Небольшие вендоры предлагают новые способы отвода тепла из серверов

Спрос на экологичные ЦОДы постоянно растет, и небольшие вендоры всё активнее предлагают компоненты, помогающие снизить нагрев серверов и сократить потребление электричества.

Энергетическая составляющая расходов на корпоративные ЦОДы складывается из многих компонентов. Она увеличивается и за счет предельно плотной установки серверов, и в результате роста производительности процессоров, и как следствие – из-за непрерывного повышения цен на энергоресурсы. Компактные машины с мощными компонентами не только потребляют больше электроэнергии, но и сильнее нагреваются, что накладывает дополнительные требования на систему кондиционирования воздуха в помещении.

Чтобы помочь справиться с такой проблемой, две небольшие и не слишком-то известные компании с тихоокеанского побережья США — SprayCool и OnScreen Technologies — разработали новые технологии охлаждения внутреннего пространства серверов. Свой вклад в это дело внесла и фирма Applied Methodologies, которая создала, по ее собственным словам, первый “зеленый” сервер, способный генерировать электроэнергию.

В высокопроизводительных блейд-серверах усложнилась проблема нагрева и теплоотвода. Плотность размещения таких устройств постоянно растет, а вместе с ней увеличивается и потребность в охлаждении. Обычно для этого применяются скоростные вентиляторы с механизмом регулирования частоты вращения, однако такому подходу присущи серьезные недостатки. Во-первых, он далеко не всегда эффективен, а во-вторых, подобные системы потребляют дополнительную энергию. OnScreen же пошла другим путем и взглянула на микронагрев (перегрев) компонентов с научной и к тому же междисциплинарной точки зрения. Ее система WayCool представляет собой герметичную жидкостную камеру, в которой применяются как жидкостное, так и воздушное охлаждение. Используются здесь и индукционные свойства углеродных технологий, позволяющие отводить тепло из внутреннего объема серверов. Этот подход призван понизить температуру и энергопотребление вычислительной машины при одновременном повышении ее производительности. Причем выбранный способ оказался весьма рентабельным. В дополнение ко всем прочему, как отмечают представители OnScreen, по своей конструкции WayCool способна заменить расположенную внутри блейд-сервера металлическую панель. В результате появляется возможность уменьшить размеры системы, что немаловажно в битком набитых техникой ЦОДах. К тому же герметически закрытая камера WayCool очень экологична, так как исключает какие-либо утечки охлаждающих веществ. На данный момент OnScreen уже ведет переговоры с рядом производителей серверов об использовании ее технологии в разработках следующего поколения.

“В самых общих чертах наша система эффективно отводит тепло от нагревающихся компонентов и рассеивает его по большой площади, после чего тепло намного проще вывести в наружную атмосферу, — пояснил исполнительный директор фирмы Уильям Кло в интервью eWeek. — Вместо традиционных радиаторов, которые в большинстве своем состоят из медной пластины и передают тепло очень медленно, мы возложили такую функцию на жидкость. В результате теплоотвод стал во много раз быстрее, ведь жидкость передает его гораздо лучше металла”.

По словам Кло, фирма OnScreen уже выполнила необходимые исследования в этой области и даже запатентовала свою разработку. При этом он выразил полную уверенность в уникальности созданной технологии, поскольку таким методом охлаждения серверов больше никто не занимался. Кроме того, Кло сообщил, что в качестве хладагента здесь можно использовать всё что угодно, начиная со фторуглеродных жидкостей и заканчивая разбавленным спиртом. В заключение руководитель OnScreen отметил, что ведет переговоры с одним из крупных производителей по поводу заключения ОЕМ-контракта.

А вот специализирующаяся на управлении энергопотреблением фирма SprayCool на протяжении последних восьми лет потихоньку — в полном смысле этого слова — опрыскивает внутренности серверов, чтобы не допустить их чрезмерного нагрева. Наибольшим успехом ее продукция пользуется сейчас в правительственных организациях, всячески стремящихся снизить нагрев своих систем. Однако сегодня наметилось и новое поле деятельности компании, поскольку вс больший интерес к проблемам энергосбережения и отвода тепла стали проявлять корпоративные пользователи. В таких условиях SprayCool вполне обоснованно рассчитывает, что ее прохладный туман вскоре проникнет и на серверы предприятий.

Основу предлагаемой технологии здесь составляет распыление на серверные процессоры инертной жидкости под названием SprayCoolant, которая при попадании на нагретую поверхность моментально испаряется. Тепло при этом отводится непосредственно в наружную атмосферу, а не во внутренние помещения серверной комнаты.

Сейчас директор по маркетингу SprayCool Патчен Нольке видит основную задачу в том, чтобы заручиться поддержкой производителей серверного оборудования и убедить их принять на вооружение новую технологию. Одновременно фирма стремится расширять номенклатуру аппаратных средств и компонентов, которые можно охлаждать с помощью SprayCoolant. “Наша стратегия направлена на коммерческое применение технологии в вычислительных центрах”, — поясняет Нольке.

Семейство продукции M-Series, нацеленное на этот сегмент рынка, состоит из серверной стойки, куда можно устанавливать серверы с форм-фактором 1U (1,75 дюйма, или 4,45 см) и 2U (3,5 дюйма, 8,9 см). В ее нижней части смонтирован M-Series Thermal Server — модуль высотой 4U (7 дюймов, или 17,8 см), откуда хладагент SprayCoolant подается на расположенный в задней части стойки коллектор. Сам этот модуль подключается к водопроводной сети ЦОДа.

От коллектора хладагент по гибким пластмассовым трубкам подводится к каждому процессору, на котором вместо привычного радиатора устанавливается блок SprayModule Kit. Здесь жидкость распыляется на прижатую к процессору пластину и под воздействием повышенной температуры испаряется. Образовавшиеся пары направляются в модуль ThermalServer и вновь конденсируются в теплообменнике, после чего хладагент SprayCoolant возвращается в сервер. Работой системы охлаждения управляет M-Series Systems Manager, поддерживающий связь как с ThermalServer, так и со всеми серверами, установленными в стойке. Он постоянно контролирует температуру процессоров, выводит эти данные на графический дисплей и на их основании корректирует подачу хладагента.

Как отмечают представители SprayCool, используемая для охлаждения жидкость совершенно безопасна для электронных компонентов. Благодаря этому для некоторых государственных органов были созданы системы, где она распыляется непосредственно на процессоры.

Особое место среди вновь разработанных систем занимает анонсированная 1 октября технология ThermoGreen Server фирмы Applied Methodologies. Она не только полностью отвечает всем нынешним “зеленым” стандартам энергосбережения, но и сама генерирует энергию. Благодаря ей, скажем, вычислительный центр можно превратить в небольшую электростанцию. В процессе обычной повседневной работы такие серверы не только потребляют электричество, но и вырабатывают его. А это, как подчеркивает представитель компании, ведет к снижению расходов на содержание вычислительного центра.

Благодаря производимой энергии каждый сервер ThermoGreen потребляет меньше тока из электрической сети. Более того, генерируемое несколькими такими серверами электричество может подаваться в распределительную сеть для питания других устройств. И, наконец, ОЕМ-производителям вовсе не обязательно выпускать новые серверы типа ThermoGreen — технологию Applied Methodologies нетрудно встроить и в уже существующие модели оборудования.

Эта фирма, кстати, активно трудится и над другими технологиями. Сейчас, скажем, ведутся разработки маршрутизатора ThermoGreen Router и коммутатора ThermoGreen Switch. Температурные условия внутри каждого сервера остаются постоянными, так как компоненты TEG (Thermoelectric Generation) практически не влияют на тепловую ситуацию внутри корпуса. В то же время их применение позволяет создавать решения без подвижных частей, но с большим временем наработки на отказ и долгим сроком службы. Выход элемента TEG из строя, отметим, никак не сказывается на работоспособности всей системы.

В своей продукции Applied Methodologies использует компоненты TEG целого ряда производителей, включая Tellurex, Watronix, Melcore, Thermal Enterprises и Hi-Z, которые первыми освоили их производство. На этой основе, как отметил представитель фирмы, исследовательский центр AMILabs ведет разработку прототипов новых систем и активно изучает все особенности функционирования ThermoGreen Server.

Версия для печати (без изображений)