بهترین راه حل برای مصرف انرژی مرکز داده چیست؟

بین سال‌های 2016 تا 2020، قدرت محاسباتی چین به طور متوسط ​​سالانه 42 درصد رشد کرد، به طوری که کل قدرت محاسباتی در سال 2020 به 135 EFlops رسید و همچنان نرخ رشد با سرعت بالای 55 درصد را حفظ کرد. در حالی که قدرت محاسباتی به سرعت در حال رشد است، مشکلات جدیدی را نیز به همراه داشته است. با افزایش بار محاسباتی، مصرف انرژی حاصله نیز افزایش می یابد. با در نظر گرفتن معروف‌ترین مدل بزرگ پیش‌آموزش‌شده در جهان GPT-3 به عنوان مثال، یک آموزش واحد به مقدار زیادی قدرت محاسباتی، تقریباً 190000 کیلووات ساعت برق نیاز دارد و 850000 تن دی اکسید کربن تولید می‌کند. اغراق نیست اگر آن را "هیولا مصرف کننده برق" توصیف کنیم.

PUE که با نام راندمان مصرف انرژی نیز شناخته می شود، برای اندازه گیری نسبت کل انرژی مصرف شده توسط یک مرکز داده به انرژی مصرف شده توسط بارهای IT استفاده می شود. این یک شاخص مهم برای ارزیابی بهره وری انرژی یک مرکز داده در نظر گرفته می شود. هر چه مقدار PUE به 1 نزدیک‌تر باشد، انرژی کمتری توسط تجهیزات غیر IT مصرف می‌شود و سطح بهره‌وری انرژی مرکز داده بالاتر می‌رود. در حال حاضر، میانگین ارزش PUE مراکز داده بزرگ در چین 1.55 است و میانگین ارزش PUE مراکز داده فوق العاده بزرگ تنها 1.46 است.

در مواجهه با فرصت تغییر شکل چشم انداز صنعتی با قدرت محاسباتی، مراکز داده در حال حاضر یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. چند گزینه بهبود بهره وری توان محاسباتی و کاهش مصرف انرژی است. یافتن راه حل های خنک کننده جدید به تدریج به موضوعی تبدیل شده است که بالادست و پایین دست صنعت محاسبات باید به آن بپردازند. طرح خنک کننده سنتی عمدتاً بر خنک کننده هوا متکی است که از هوا به عنوان مبرد برای انتقال گرمای ساطع شده توسط مادربرد سرور، CPU و غیره به ماژول هیت سینک استفاده می کند و سپس از فن ها یا خنک کننده تهویه مطبوع برای دفع گرما استفاده می کند. همچنین این دلیل اصلی است که سیستم خنک کننده تقریباً نیمی از برق مرکز داده را مصرف می کند.

هنگامی که مقدار PUE به شدت محدود شد و محاسبات سبز به تدریج رایج شد، فناوری "خنک کننده مایع" که از دهه 1980 آزمایش شده بود، به سرعت به تمرکز جدیدی در صنایع بالادستی و پایین دستی تبدیل شد. در واقع، اصل فن آوری "خنک کننده مایع" پیچیده نیست. به بیان ساده، از مایعات خنک کننده با نقطه جوش پایین عایق مانند روغن معدنی و مایع فلوئوردار به عنوان مبرد استفاده می کند و از طریق تبادل حرارت، گرمای سرور تخلیه می شود و به طرح های خنک کننده مختلفی مانند صفحه سرد، اسپری و غوطه وری تبدیل می شود.

خنک کننده هوا دارای فرآیندهای پیچیده، مقاومت حرارتی کل بالا و راندمان انتقال حرارت کم است که چگالی توان محاسباتی مراکز داده را به شدت محدود می کند و اغلب نویز قابل توجهی ایجاد می کند. فناوری خنک کننده مایع نه تنها باعث صرفه جویی در انرژی و مصرف می شود، بلکه باعث کاهش نویز و صرفه جویی در فضا نیز می شود. مصرف برق مورد نیاز برای اتلاف گرما در مقایسه با راه حل های سنتی بیش از 90 درصد کاهش می یابد.

مشاهده می شود که ظهور و به کارگیری فناوری خنک کننده مایع تا حد زیادی مشکلات محاسبه و اتلاف گرما را حل کرده است. با این حال، مانند بسیاری از فن آوری های جدید، راه حل های خنک کننده مایع نیز دارای کاستی هایی هستند: هزینه های تولید بالا، الزامات سختگیرانه برای محیط اتاق کامپیوتر مرکز داده، و هزینه بالای نوسازی. خنک کننده مایع بدون شک بهترین انتخاب در میان طرح های مختلف اتلاف حرارت است، اما باید محدودیت های عوامل عملی را نیز در نظر گرفت.