阻碍数据中心采用液体冷却的原因分析

ZDNet至顶网服务器频道 02月18日 新闻消息：

“绿色环保”方面的考虑

诚然，液体冷却系统通常能够提供比空气系统更高的效率，同时能够减少环境对于能源消耗。但是，数据中心管理人员必须更加关注另一个“绿色环保”方面的问题：成本。一家环境友好的但不赚钱的企业将很快成为一个空架子，并很快被其他更具金融意识的竞争者所取代，因此，企业的环保节能措施还必须符合成本预算。可以肯定的是，上述这两个“环保概念”并不是矛盾的：更高的能源效率意味着降低能源成本。据电气电子工程师学会杂志《IEEE综览(IEEE Spectrum)》的Martin LaMonica介绍:“由于计算的能源成本和碳排量对环境影响的不断增长，液体冷却支持者认为，数据中心最终采用某种形式的液体冷却只是一个时间的问题。”但较低的能源成本并不是且有唯一的财政考虑。

简单的液体冷却

液体冷却有着多种方式，这些多变的方式能够适应不同数据中心的应用和操作条件。第一步从简单的空气冷却(例如，让冷却空气通过机械式机房空调或CRAC)是用液体作为一种冷却介质从计算机房空气处理机组(CRAHs)，以某种形式的“热处理”进入到数据中心操作环境中。这些基础设施包括冷却塔，机械制冷机组或甚至使用室外环境温度被动散热。另一个步骤是输送水到机架或服务器，降低了必须冷却到一定的温度以保护IT设备的空气的体积。液体冷却的极限是浸泡，让空气和液体环绕输送到基础设施(如用管道输送到服务器或处理器)，为电子设备带来直接的液体导热的优点。

浸泡冷却的好处是巨大的。根据TechTarget公司介绍，“结合一个简单的泵或换热器系统，浸没冷却方案可以使用矿物油和其他工业冷却液混合，以节约资金，不仅缩减了电力账单的总费用，同时也减少了机房空调的维修费用。这些系统消除了对空气冷却的需要，由于其高效率，也让设备可以在更高的温度条件下运行。” 例如，在香港的比特币矿业公司Asicminer公司，他们声称：由于采用了浸没冷却方案，与传统的方法相比，其500千瓦的比特币挖矿系统能够节省97%的冷却消耗。然而，《IEEE综览》指出，液体冷却 “在金融交易和银行业、以及为智能手机提供数据服务的云设施企业中的使用，还是较为罕见的。”那么这些企业是否只是固执的在采用液体冷却呢?

不仅仅是文化的因素

鉴于现如今的企业正面临不确定的经济环境，同时对IT资源需求的不断上升，阻碍企业采用液体冷却方案的主要因素不可能仅仅是文化方面的。考虑浸泡冷却的具体案例：虽然这些都可以实施，但除了在冷却能量方面的开销问题之外，其还有一些成本方面的缺点。如：

更低的配置。不同于一台机架，一台浸泡服务器是从顶部才能进入，这意味着基础设施垂直缩放的潜力极为有限。然而，传统的机架，则可以在给定的空间有效地启用从服务器层到天花板的全部空间。因此，这种方法会减少每平方英尺的功率密度。不过，说句公道话，这样的考虑仅适用于同等功率密度可以使用其他的冷却方法的环境，例如，非常高密度部署的环境，排除了使用空气冷却的可能。

造成混乱。任何维护，包括更换电缆或涉及与服务器相关的其他活动都需要与液体矿物油接触。选择这些液体是为了避免毒性，但这些液体泄漏可能对员工产生危险，更不用说清洁这些液体泄漏需要花更大的功夫了。

配套基础设施。浸泡式冷却需要大桶来保存和放置服务器，以及大量的液体供应。

特殊的硬盘驱动器。硬盘驱动器(HDD)浸在液体中，必须特别进行防止泄漏或其它密封方面的设计，如旋转磁盘必须在气体中进行操作。

改造成本。改造现有的数据中心要比从头开始设计一处新的能够容纳液体冷却的数据中心要麻烦得多。因此，对现有的数据中心部署进行投资改造会面临许多设施方面的障碍。

此外，液体冷却系统，无论是浸泡或是其他方式，均要求对液体进行过滤，以避免诸如污染物堆积，过量的沉积物和生物生长的问题。对于基于水的系统，如那些采用冷却塔或蒸发等措施的液体冷却系统，在一个给定的体积需要随着蒸汽的排除处理泥沙问题，需要对其进行分离和“排污”处置，即使这样的处理可能会带来环境问题。此外，特别是在干旱地区，水资源的使用又是一个问题，对于大型数据中心而言，要考虑本地区有限的水资源供应问题。

液体冷却需要什么?

对于非常高密度的数据中心部署，如那些进行高性能计算的数据中心而言，液体冷却是必要的措施。在这种情况下，那些想要超过一定功率密度的企业根本没有选择，无论花费多少成本或有多少麻烦。现在的问题是：液体冷却是否会成为低密度设施的主流。

服务器的总拥有成本(TCO )已经占了数据中心营业费用的一半以上，这其中很重要的费用来自能源消耗。从某一点上说，能源价格的上涨哪怕带来很小的效率提高也是值得的。所以可以想象，更高价格的持续趋势可能会使液体冷却更具吸引力，甚至可能让小型数据中心基于资金成本方面的考虑而采用液体冷却。

法规监管是另一个潜在的因素。政府机构可能会也可能不会直接针对数据中心行业实施能源效率法规，但对电力供应商的法规监管规定可以产生几乎相同的效果。合遵守法规成本所带来的更昂贵的电源开销会转嫁给消费者，因此运营数据中心的企业最终将面临法规或金融方面的冲击。

像任何技术一样，当开始更广泛的应用时，对液体冷却的采用会加速。作为一个涉及风险的先锋技术，很多公司都希望避免他们的数据中心涉及风险。但是，一旦路径被开辟出来，其他企业会发现其更容易执行。

结论

液体冷却的广泛采用仍面临许多障碍，特别是在设施功率密度相对较低的数据中心。在高密度情况下，液体冷却是必要的。能源价格和相关法律规定会促使数据中心运营商改善效率，所以在某一点上，可以驱使他们更快的转移到采用液体冷却。其采用的关键影响因素是为了绿色环保：但更多的是受成本资金的影响，而非单纯的从绿色环保方面进行考虑。当综合考虑包括成本、地面空间利用率、设备维护成本及方便性等所有因素后，液体冷却或许会有更好的机会成为主导的冷却方法。