如果你曾經把飲料不小心灑在你的手機或其它電子設備上，或者如果你曾經滴了一滴水(無論是游泳池、湖泊或沖廁所的水)，那么你知道，電子產品和水是不能混合的。盡管數據中心裝備了敏感的高科技的電子產品，但水不一定是這些計算設備和數據存儲設備的敵人。

每平方英尺(或每立方英尺，如果你要考慮三個維度)的數據中心的空間是有代價的，與任何建筑物的建造一樣。因此，增加更多的計算設備到數據中心(不擴大現有的空間)意味著增加了該設施的功率密度-所消耗的電量，因此，轉換成的熱。由于電子設備不能承受高溫(80華氏度的范圍已經是非常可怕的，對于一些設備甚至是危險的)，消耗的熱量必須移出設施。所以，僅僅打開一個窗口，對不對？在某些情況下，是的，這就夠了(雖然是更復雜的方式，涉及空氣過濾等技術)，但只有當外界溫度足夠低時，才能夠滿足要求。有時候，這種做法簡直是太不夠的。

如果熱源均勻分布在整個設施中，保持IT設備的冷卻一定會簡單得多。但由于服務器被安置在機架和其它類似的裝置上，熱點就出現了，雖然數據中心的大部分可能是處在足夠冷的溫度上，但這些熱點可能意味著嚴重的麻煩。例如，通過計算機房空調裝置(CRACs)來調節空氣，可以做到比簡單地“打開窗戶”更好地保持整個數據中心的冷卻，但是它的代價更高，無論在設備(資本支出)上，還是在持續費用(運營支出)方面。這種方法也會比較浪費，因為整個數據中心可能需要保持比所需的溫度更低，以防止某些區域過熱。良好的氣流控制技術，如熱通道和冷通道，可以有所幫助，但由于功率密度的增加超過一定程度時，上述方法即使是有效的，計劃周密的空氣冷卻策略也會迅速變得不足以保護敏感的設備。

高密度：空氣不足以冷卻

由于功率密度的增加，必須去除的熱量也會增加，這是非常明確的。那么，還不十分清楚的是如何實現既有效(為設備提供充足的保護)，又負擔得起(這樣的計算能力成本仍然負擔得起)的方式。空氣冷卻技術在某些方面來講，是一個很好的解決方案，空氣是無處不在的，(大部分情況)對設備不會造成任何傷害。但問題的部分原因是，空氣是一個糟糕的熱導體，也就是說，它不能很好地把熱量從一個地方移動到另一個地方。你是不是并不知道如何體會這個概念？在寒冷的天氣，到外面去，把手放在一塊金屬(最好是像鋼或銅這樣的金屬，而不是鋁)上，你會覺得把手放在金屬上比裸露在空氣中更為寒冷，因為金屬是良好的熱導體，它比空氣更能從你的手上帶走熱量。關于這個概念的另一個理解的方法是，空氣相對于金屬來說，是一種很好的熱絕緣體。空氣與其它物質(如：水)相比，無法容納大量的熱，所以當它用于冷卻目的時，與其它具有更大的熱容量的物質相比，它需要使用更多，才能運送一個相同數量的熱量。

因此，空氣盡管隨時可以用到，但它真的不是冷卻高密度部署的一個好的選擇。更高效的IT設備可以幫助改善這個問題(正如上世紀90年代開關從雙極晶體管技術轉換到CMOS技術一樣)，但缺乏技術的飛躍，效率的提高很難抵消由高密度產生的熱量。一個更好的熱傳導材料是水，水也是隨時可以用到的物質(并且它具有較高的熱容量)。DimensionDataAmericas的首席數據中心顧問KrisDomich，總結如下：“作為一個規則，水和其它液體媒體與空氣相比，都有一個更高的載熱潛力，所以它們通常被用于更高密度設備的制冷。重要的是要記住，我們是通過去除熱量來冷卻，而不是增加冷卻，所以無論是使用水還是空氣，散熱必須高效、精確。

然而，液體冷卻技術的本質并不是一個新的技術：液體冷卻已經用于大型機行業幾十年了。隨著數據中心對新設備的選擇，大型機逐漸減少，液體冷卻也逐漸被淘汰了。但是由于空氣對高密度設備的冷卻不夠，水(或者更廣泛地說，液體)是否又會用于數據中心的冷卻呢？

水的上升與下降

液體冷卻從本質上分，主要有兩種選擇：一種是液體與設備(無論是在模塊上，還是在芯片上)直接接觸，另一種是液體僅僅是為把熱量移出設備的傳輸介質。顯然，把芯片浸泡在水中的是不可取的(假設你希望芯片做任何有用的事情，水是導體)，因此未來的水，特別是在數據中心，將只涉及作為傳輸熱量的介質被使用。

由于水(不像空氣)必須嚴格地與設備分離，在本質上，以水為基礎的冷卻，所有都要安裝高科技的管道系統。(事實上，Craysupercomputerfame的SeymourCray往往自稱是一個“全能的管道工”，由于Cray超級計算機使用了以水冷卻。)“許多數據中心從來沒有使用過的液體冷卻，在第一次提到時，可能會覺得讓液體如此接近IT設備不是一個好主意”，但在一個適當設計的系統中，“液體不應該有可能接觸到的IT設備，因此，所有的危險是很容易避免的”Domich說。這種特殊的基礎設施(相對于空氣冷卻要求)給數據中心設施增加了巨額的成本，但費用可以用一個事實來平衡，這個事實就是對于像超級計算機和其它高性能設備這樣的高密度部署來說，水(或液體)冷卻遠遠優于以空氣冷卻。在這種情況下，讓組件保持盡可能地靠近，是獲得高性能的必要部分，但是，功率密度也增加了，其結果是“熱密度”也會增加。Domich指出，雖然，空氣冷卻系統不可能讓給定的高密度負載得到充分的冷卻，但是液體冷卻是可以給大量部署的設備(即幾個相鄰機架)更有效的冷卻。不過，成本是一個問題：“液體系統的購置和安裝，特別是有冷水機組和冗余管道的系統，比空氣系統的成本高”Domich說，但他也指出，對于某些數據中心來說，從長遠來看，增加額外的成本可能是正當的。

但是，僅僅因為一個設施用水并不意味著它不能利用相同原理的空氣節約器(主要是“打開窗口”的方式來冷卻)的好處。當外界溫度足夠低，攜帶從設備發出的熱量的水，可以用與空氣冷卻系統相同的方法來冷卻。然而，在這種情況下，水的主要優勢之一就是外部環境和內部環境可以保持隔離，減少了內外空氣的混合帶來的污染和空氣濕度的變化。此外，至少把水冷卻納入數據中心的整體冷卻策略的一部分，可以給基礎設施在足跡方面帶來好處：采用水冷方式，可以使設備排放到數據中心外部的足跡較少。與精確的數據中心的空調機組相結合，人們可以期望冷卻設備占用更小的空間，排出更多的熱量(例如，從許多刀片機箱上產生的熱量)。

另外，盡管以水冷卻設施可能會比具有相同能力的空氣冷卻設施的費用高，但是，水可能會提供給試圖擴大容量的數據中心一個更好的途徑。模塊化水冷卻系統可以更容易增加額外的冷卻能力，使公司避免一開始就購買比它實際的需要更多的冷卻能力。在某些情況下，能夠“即用即付”，盡管它與傳統空調相比，可能會比較昂貴，但它是一種方便的方式，一些數據中心的管理者是不能錯過的。

那么，是用水，還是不用水？

水是不會被數據中心行業完全放棄的，雖然似乎有什么阻礙的東西在使用水的人們和不使用水的人們之間。Domich指出，“數據中心經理往往要么害怕液體冷卻，要么擁抱它。這取決于他們對這個技術的認識水平。這可能是，比如，一些數據中心的經理們經常試圖在家里自己動手修理管道。可是，現在有不少人(數據中心管理人員和其他人)在這樣做時，有可能會發現要保持水只在它應該在的地方(在管子里，而不是在地上或后面的墻壁上)是多么的困難。有了這樣的經驗，這些管理人員可能自然地對讓水接近IT設備感到懷疑，盡管水管不是復雜的話題，但泄漏似乎無處不在。

是的，泄漏當然是可能的，在這里或那里都會存在有缺陷的部分，或者是輕微的缺陷，它們可以導致泄漏，可能會損害IT設備。但是，可能那個空氣冷卻系統可能會冷卻不足。這在很大程度上取決于具體情況(具體來說是IT設備的類型及其冷卻需求)、提供給數據中心經理的資源和上級管理者對某種技術的傾向。因此，目前來看，水是介于兩者之間的，有些人喜歡，有些人則不喜歡。

水在哪里？

大型機可能(至少根據某些批評者的觀點)正在走出數據中心，而水可能正在走進數據中心。Domich聲明DimensionDataAmericas提供了“很多圍繞數據中心配電和冷卻設計的咨詢，發現一半的數據中心經理并沒有意識到他們的長遠IT發展計劃可能會要求液體冷卻。”例如，正在規劃或實施大規模高密度部署的公司，可能需要液體冷卻方式，以適應小空間產生的大量的熱。缺少像一個新技術的轉移，正如從雙極晶體管向CMOS技術的轉移一樣，不斷在給定的空間內增加計算能力，將最終達到空氣介質制冷不足的地步。水(或其它液體)的作用不一定局限于大公司(或者更具體地說，擁有大型數據中心的公司)，盡管這些公司是它的重點(部分出于費用的原因)。然而，Domich卻認為，“越來越多的液體冷卻在各種規模的數據中心起作用。大型數據中心往往已經擁有了它。較小的和中型的數據中心，特別是那些正在迅速采用高密度計算的數據中心，正處在采用它的一個快節奏階段。”換句話說，在功率密度高的地方，水是越來越容易獲得立足點的。

水的替代品

不用說，水不是唯一的可以將熱量移走的液體，雖然水具有實際的可用性、安全性(在這個意義上講，它是無毒的)、成本低的特點。也許它的最大缺點(相對來說)是它的電導率，這一點阻止其作為一種媒介使用，為了防止其浸入設備。其它液體可能在移動熱方面比水的性能更好，但他們幾乎無一例外地涉及一些問題：成本較高，可用性較小，以及在它們生產、處理或(可能)意外釋放(即發生泄漏)時，對健康或環境造成的影響。

浸沒冷卻的一個選擇是礦物油，它具有類似于水的熱性能，但它不是一個導體，這意味著它不會毀掉設備。此外，礦物油不具有危險性：泄漏，雖然雜亂，但不需要進行大規模清理，不威脅人員的健康和安全。但是由于設備是沉浸的，要實施這種制冷解決方案的數據中心，必須使用非常不同的基礎設施。例如，一個典型的垂直的機架或機柜(在開門時，全部設施可以被移出)就需要更換了。設備機架很可能會采用書架狀結構的大桶。此外，維修可能涉及給機架(或“大桶”)排水，這將需要一些方法來儲存的液體，直到它被用回到機架中。此外，這種系統將有可能不太能夠垂直擴展，這意味著對于一個給定的設備需要更多的數據中心面積。

不過，浸沒冷卻缺少一個“大量沉浸”技術，它是采用了更小規模的技術。例如，處理器可能是在一個封閉的充滿液體的裝置中，用一些方法提取該裝置中的熱量。可以肯定的是，這些和類似的冷卻方法，與空氣冷卻方式(不論是基本的“打開窗戶”的方法，還是更復雜的系統，例如：使用計算機房空調裝置和類似的設備)相比，更讓人不放心，但面對密度增加，空氣根本是不夠的，液體冷卻系統就是目前最佳的替代方法。

結論

水(或者更一般地說，液體)又回到數據中心了嗎？從某種意義上講，它從未離開過，但它肯定一直都不是最常用的選項。但是，不管其目前的地位如何，它的未來似乎已經越來越光明，特別是對于高密度的部署。當大多數人在考慮計算機設備時，當然不會首先想到水，但它在高性能(高密度)計算部署上，有可能發揮巨大的和重要的作用。水有用于大型機的歷史，它(或其它液體)可能將繼續用于尖端超級計算機和其它IT設備，用來消除從較小空間中產生的大量的熱。

因此，水的未來在很大程度上依賴于密度：如果數據中心的經理認為，高密度計算的麻煩是不值得的，那么液體冷卻解決方案的采用將可能仍然相當有限。隨著對IT資源需求的日益增加，在目前不建立一個新的數據中心或擴大現有的可用資源的前提下，高密度是一個選項。而且，由于空氣冷卻超過某一點時，不能達到要求，那么水有可能填補這個空白。