Lekarstwo w płynie

Po kilkudziesięciu latach chłodzenie serwerów wodą znów jest w modzie. Systemy chłodzenia płynami oferują IBM, HP i Egenera pospołu z Liebert. Czy od jutra w centrach danych będzie chłodniej? Niekoniecznie.

Po kilkudziesięciu latach chłodzenie serwerów wodą znów jest w modzie. Systemy chłodzenia płynami oferują IBM, HP i Egenera pospołu z Liebert. Czy od jutra w centrach danych będzie chłodniej? Niekoniecznie.

Energia cieplna w centrach staje się problemem numer jeden. HP zaprezentował nowe modele serwerów dla centrów danych wyposażone w system MCS (Modular Cooling System), wykorzystujący wodę do chłodzenia szaf stelażowych, Egenera - moduły CoolFrame, umożliwiające chłodzenie szaf kasetowych za pomocą specjalnego płynu. Wcześniej, już w połowie ub.r., wodny system chłodzenia serwerów o nazwie Cool Blue wprowadził IBM.

Smażalnia serwerów

Lekarstwo w płynie

Universal HP 10000 G2 Series Rack z systemem chŁodzenia MCS

Problemy z chłodzeniem dotyczą przede wszystkim ośrodków obliczeniowych i centrów danych, w których instalowane są setki lub tysiące serwerów stelażowych, zwłaszcza tych gęsto upakowanych, czyli kasetowych. Paul Perez, wiceprezes oddziału infrastruktury serwerów, pamięci i sieci w HP, ocenia, że obecnie stosunek kosztów eksploatacji systemów chłodzenia i rachunków za energię zbliżył się do poziomu 1:1, podczas gdy jeszcze kilka lat temu wynosił 30%. Oznacza to, że każdej złotówce wydanej na zapłacenie za zużytą przez serwery energię elektryczną towarzyszy druga, którą trzeba wydać na klimatyzację.

Przed dziesięciu laty, przy projektowaniu centrum danych i jego systemu klimatyzacyjnego przyjmowano założenie, że typowa szafa stelażowa generuje 2 KW energii cieplnej. Dziś wartość tę projektuje się przeciętnie na poziome 8-10 KW, ale nie brak instalacji, w których w celu maksymalizacji wykorzystania dostępnej powierzchni uzyskuje się moc rzędu nawet 20 KW (przy pełnym wypełnieniu szaf i obciążeniu ruchem). Wypada dodać, że wzrost ilości generowanego ciepła dotyczy nie tylko samych serwerów, ale również innych elementów wyposażenia. Przykładowo, router operatorski Cisco CRS-1 wydziela ciepło rzędu 15-17 KW na jedną szafę.

Przewaga systemów chłodzenia opartych na płynach nad systemami opartymi na nawiewie powietrza polega na tym, że odbiornik ciepła znajduje się bardzo blisko jego źródła. Konsekwencje są bardzo fundamentalne. Ciepło jest odprowadzane efektywnie, tj. elementy chłodzone pozostają chłodne, a jednocześnie odprowadzane ciepło nie ulatuje swobodnie i nie podgrzewa innych elementów. W przypadku systemów opartych na płynach większa jest więc precyzja, zarówno chłodzenia, jak i odprowadzania ciepła. Często pojawia się jeszcze jedna zaleta, a mianowicie precyzyjna kontrola miejscowa (np. specyficzny, bardzo nagrzewający się układ scalony), której w przypadku systemów wentylacyjnych nie da się osiągnąć.

Drzwi do zimnego raju

IBM eServer Rear Door Heat eXchanger o kodowej nazwie Cool Blue to specjalne drzwi o grubości ok. 10 cm przeznaczone do instalacji w szafach stelażowych serwerów rodziny eServer Enterprise. Drzwi są wyposażone w zintegrowany system rurek, w których przepływa zimna woda pobierana z zewnętrznego systemu klimatyzacji. Zdaniem przedstawicieli IBM, tego typu rozwiązanie jest praktyczne, bo już obecnie 80-90% centrów danych jest standardowo wyposażonych w klimatyzację wykorzystującą wodę jako płyn chłodzący.

Według IBM, testy Cool Blue przeprowadzone przy wykorzystaniu szafy zawierającej 84 serwery wykazały zmniejszenie emisji ciepła poza szafę o 55% oraz o 15% zmniejszenie zużycia energii przez system. Heat eXchanger nie zawiera żadnych ruchomych lub elektrycznych elementów i jest wyposażony w standardowe zawiasy i zamocowania umożliwiające względnie łatwy montaż/demontaż lub przenoszenie między różnymi szafami w przypadku zmiany wymagań na konfigurację systemu chłodzenia. IBM eServer Rear Door Heat eXchanger kosztuje ok. 4300 USD, a pierwszym zestawem serwerów IBM oferowanym wraz z Cool Blue jest system klastrowy eServer Cluster 1350.

Usługi hydrauliczne HP

System MCS również wykorzystuje wodę, ale jest montowany z boku stelaża. Ma on wydajność umożliwiającą odprowadzanie do 30 KW energii cieplnej z pojedynczej szafy. Urządzenie może być zdalnie zarządzane, współpracując z oprogramowaniem HP SIM (Systems Insight Manager) oraz jest wyposażone w czujniki rejestrujące ewentualne przecieki wody i automatycznie generujące odpowiednie alarmy.

Dotychczas HP miała w ofercie aż siedem różnych modeli stelaży przeznaczonych do instalacji różnych rodzin urządzeń. Ostatnio wprowadziła uniwersalne szafy stelażowe Universal HP 10000 G2 Series Rack, które umożliwiają instalację prawie wszystkich modeli serwerów i pamięci masowych tej firmy - ProLiant, BladeSystem, Integrity, Integrity NonStop, HP 9000 oraz StorageWorks. Universal HP 10000 G2 Series Rack są wyposażone w konwencjonalny system chłodzenia konwekcyjnego i dostępne w wersjach o wysokości 32U (ok. 1,2 tys. USD) oraz 42U (1,25 USD). System chłodzenia wodnego stelaży HP MCS jest wyposażeniem dodatkowym.

Instalacja takiego systemu chłodzenia wymaga montażu elementów hydraulicznych, co nie jest dziedziną, na której znają się specjaliści od systemów IT, dlatego też HP wprowadziło do oferty dodatkowe usługi montażu MCS. Cena systemu wynosi 30 500 USD.

Lodówki Egenera

Znany producent serwerów kasetowych Egenera zapowiada wprowadzenie CoolFrame - systemów chłodzenia opracowanych we współpracy z firmą Liebert, która specjalizuje się m.in. w sprzedaży zasilaczy przemysłowych i urządzeń chłodzących dla centrów danych. CoolFrame zostały zaprezentowane pod koniec stycznia podczas premiery nowej generacji szaf dla serwerów kasetowych BladeFrame EX.

System składa się z modułów (radiatorów) instalowanych na tylnej ścianie szaf oraz agregatów chłodniczych, które mogą być umieszczane w odległości do 50 m. Agregaty mają wydajność do 160 KW, a więc jeden może obsłużyć do 8 całkowicie zapełnionych szaf kasetowych, redukując emisję ciepła z 20 KW do zaledwie ok. 1,5 KW. Według przedstawicieli Egenera umożliwia to obniżenie kosztów eksploatacji klimatyzacji o 23%.

W przeciwieństwie do rozwiązań HP i IBM, CoolFrame wykorzystuje nie wodę, a specjalny płyn chłodzący, który po ogrzaniu do temperatury pokojowej zmienia się w nietoksyczny gaz transportowany z powrotem do agregatu. Zdaniem przedstawicieli Egenera, system taki jest wydajniejszy i bezpieczniejszy, bo ewentualne wycieki wody mogą mieć katastrofalne skutki dla urządzeń pracujących w centrum danych lub ośrodku obliczeniowym.

Nowe szafy BladeFrame EX mają standardową wysokość 42U i architekturę zgodną ze starszymi wersjami obudów. Cena kompletnego systemu CoolFrame dla pojedynczej szafy BladeFrame EX zaczyna się od ok. 90 000 USD (bez samej szafy). W Europie produkty Egenera są sprzedawane przez Fujitsu Siemens.

Kubeł zimnej wody

Na razie trudno powiedzieć, czy bezpośrednie chłodzenie serwerów płynami to trend tymczasowy, czy stały. Nowe rozwiązania mają całkiem duże szanse powodzenia - zwłaszcza tam, gdzie możliwości rozbudowy i zmiany platformy są ograniczone. Przyciśnięci koniecznością rozbudowy centrum danych lub przenosin do innego, większego zrobią wiele, by moment ten odsunąć w czasie tak bardzo, jak się da. Jeśli rozwiązania chłodzące oparte na płynach rzeczywiście przyjmą się na rynku, ich ceny powinny stać się bardziej przystępne.

Pojemność cieplna serwerowni znów zostanie więc podwyższona i w perspektywie krótkoterminowej niejedna firma odetchnie z ulgą. Można mieć jednak wątpliwości, czy rozwiązania te będą wystarczające w dłuższym okresie. Podstawowym problemem centrów danych jest wydzielanie ciepła, a w tej dziedzinie (poza nielicznymi wyjątkami, jak serwery Sun Microsystems z Procesorami UltraSparc T1) postęp dokonuje się bardzo wolno.

Presja na większą wydajność pojedynczego serwera i wydajność z 1 metra kwadratowego stwarza "antybodźce" do innowacji w dziedzinie efektywności cieplnej. Wzrost pojemności cieplnej serwerowni w wyniku stosowania efektywniejszego chłodzenia doprowadzi więc przede wszystkim do jeszcze gęściejszego upakowania serwerów w szafach. Jedynym czynnikiem, który jest w stanie odmienić ten stan rzeczy, jest cena energii elektrycznej. Więcej serwerów w szafie i konieczne w związku z tym dodatkowe systemy chłodzące zwiększą zapotrzebowanie na nią.


TOP 200