[Из песочницы] Контейнеры двухфазной иммерсионной системы охлаждения
Жидкостные системы охлаждения хоть и не новы, но не являются широкораспространёнными. Причин я бы назвал две: страшно и дорого. Вода, как теплоотводящая жидкость, проводит электричество и может убить как персональный компьютер так и дата-центр. Другие жидкости могут быть либо дороги сами по себе, как например фторкетоны, либо требовать сложных и дорогих аппаратных решений, как например, масло.
Хочу рассказать о нашем опыте создания жидкостной системы охлаждения.
Мы попали под очарование «сухой воды», так иногда в просторечии называют фторкетоны. Мы быстро собрали из подручных материалов первый жидкостноохлаждаемый компьютер.
Впечатление от погруженного в «воду» и работающего компьютера были настолько сильными, что мы тут же собрали следующий уже более пристойный макет.
Мы не остановились и на этом и быстро сделали боооольшой бокс, куда можно опустить стандартный 19-и дюймовый сервер. Да, мы понимаем, что он делался для воздушного охлаждения и наше погружное охлаждение слишком избыточно для него. Такой сервер можно охладить стаканом «сухой воды»!
Пластиковый бокс получился удобным в работе. И хоть он и был сделан для сервера, но большую часть времени в нем был погружен обычный кипятильник. Сервер в пластиковый бокс мы вставляли в основном для демонстрации и для сбора статистики наработки на отказ.
Мы провели много времени, экспериментируя с различными режимами, для сбора данных был использован промышленный контроллер.
Полученные знания были превращены в очередной бокс или как мы его теперь называем контейнер. Это по-прежнему опытный образец и служит он в основном для демонстрации, но на этот раз изготовлен уже из стали, ведь мучим мы его уже в полевых условиях, совместно с заказчиком.
Для управления контейнером и контроля его внутренних параметров используется микропроцессорный блок. Этот блок постоянно мониторит параметры внутренней среды контейнера, такие как давление, температура, температура теплоносителя на входе и выходе скорость его движения. Контролируются и параметры энергоснабжения — напряжения и потребляемый нагрузкой ток. Отдельные датчики контролируют уровень жидкости, отслеживается статус открытия и закрытия крышки контейнера для контроля доступа. Получаемые данные в реальном времени передаются на выделенный сервер. Информация доступна для дальнейшей обработки, как машинными методами, так и для визуальной оценки в виде графиков, удобных для понимания. Реализован доступ и с мобильных устройств.
Что мы узнали и чего добились на сегодняшний день?
Так жидкостная система практически бесшумна. Если вы когда-то были в дата-центре или хотя бы заходили в серверную, то звук постоянно взлетающего самолета для вас не в новинку. С жидкостью все не так. Жидкость передает тепло в 3500 раз лучше воздуха. Соответственно для отбора от нагретого процессора одного и того же количества тепла жидкости нужно в 3500 раз меньше, поэтому объемы прокачиваемые через сервер значительно меньше, а значит и тише.
Другим плюсом может быть то, что жидкость не только хорошо отбирает тепло от серверов, но также хорошо отдает его. Технически трудно утилизировать многие кубометры теплого воздуха, а вот найти применение теплой воде гораздо проще, руки помыть и то приятно.
Еще одним плюсом использования фторкетонов является их «природная» пожарная безопасность. Некоторое время назад в сети мелькали фотографии сгоревшей фермы для майнинга биткоинов. В нашем случае такое совершенно невозможно. Имеющегося количества жидкости хватит загасить вполне приличный пионерский костер.
Отдельная польза становится очевидной, когда ты достаешь сервер из ванны. Он выглядит так, как будто его только что достали из пластиковой упаковки фирмы-изготовителя и совсем не похож на жареный во фритюре кусок железа.
Наиболее часто нам говорят о высокой стоимости теплоотводящей жидкости. Отвечая на него, хочется заметить, что эта жидкость и так уже присутствует в любом дата-центре в системе газового пожаротушения. Да, там она спрятана в баллонах, но и у нас она залита в контейнеры и не циркулирует. Для минимизации потерь от испарения при колебаниях нагрузки мы используем холодную ловушку. Вторым аргументом является стоимость ИТ-начинки, которую требуется охладить. В сравнении с ней жидкость совсем не дорога.
Погружная система хороша тем, что не зависит от конкретной конфигурации охлаждаемого оборудования. Мы не переделываем ее под изменение серверной платы или другую видеокарту. У нас нет вентиляторов, холодных пластин, индивидуальных радиаторов, насосов, трубок, быстроразъемных соединений, коллекторов, шлангов, фитингов, герметичных разъемов, элементов управления, есть только один контейнер.
Циркуляция происходит естественным путем через испарение и последующую конденсацию, без лишнего оборудования и дополнительных затрат энергии. Отсутствует разница температур между устройствами. Отсутствует адвективное сопротивление, одна и та же температура на всех элементах погруженного устройства.
Контейнеры являются высокомобильным оборудованием. Поднять его под силу двум или четырем людям. Для его работы требуется лишь охлаждать теплоноситель до температуры кипения. Опробованные нами жидкости кипят при +34С, +49С, +61С, +76С, что позволяет использовать сухую градирню или даже просто прокачивать помпой воду из ручья.
Контейнер герметически закрыт, что исключает попадание влаги, песка, пыли и грязи. Работать он может в любом, даже совсем не оборудованном для работы месте.
Производимые нами контейнеры могут отводить 1, 5, 10 кВт тепла. Под заказ мы можем изготовить и более мощные контейнеры.
Используя контейнеры вы сохраняете полный контроль над своей информацией. Вы не передаете свои данные ни в дата-центр, ни в «облака». Вы сами обеспечиваете физическую безопасность собственных данных.
Теперь о том, зачем мы этим занимаемся. Мы хотим дать возможность людям, самостоятельно распоряжаться своими данными, сколько бы велики они не были.
