速。作為一個(gè)涉及風(fēng)險(xiǎn)的先鋒技術(shù)，很多公司都希望避免他們的數(shù)據(jù)中心涉及風(fēng)險(xiǎn)。但是，一旦路徑被開辟出來(lái)，其他企業(yè)會(huì)發(fā)現(xiàn)其更容易執(zhí)行。

結(jié)論

液體冷卻的廣泛采用仍面臨許多障礙，特別是在設(shè)施功率密度相對(duì)較低的數(shù)據(jù)中心。在高密度情況下，液體冷卻是必要的。能源價(jià)格和相關(guān)法律規(guī)定會(huì)促使數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商改善效率，所以在某一點(diǎn)上，可以驅(qū)使他們更快的轉(zhuǎn)移到采用液體冷卻。其采用的關(guān)鍵影響因素是為了綠色環(huán)保：但更多的是受成本資金的影響，而非單純的從綠色環(huán)保方面進(jìn)行考慮。當(dāng)綜合考慮包括成本、地面空間利用率、設(shè)備維護(hù)成本及方便性等所有因素后，液體冷卻或許會(huì)有更好的機(jī)會(huì)成為主導(dǎo)的冷卻方法。