この記事では、サーバーを液体に入れることの可能性、長所、短所を検討し、考えられる運用上の問題について説明します。 実際にどのように見え、実際に機能するかを示します。 また、なぜ魚がサーバーで釣りをすることができるのか、できないのかという問題について話し合います:)
長い間、サーバーの運用中のエネルギー損失と冷却コストは、私たちを含む多くの人々に残りませんでした。加入者が使用するサーバーの数は絶えず増加しているため、近い将来、独自のデータセンター（DPC）を作成することを考えています。 また、データセンター全体で消費されるエネルギーの半分以上が空冷に費やされているため、1.7の効率係数で機器から発生した熱を除去できるため、冷却効率を改善してエネルギー損失を最小限に抑えるにはどうすればよいでしょうか？
物理学の過程から、空気の熱伝導率は水の熱伝導率の25倍低いため、空気は非常に効率の悪い熱伝導体であることが知られています。 除熱よりも断熱に適しています。 また、熱容量が非常に小さいため、集中的に混合し、冷却のために大容量を供給する必要が常にあります。 もう一つは、水と液体です。 それらは、全体的な効率係数を高めるためにデータセンターの冷却システムで熱交換器の形で使用されますが、エアギャップおよび/またはラジエーター（チップセットを冷却するなど）のみを介してサーバーに直接接触せず、冷却システムの機械的効率係数を高めることができます（ mPUE）冷却目的で外部環境を使用する場合は、最大1.2または最大1.15です。
しかし、サーバーを最も効率的に冷却する方法は？ 唯一の方法があります-それを完全に液体（もちろん、誘電体）に入れ、できれば可能な限り最高の熱伝導率と熱容量で、サーバーコンポーネントに悪影響を与えないようにすることです。 そして、そのような誘電体は鉱油であってもよい。 残念ながら、幸いなことに、このアイデアは新しいものではありませんでした-いくつかの企業が、さまざまなバリエーションと異なる効率で数年にわたってそれを開発および実装してきました。 最新のテクノロジーにより、「水中」のデータセンターを構築できます！ しかし、このソリューションの長所と短所は何ですか？
サーバーを液体に入れることの利点と欠点
液体冷却は、データセンターでの冷却に通常使用されるエネルギーの最大95％を節約し、その結果、データセンターが消費するすべてのエネルギーの最大50％を節約します。
液体冷却システムを使用すると、高価なチラー、HVAC（暖房換気空気冷却）システムを購入したり、冷温/温廊を建設したり、上げ床を使用したりする必要がないため、データセンターの建設を最大60％節約できます。
もちろん、操作性を維持しながら、SSDディスクをクーラントに浸すこともできます。他の標準サーバーコンポーネントのように、ハードドライブを除き、変更なしで。 ハードドライブは液体中で効果的に回転できないため、追加のデバイスを使用する必要があります。
クーラントは誘電体であるため（電気を通さない）、キャビネット内または特定のサーバーで動作するためにサーバーを乾燥させてシステム全体を空にする必要はありません。 それにもかかわらず、この液体は無毒で無臭（蒸発が最小限）であり、サーバーコンポーネントに対して攻撃的であってはなりません。たとえば、ワイヤーのゴム絶縁などを溶かさないでください。 適切で効果的な鉱油を選択するのは簡単なことではありません。 すべての鉱物油が液体での冷却に適しているわけではありません。 また、選択したオイルに応じて、42ユニットキャビネット内の機器の異なる許容電力、つまりシステムが除去できる熱が得られます。
液体全体の冷却効率について話すと、システムによりPUE 1.03を達成できます。 しかし、冷却に鉱物油を使用してもエネルギーの95％しか節約できない場合、これはどのように可能ですか？ どうすれば2％の追加効率を得ることができますか？
ここでの答えは簡単です。液体冷却により、冷却のためにクーラーを設置する必要がなくなり、チップからの電流の漏れが減少するため、サーバーが消費するエネルギーを節約できます。一定の温度で（温度変化は電流の漏れに寄与します）。 その結果、より少ない熱を除去する必要があるため、より小さな容積を占めることができるため、冷却システムを節約します。 これにより、冷却で2パーセントの大事なものが得られますが、それだけではありません。 サーバー自体は、他の冷却を備えたサーバーよりも10〜20％少ないエネルギーを消費し始めます。 データセンター全体のPUEは成長しています。
液体でのサーバー冷却の分野におけるさまざまな企業の成功
鉱油は、空気とは異なり、機器の寿命を延ばすために水や酸素を含まないという事実により、腐食やほこりから効果的に保護することができます。 それは無毒で無臭です。つまり、実質的に蒸発しません。 しかし、効果はさまざまであり、適切な鉱油の選択は本物の芸術です。
さまざまな企業がこれらの問題に長い間密接に関与しており、さまざまな鉱油の使用によりさまざまな成功を収めており、独自のノウハウを生み出しています。 約1か月前、IntelとSGIは、鉱物油とそれに基づいて独自に開発した冷却システムのおかげで、数十キロワット以上のキャビネットから熱を除去できる「ニュース」を発表しました。 しかし、彼らはまだ問題を抱えており、特に、彼らのメッセージでは、鉱物油中の通常の光ケーブルは機能しない可能性が高いと言われています。 このソリューションは商業運用にはほど遠い。
別の会社であるGRCは、はるかに効果的な鉱物油を長い間使用しており、既製の商用ソリューションを提供しており、同様の問題はなく、「ニュース」として長い間公開しておらず、キャビネットから100 kWまで熱を除去することができ、それは、Intelの成功を大きく上回ったことを意味します！ したがって、必要なのは、ニュースからのすべての情報に対してより重要です。 ある会社が「ノウハウ」を主張する場合、それは他の会社がより良い会社を思い付かなかったという意味ではなく、ある会社は彼らの新しい方向への旅の始まりにあるかもしれません:)この決定は、それなしでは、最終的に、どの会社の決定も行いません。
見込み
今日のマザーボードでは、空気冷却器として使用するための熱放散を最大化するために、回路は互いに「大きな」距離でレイアウトされています。これは非常に効率の悪い冷却器です。 液体の冷却のおかげで、液体は空気よりも熱伝導率が高いだけでなく、熱容量がはるかに大きいため、液体での仕事と液体による熱放散の特性を考慮した、より密集した回路を備えたサーバーの生産を開始することができます。 これまでで最も効果的な鉱油は、空気の熱容量を1200倍以上上回る熱容量を持っています！
これにより、熱をはるかに効率的に除去できるだけでなく、冷却システムを停止した場合でも、液体の特性（大きな熱容量と密度）がはるかに多くの吸収を可能にするため、温度上昇により作業が危険な状態に移行する前に、はるかに多くの時間をかけて修理することができます液体はそれ自体では過熱されないため、「臨界過熱」のしきい値を時間内に押し上げます。
液体で動作するスーパーコンピューターにも非常に大きな期待が寄せられており、高性能機器の動作中にエネルギーとスペースを節約することは巨大です。
おそらく、将来的には、液体に浸さずに動作するコンピューティング機器やサーバー機器はなくなるでしょう。 利点は非常に大きく、実際には欠点はありません。ただし、キャビネットは垂直ではなく水平に配置する必要がありますが、これはやや珍しいことです。 このため、データセンター内の機器の「密度」を高め、さらにセキュリティレベルを高めることができます。 自然災害の結果、データセンターが突然水であふれた場合、密度は異なるものの、すでに液体に浸漬されているが、キャビネットに確実に密閉されているため、水はサーバーに影響を与えません。
液体冷却の数
建設中に60％以上の資金を節約：
-高価なチラー、HVAC（暖房換気空気冷却）システムを購入する必要はありません。
-コールド/ホットコリドーの構築、上げ床の使用の必要はありません。
-発電機、無停電電源装置（UPS）バッテリーの数は、消費量の減少により、Nユニットの機器によって削減されます。
-ワットあたりのインフラストラクチャのコストは、空冷データセンターの建設時よりも73％低く、データセンターが冷却に外部環境を使用している場合は55％低くなります。
-サーバーあたりのインフラストラクチャのコストにより、それぞれ86％と70％の利益が得られます。
操作中に50％を超える節約：
-液体になっている機器は、タイプに応じて、クーラーがなく、チップからの電流が失われ、誘電体にあり、一定の温度を確保しているため、エネルギー消費が10〜20％少なくなります。
-液体のサーバーの冷却とデータセンターに大型の冷却システムがないため、エネルギーの90〜95％が節約されます。これは、鉱油のサーバーを備えたキャビネットからの熱を、蒸発冷却塔（機構なし、水の蒸発のみ）または回路を使用して効果的に除去できるためです冷水で;
-従来の冷却システムの償却に関連する費用はありません。エネルギー供給システムのコストは、以下を含むUPSバッテリーを少なくする必要があるため、N単位で大幅に削減されます。
鉱物油はほぼ永久に使用され、データセンターの他のクーラーとは異なり、交換する必要はなく、ほとんど追加する必要はありません（漏れの場合を除く）。
-使用する冷却方法に応じて、平均サーバーが約230-270ワットの電力と50-170ワットの冷却を消費する場合、液体の冷却を使用すると、サーバーの平均エネルギー消費が210ワットに減少し、冷却に必要なエネルギーは約10ワット！
鉱油に浸された42ユニットのキャビネットから100 kW以上の熱を取り出すことができます！ また、さまざまなコンポーネントでサーバーハードウェアのコストを最大50％削減します。また、一定の動作温度が大気中よりも約20度低いため、デスクトップコンポーネントでさえも恐れることなく使用できます。はるかに低い温度。
「潜水艦」サーバーから水冷PCまで、または自宅で液体のワークステーションを作成する方法
もちろん、ほとんどの人が長い間ラップトップや他のガジェットに切り替えているため、このアイデアはパーソナルコンピュータ市場でそのような広範なアプリケーションを受け取っていませんし、今後も受けません。大量の熱の除去。 彼らにとって、貴重な鉄を液体に浸すことは非常に便利です！
自宅でこれを実現することは難しくなく不可能であり、さらに多くの改造ファンによってかなり前から行われていることがわかりました。 いくつかの企業は、クリスタルプラス70Tミネラルオイルをベースにした既製のソリューションを購入することを提案しています。これは販売可能であり、実験者によると、このタスクに理想的であり、空気の熱容量よりも750倍高い熱容量を持ち水。
液体の混合は、空気を鉱物油または通常のコンピュータークーラーに通すことで実行できます。コンピュータークーラーは、空気よりも鉱物油の方がはるかにゆっくり回転しますが、効率は維持されます。 空気が混合のために通過するときにミネラルオイルに入る水蒸気をどう処理するかという質問に対して、開発者は、密度が異なるため（水が高いほど）、水が「水槽」の一番下に溜まります。電気部品はありますが、長い操作中に少なくともわずかな量の水が現れることをまだ見ていません。そうしないと、タンクは「溶岩ランプ」に似始めます。
サーバーで魚を泳がせたい！ そこに魚を投げます！
私は水の下で様々な魚を見ることが忘れられない喜びであることを認めようと思います。 私はダイバーであり、熱帯魚またはあまり熱帯魚ではない水族館の形で自宅のワークステーションを拒否することはありません。
しかし、残念ながら、遺伝子工学はまだITの流行の背後にあります。魚は死にます。鉱物油に入れると、魚が必要とする水からその特性は非常に遠くなります。 将来、誰かが新しい技術を使用するか、遺伝子工学を介してこのアイデアを実現できるようになることを期待しましょうが、今のところはロボット魚を使用できます！
ロボットボックスフィッシュを最初に注文します！
もちろん、将来の水中データセンターの構築をサポートすることを忘れないでください（そのアイデアは疑いの余地がありません）。 私たちから専用サーバーを注文してください 。これまでのところ、49ドルから、将来的にはバリアリーフで！