高性能計(jì)算(High performance computing，也就是我們常說(shuō)的HPC) 指的是使用很多處理器(作為單個(gè)機(jī)器的一部分)或者某一集群中組織的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)(作為單個(gè)計(jì)算資源操作)的計(jì)算系統(tǒng)和環(huán)境。有許多類型的HPC 系統(tǒng)，其范圍從標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的大型集群，到高度專用的硬件。
其實(shí)高性能計(jì)算機(jī)乃至整個(gè)計(jì)算機(jī)，都是因軍事應(yīng)用而誕生，最早可以追溯到圖靈、馮·諾依曼時(shí)代。如今的高性能計(jì)算機(jī)已經(jīng)全面應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，包括天氣預(yù)報(bào)、飛機(jī)汽車制造、生物醫(yī)療以及動(dòng)畫影視制作等等。而超算的發(fā)展方向也從原來(lái)的大規(guī)模、高功耗向節(jié)能環(huán)保邁進(jìn)。近日筆者在德國(guó)萊布尼茨超算中心了解到的這套系統(tǒng)就是基于節(jié)能而開發(fā)，通過(guò)水冷系統(tǒng)充分詮釋了科技的進(jìn)步。
在談水冷之前先插播一個(gè)小花絮，此次德國(guó)高性能計(jì)算之旅途中，我們?cè)诘聡?guó)象征新天鵝城堡遭遇一場(chǎng)大暴雨，把所有人淋了個(gè)落湯雞。暴雨夾雜著暴風(fēng)給在場(chǎng)所有人凍得嘴唇發(fā)紫，腦袋中似乎不停的播放著“冷冷的冰雨在臉上胡亂的拍”....
新天鵝堡給我們留下了“深刻”的印象
眾人濕身在狂風(fēng)瑟瑟發(fā)抖，我跟大家說(shuō)“看來(lái)這風(fēng)冷還是挺猛的...”周志強(qiáng)老師(聯(lián)想集團(tuán)中國(guó)區(qū)商用事業(yè)部終端計(jì)算總監(jiān)、企業(yè)架構(gòu)師)在旁邊手指著自己濕漉漉的衣服道“這哪是風(fēng)冷?分明是水冷嘛!”水冷的“散熱”效果確實(shí)領(lǐng)略到了，只不過(guò)所有人都狼狽不堪。參觀水冷就先親身體驗(yàn)了一把，果然不虛此行。
萊布尼茨超算中心通過(guò)水冷降低1000萬(wàn)歐元電費(fèi)成本
LRZ高性能計(jì)算中心
言歸正傳，我們繼續(xù)看超算。最近大熱的聯(lián)想首創(chuàng)的45℃溫水水冷技術(shù)，相信大家都不會(huì)陌生，它憑借更高的性能、更低的能耗、更少的占地空間和更低的噪音，在全球范圍內(nèi)獲得了越來(lái)越多用戶的青睞。用萊布尼茨超算中心工作人員的話說(shuō)：“這里靜的可以開音樂(lè)會(huì)”。
德國(guó)巴伐利亞科學(xué)院萊布尼茨超級(jí)計(jì)算中心(LRZ)運(yùn)營(yíng)的SuperMUC，是一款采用了革新性溫水冷卻技術(shù)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。
水冷服務(wù)器系統(tǒng)
據(jù)了解，LRZ全部采用了聯(lián)想NeXtScale System系統(tǒng)，在該實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了1.1的PUE值，擁有9216節(jié)點(diǎn)，峰值運(yùn)算速度2897000萬(wàn)億次(Gflops)，整機(jī)效能高達(dá)90.95%，5年來(lái)整體電費(fèi)下降37%：從2760萬(wàn)歐元降至1740萬(wàn)歐元，節(jié)省超過(guò)1000萬(wàn)歐元。
水冷系統(tǒng)降低能耗40%
與傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)相比，LRZ水冷系統(tǒng)省掉的風(fēng)扇節(jié)省了10%的能耗，此外冷卻系統(tǒng)減少20%能耗，6%能耗節(jié)省來(lái)自軟件管理。因此實(shí)現(xiàn)了節(jié)省40%總能耗的設(shè)計(jì)思路。
據(jù)工作人員介紹，LRZ超算部分功耗為2兆瓦，冷卻本身不消耗電力，采用自然冷卻方式，可以稱之為“免費(fèi)冷卻”。其他主要是水泵循環(huán)等消耗的電力，占得非常少。超算中心冷卻水溫度一般在45度左右，自然冷卻可以降到38度，有一定的溫差，因此可以滿足服務(wù)器冷卻需求。此外，LRZ還利用系統(tǒng)散熱后的余熱對(duì)建筑物進(jìn)行供暖，將歐洲人的環(huán)保理念發(fā)揮得淋漓盡致。
思考：水冷散熱方式在我國(guó)推廣的并不好，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算中心都采用傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱。新技術(shù)方面國(guó)外用戶嘗試的比較多，還有利用高緯度地區(qū)冬天寒冷的空氣進(jìn)行散熱、利用山洞、海水冷卻等等，但在國(guó)內(nèi)的推廣卻是鳳毛麟角。之前筆者曾經(jīng)采訪過(guò)一家數(shù)據(jù)中心企業(yè)，很多年前他們?cè)谔旖驀L試過(guò)新風(fēng)(自然風(fēng))冷卻系統(tǒng)，但北方城市空氣污染和腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重，最終只能繼續(xù)改回傳統(tǒng)空調(diào)風(fēng)冷。不過(guò)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在也出現(xiàn)了更符合“國(guó)情”的空氣過(guò)濾系統(tǒng)。
相比之下水冷更容易被國(guó)內(nèi)用戶接受，據(jù)了解，此次TOP500的冠軍神威太湖之光就采用了水冷散熱。而國(guó)內(nèi)也有企業(yè)在內(nèi)蒙、東北等高緯度地區(qū)建設(shè)自然風(fēng)冷卻數(shù)據(jù)中心，在除夏季之外的其他三個(gè)季節(jié)均可用新風(fēng)冷卻，極大降低冷卻成本，加入空氣過(guò)濾系統(tǒng)也可以減少空氣腐蝕現(xiàn)象。新技術(shù)正在逐步被中國(guó)市場(chǎng)所接受。
京公網(wǎng)安備 11010502049343號(hào)