Væskekølingsløsninger til AI-datacentre – Analyse af fordele ved væskekøling

 

Ⅰ Fordele ved væskekøling

 

For at sikre en smidig og effektiv drift af nutidens datacentre kræver mange faciliteter køleløsninger. Med fremkomsten af ​​kunstig intelligens og big data er mængden af ​​data, der skal behandles, steget, hvilket fører til en stigning i varme genereret af højtydende behandling. Nogle fordele ved at skifte til flydende køleløsninger inkluderer:

 

1. Skift fra aircondition til mere effektiv væskekøling kan reducere driftsomkostningerne med over 40 %

• Overgang fra luftkøling til væskekøling kan spare energi.
• Ved at reducere driften af ​​systemventilatorer spares yderligere strøm.
• Tilbagebetalingsperioden for anlægsinvesteringer er i gennemsnit et år, hvilket øger investeringsafkastet (ROI).

 

2. Væskekølingseffektivitet forbedrer energiforbrugseffektiviteten (PUE) markant til højtydende, højtydende CPU'er og GPU'er

• Væske er i sagens natur mere effektiv til at fjerne varme, op til 1000 gange mere effektiv end luftkøling.
• Da luftkøling ikke længere vil opfylde fremtidige kølekrav til CPU'er og GPU'er, kan væskekøling blive en nødvendighed.
• Den understøtter servere med den højeste ydeevne og den højeste tæthed, hvilket øger computerkraften pr. kvadratfod.

 

3. Reduktion af omkostninger og miljøpåvirkning

• Væskekøling reducerer strømforbruget og sænker kulstofemissionerne fra kraftværker med fossile brændstoffer. At reducere miljøbelastningen af ​​nutidens datacentre er ved at blive et virksomhedsansvar.
• Derudover reducerer væskekøling chip-jitter. Når en CPU eller GPU overophedes eller nærmer sig sin maksimale driftstemperatur, implementerer den ydeevnereduktionsforanstaltninger, kendt som "termisk drosling", for at forhindre chipskader. Termisk drosling resulterer i et fald i systemets ydeevne, hvilket påvirker applikationsbehandlingshastigheden.

 

▲ Reduktion af omkostninger og miljøpåvirkning af væskekøling

 

 

Specifikt kan chip drosling vise sig på to måder:

1. Reduktion af klokkehastighed: CPU'en eller GPU'en reducerer dens driftshastighed, dvs. sænker clockfrekvensen. Som et resultat reduceres den arbejdsbyrde, som CPU'en eller GPU'en kan håndtere pr. clock-cyklus, hvilket genererer mindre varme.

2. Deaktivering af nogle kerner: I nogle multi-core CPU'er kan visse kerner være deaktiveret for at reducere varmeudvikling. Selvom den samlede ydeevne falder, genererer de resterende aktive kerner mindre varme.

 

Disse reguleringsforanstaltninger er beskyttende handlinger for at forhindre overophedning af CPU'en. Overophedning påvirker ikke kun ydeevnen, men kan også forkorte enhedens levetid og endda forårsage skade. Derfor er det afgørende at sikre, at CPU'en og anden hardware fungerer inden for et passende temperaturområde.

 

▲ Liquid Cooling Servere

 

 

Ⅱ Ordliste

 

Strømforbrugseffektivitet (PUE)

PUE, eller Power Usage Effectiveness, er en standardmåling til måling af energieffektiviteten i et datacenter. Det er defineret som forholdet mellem det samlede datacenterenergiforbrug og it-udstyrs energiforbrug. Formlen til beregning af PUE er:

 

PUE=Samlet energiforbrug i datacenter/it-udstyrs energiforbrug

 

En ideel PUE-værdi er 1.0, hvilket betyder, at al den strøm, der kommer ind i datacentret, bruges af it-udstyr uden spild af energi. Men i virkeligheden er PUE-værdien typisk højere end 1.0 på grund af faktorer som kølesystemer, belysning og strømineffektivitet.

 

Væskekøling forbedrer PUE i datacentre markant, hovedsageligt i følgende aspekter:

 

1. Mere effektiv køling:Væskekøling er mere effektiv end traditionel luftkøling, i stand til at fjerne varme hurtigere. Det betyder, at der kræves mindre energi for at opretholde den samme driftstemperatur for it-udstyr.
2. Reduceret energiforbrug af hjælpeudstyr:Væskekølesystemer kan reducere behovet for aircondition og adskillige ventilatorer, som typisk bruger betydelig energi i luftkølesystemer. Ved at reducere energiforbruget for disse hjælpeenheder kan datacentrets samlede PUE forbedres markant.
3. Understøtter Higher Density Computing:Væskekøling giver mulighed for, at flere servere og computerenheder kan anbringes på et mindre rum, og derved øger computerkraften pr. kvadratmeter. Denne high-density computing forbedrer it-udstyrets effektivitet uden at øge kølebehovet.
4. Lavere samlet energiforbrug:Da væskekøling er mere effektiv til fjernelse af varme, reduceres det samlede energiforbrug til køling i datacentret, hvilket direkte påvirker PUE-beregningen og bringer det tættere på 1.0.

 

Derfor, for højtydende CPU'er og GPU'er med høj effekt, forbedrer væskekøling datacenterets PUE betydeligt ved at øge køleeffektiviteten og reducere det samlede energiforbrug, hvilket gør datacenterdriften mere miljøvenlig og omkostningseffektiv.