Введение
Про то, что серверное оборудование, каким бы оно ни было, мощные вычислительные комплексы в крутых ЦОДах (центрах обработки данных), стойка в офисе, крупная майнинговая ферма или парочка АСИКов для домашнего промысла, нужно охлаждать – знают все. Не все задумываются над вопросом зачем, вроде понятно, чтоб не сломалось, но вот как – интересует всех. Как охладить серверное оборудование, чтобы оно работало эффективно, и при этом ценник за обслуживание не улетел в космос, вопрос злободневный и важный.
Маленький образовательный экскурс, можно пропустить, если знаете, как это все устроено
Растет эффективность вычислительной техники, оборудование нашпиговывается все большим количеством электронных компонентов на единицу площади, но вместе с этим растет и проблема отведения тепла. Физику не обманешь: чем больше плотность электронных компонентов, тем большее совокупное количество тепла они выделяют, и тем больше нужно затрачивать усилий на их охлаждение.
Основой любой современной микросхемы является кремниевый кристалл, на котором умещается до миллиарда транзисторов, по которым проходит электрический импульс. Чем больше транзисторов, тем большая производится работа, тем сильнее греется чип. Греется сам и нагревает все вокруг: печатные платы, другие компоненты из которых состоит схема, резисторы, конденсаторы, силовые ключи и проч. Поэтому самое первое, что начали делать производители, они начали снабжать сильно греющиеся чипы и процессоры специальными радиаторами. Когда этой мощности перестало хватать, радиаторы стали устанавливать в вентилятор. Если открыть любой современный компьютер, мы увидим на процессорах большие радиаторы с вентилятором и еще дополнительные вентиляторы, которые продувают сам корпус серверного устройства. Потом и этого перестало хватать. Стали использоваться внешние по отношению к устройству технологии охлаждения. И вот эти технологии мы сейчас и рассмотрим.
Основные технологии охлаждения серверного оборудования
Охлаждение бывает воздушным, на сегодняшний день это самый распространенный способ; погружным, с помощью диэлектрических жидкостей; жидкостным при помощи водоблоков; термоэлектрическим при помощи элементов Пельтье. Это методы, которыми забирается тепло от микросхемы, но дальше это тепло нужно отвести не только от микросхемы, но и от всей установки. И здесь начинается самое интересное.
Воздушное охлаждение
Заглянем в современный центр обработки данных. В любом ЦОД у нас есть стойки, серверы и специализированные системы охлаждения, включающие в себя кондиционеры, чиллеры, вентиляторы, которые продувают все стоечные конструкции из «холодного» коридора в «горячий» например так, как на схеме ниже.
Из горячего коридора воздух выдувается в систему охлаждения, доводится до нужной температуры и опять идет на продувку, то есть получаем замкнутый цикл воздушного охлаждения. В системе охлаждения горячего воздуха могут использоваться модные сегодня адиабатические контуры, но это уже частности. Главным остается принцип – охлаждение оборудования при помощи воздуха. Есть разновидность ЦОД, в котором система разомкнута, и воздух из горячего коридора сбрасывается прямо на улицу. Применяется такой способ нечасто и в основном для майнингового оборудования, когда и почему, рассмотрим чуть ниже.
Про преимущества воздушного охлаждения обычно не пишут, это базовый способ охлаждения. Но поскольку у нас идет сравнение разных технологий, стоит упомянуть, что воздушное охлаждение проверено временем, имеет наиболее развитую техническую базу, не увеличивает вес конструкции, не требует спецподготовки оборудования, позволяет пользоваться преимуществами холодного климата, что в некоторых регионах может быть решающим фактором.