Стартап Ebullient створює високонадійну і ефективну систему охолодження серверів

У темному приміщенні, яке знаходиться на верхньому поверсі одного з численних будівель на території кампуса Вісконсинського університету в Медісоні (США), розмістилися монтажні стійки з серверним обладнанням, використовуваним для обробки необхідної навчальному закладу інформації. У зв'язку з тим, що місцеві інженери використовують безліч ресурсоемкого софта для технічних обчислень, вони потребують пристойних обчислювальних потужностей. Саме тому з даного приміщення виходить досить сильний шум - безліч вентиляторів, розташованих усередині корпусу кожного сервера, потужний кондиціонер, завдяки якому охолоджене повітря переміщається до серверів, а надмірне тепло віддаляється від процесорів, попросту не можуть працювати безшумно.

За словами професора кафедри машинобудування Вісконсинського університету в Медісоні Тімоті Шеда, електромеханічне обладнання і електрику для організації охолодження серверів формують одну з основних статей витрат на експлуатацію високопродуктивних обчислювальних систем на зразок тієї, що використовується в його університеті. Шед використовує це приміщення для тестування системи охолодження, яку він винайшов. Учений сподівається, що за допомогою його напрацювань можна буде значно підвищити енергоефективність дата-центрів по всьому світу.

Просунута СРО

Тімоті Шед розглядає сервер, оснащений розробленої ним інноваційною системою охолодження. Охолоджуюча рідина циркулює по трубах і проходить через спеціальний теплообмінник (який знаходиться під X-подібним кріпленням) на процесорі, що є найбільшим джерелом тепла всередині стандартного сервера.

В системі Шеда в кожен серверний корпус підводиться по парі прозорих пластикових трубок. Якщо придивитися ближче, то після запуску системи охолодження можна помітити, як всередину сервера через ці трубки подається рідина з великою кількістю дрібних бульбашок. Все тому, що американський вчений використовував у своїй СРО двокомпонентний холодоагент власної розробки. І ці бульбашки являють собою один з компонентів охолоджувальної рідини, який знаходиться в газовій фазі. З ряду причин установка Шеда працює, грубо кажучи, в 10 разів більш ефективно, ніж середньостатистична система кондиціонування повітря, подібні до якої в даний час найбільш часто використовуються для оптимізації температурного режиму серверного обладнання в дата-центрах по всьому світу.

Шед витратив більше десяти років на дослідження і проектування систем охолодження для серверного обладнання. Паралельно роботі в університеті вчений заснував стартап під назвою Ebullient (українською мовою перекладається як «киплячий»), щоб комерціалізувати свій запатентований винахід.

Головна задача

Як відомо, якщо CPU та інші кремнієві чіпи всередині серверів стають дуже гарячими, обчислювальні системи можуть відмовити, тому високонадійна система охолодження вкрай важлива для нормального функціонування центрів обробки даних на зразок будинків з величезними масивами наповнених серверами монтажних стійок, що належать інтернет-гігантам начебто Amazon, Google і Facebook.

Один із прототипів СЖО, розроблених американським дослідником і його колегами

За словами Шеда, загальна потужність одних тільки американських дата-центрів росте приблизно на 7 - 10 відсотків на рік. Загальний обсяг видатків на охолодження цих серверних ферм становить близько 2 мільярдів доларів США на рік (що приблизно відповідає 50 відсоткам від річної вартості експлуатації цих ЦОД або 10 відсоткам від капітальних витрат на їх зведення). Саме тому постійне поліпшення систем охолодження серверного обладнання є вкрай важливим завданням.

СРО Шеда має три ключові компоненти: пластиковий теплообмінник, який прикріплений до процесора і поглинає тепло там, де воно створюється, двокомпонентний холодоагент і масив трубок з насосом, які використовуються для переміщення зайвої теплової енергії на дах, де вона йде в атмосферу.

Серверне обладнання, що належить Вісконсіна в Медісоні

Нова система рідинного охолодження ЦОД дозволяє забути про енерговитратні компресори, конденсатори і випарники (три основних елементи стандартних систем кондиціонування повітря, що використовуються для охолодження сучасних серверних ферм).

сСеціальний холодоагент

За словами Шеда, ряд інноваційних систем рідинного охолодження, розроблених іншими фахівцями, використовують воду для відводу тепла. З одного боку, вода здатна переносити величезну кількість тепла, з іншого - вона змушує операторів ЦОД занадто часто нервувати. Якщо кілька крапель води потрапить на друковану плату, нічого хорошого очікувати не варто. Так що компаніям, які продають подібні СРО, доводиться стикатися з дуже скептично налаштованими потенційними клієнтами.

Саме тому Шед вибрав екологічно безпечний діелектричний двокомпонентний холодоагент, який не здатний нашкодити серверу, якщо відбудеться порушення цілісності контуру, по якому він циркулює.

Робота над нової серверної СЖО почалася наприкінці 2011 року, коли Шед і його студенти стали експериментувати з 3D-принтером, купленим на гроші університету. Принтер дозволив вченому створювати компоненти, оптимізовані для використовуваних у ВУЗі серверних систем. Влітку 2013 року Шед і його аспіранти Бретт Линдеман і Роберт Б'юкенен встановили прототипи СРО на 20 серверів. За розрахунками дослідників, цей апгрейд дозволить економити $ 2500 на рік за рахунок зниження витрат на охолодження обчислювальних систем. Створена вченим система до справжнього моменту пропрацювала в режимі нон-стоп ось вже більше півроку.

Кількість серверних ферм постійно зростає, при цьому вимоги до потужності і енергоефективності систем охолодження ЦОД найближчим часом також будуть лише збільшуватися. Шед вважає, що його система може скоротити витрати на охолодження дата-центру приблизно на 90 відсотків, але спочатку він повинен довести, що ця СРО є достатньою мірою безпечною і надійною.

Правила використання матеріалів сайту