论文部分内容阅读
近年来，随着数据中心功率密度的不断提高，传统的服务器风冷降温模式带来的三个问题逐渐凸显出来：一是运行过程中容易出现局部热点；二是运行能耗高、PUE指标低劣；三是远期来看，限制了功率密度的进一步提高。
众所周知，传统采用风冷服务器——机房空调机的冷却方式，有一个致命的缺陷，就是冷却系统能耗高。最主要的原因是空气与液态冷媒相比，输送功率大和传热温差大，成为妨碍功率密度提高的瓶颈。其中，前者造成风扇功耗大，后者则导致必须使用压缩机制冷，而压缩机功耗比自然冷却的泵系统功耗高得多。
革新传统，突破冷却瓶颈
深谙数据中心服务器节能的曙光公司从2012年开始研究该领域节能创新技术。自启动液冷服务器研发项目以来，经过两年的努力，曙光形成了服务器液冷技术和配套基础设施技术平台，并于2014年8月推出了第一款量产的间接混合冷却式液冷服务器TC4600-LP。
曙光数据中心产品事业部总经理沈卫东认为，TC4600-LP采用液冷方式降低了能量传输中的热阻，降低了传热温差，可以在室外温度高达40度时，无需压缩机制冷实现自然冷却，显著降低PUE。理想情况下，TC4600-LP可以将PUE降低至1.2以下，甚至突破1.1 大关。
数据显示，传统刀片式服务器风扇功耗可占刀片服务器整机功耗8～10%，而曙光TC4600-LP间接混合冷却式液冷服务器的泵功耗只占1～3%，可实现节能60%左右，而运行噪音可以轻易控制在45dB以下。
曙光开启完美液冷产品组合
一直致力于探索高效制冷技术研究工作的曙光，将TC4600-LP设计为“液冷 风冷”的组合冷却方式来实现服务器热量的有效转移，充分体现了曙光在服务器冷却技术上面的思考。所谓间接式冷却，即冷媒与发热元件被导热材料分离，不直接接触，而是通过液冷板、液冷头等高效热传导部件将被冷却对象的热量传递到冷媒中。
采用间接冷却的液冷散热系统，对原有计算机系统改动不大，仅需将原风冷散热片替换为液冷散热片（液冷头），并将冷媒管路引出机箱即可。在间接冷却方式中，冷媒有其自身通路，并不与电子器件直接接触，因此要求液体管路密封性好，冷媒不泄露。该系统对冷媒的要求较低，多种冷媒均可实现其功能。
在运营费用OpEx方面，TC4600-LP配合CloudBASE GreenLC基础设施整体方案，可以为一个500kW的中型数据中心每年节省150万元的电费支出。同时，由于提高了功率密度，数据中心所需的机房面积则可减少20%，或者机房利用率提高20%。
在设备投资CapEx方面，与风冷版TC4600相比，虽然液冷版TC4600的成本有所提高，但配套的冷却系统基础设施的成本则有所下降，所以整个数据中心的CapEx基本不变。
在TC4600-LP系统总体设计方案中，1个CRU（冷却柜）和2柜服务器机柜（共12箱，120片）组成了一个最小冷却单元。液冷和风冷两套系统的组合为服务器提供了散热解决方案，在机柜内部融合组成了CRU机柜，其内部同时存在CDM模块和CIM模块。
据介绍，每箱TC4600-LP设计发热量为4kW， 其中液冷系统解决2.7kW，风冷系统解决1.3kW；单CDM制冷量为10.8kW，负责左右两个机柜内部4个HCDU的配冷，CRU机柜内共3个CDM模块，解决12个刀箱配冷问题。
由于服务器发热量中70%左右被液冷系统带走，风冷系统的容量仅为原来的三分之一左右，利用曙光的CloudBASE C1000、C2000、C3000或C4000系列方案均可轻易解决，从而解决了TC4600-LP的整体冷却问题。
数据中心节能领域专家、中国数据中心节能技术分会执行副主任张广明研究员表示，服务器液冷技术势必将带来服务器物理形态的变革，同时带来数据中心建设模式的变革，从而对信息化产业格局产生革命性的影响。从ISC’14曙光浸泡式液冷服务器PHPC300的亮相，到如今TC4600-LP的发布，曙光为节能降耗带来了变革性的创新，实现数据中心整体提升制冷能效。
众所周知，传统采用风冷服务器——机房空调机的冷却方式，有一个致命的缺陷，就是冷却系统能耗高。最主要的原因是空气与液态冷媒相比，输送功率大和传热温差大，成为妨碍功率密度提高的瓶颈。其中，前者造成风扇功耗大，后者则导致必须使用压缩机制冷，而压缩机功耗比自然冷却的泵系统功耗高得多。
革新传统，突破冷却瓶颈
深谙数据中心服务器节能的曙光公司从2012年开始研究该领域节能创新技术。自启动液冷服务器研发项目以来，经过两年的努力，曙光形成了服务器液冷技术和配套基础设施技术平台，并于2014年8月推出了第一款量产的间接混合冷却式液冷服务器TC4600-LP。
曙光数据中心产品事业部总经理沈卫东认为，TC4600-LP采用液冷方式降低了能量传输中的热阻，降低了传热温差，可以在室外温度高达40度时，无需压缩机制冷实现自然冷却，显著降低PUE。理想情况下，TC4600-LP可以将PUE降低至1.2以下，甚至突破1.1 大关。
数据显示，传统刀片式服务器风扇功耗可占刀片服务器整机功耗8～10%，而曙光TC4600-LP间接混合冷却式液冷服务器的泵功耗只占1～3%，可实现节能60%左右，而运行噪音可以轻易控制在45dB以下。
曙光开启完美液冷产品组合
一直致力于探索高效制冷技术研究工作的曙光，将TC4600-LP设计为“液冷 风冷”的组合冷却方式来实现服务器热量的有效转移，充分体现了曙光在服务器冷却技术上面的思考。所谓间接式冷却，即冷媒与发热元件被导热材料分离，不直接接触，而是通过液冷板、液冷头等高效热传导部件将被冷却对象的热量传递到冷媒中。
采用间接冷却的液冷散热系统，对原有计算机系统改动不大，仅需将原风冷散热片替换为液冷散热片（液冷头），并将冷媒管路引出机箱即可。在间接冷却方式中，冷媒有其自身通路，并不与电子器件直接接触，因此要求液体管路密封性好，冷媒不泄露。该系统对冷媒的要求较低，多种冷媒均可实现其功能。
在运营费用OpEx方面，TC4600-LP配合CloudBASE GreenLC基础设施整体方案，可以为一个500kW的中型数据中心每年节省150万元的电费支出。同时，由于提高了功率密度，数据中心所需的机房面积则可减少20%，或者机房利用率提高20%。
在设备投资CapEx方面，与风冷版TC4600相比，虽然液冷版TC4600的成本有所提高，但配套的冷却系统基础设施的成本则有所下降，所以整个数据中心的CapEx基本不变。
在TC4600-LP系统总体设计方案中，1个CRU（冷却柜）和2柜服务器机柜（共12箱，120片）组成了一个最小冷却单元。液冷和风冷两套系统的组合为服务器提供了散热解决方案，在机柜内部融合组成了CRU机柜，其内部同时存在CDM模块和CIM模块。
据介绍，每箱TC4600-LP设计发热量为4kW， 其中液冷系统解决2.7kW，风冷系统解决1.3kW；单CDM制冷量为10.8kW，负责左右两个机柜内部4个HCDU的配冷，CRU机柜内共3个CDM模块，解决12个刀箱配冷问题。
由于服务器发热量中70%左右被液冷系统带走，风冷系统的容量仅为原来的三分之一左右，利用曙光的CloudBASE C1000、C2000、C3000或C4000系列方案均可轻易解决，从而解决了TC4600-LP的整体冷却问题。
数据中心节能领域专家、中国数据中心节能技术分会执行副主任张广明研究员表示，服务器液冷技术势必将带来服务器物理形态的变革，同时带来数据中心建设模式的变革，从而对信息化产业格局产生革命性的影响。从ISC’14曙光浸泡式液冷服务器PHPC300的亮相，到如今TC4600-LP的发布，曙光为节能降耗带来了变革性的创新，实现数据中心整体提升制冷能效。