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預設 彌補空調不足 水冷技術重返機房

文/林文彬 (記者) 2007-05-23

「傳統的空調冷卻已經無法滿足大型資料中心的需求」國家高速網路計算中心計算基礎設施服務計畫主持人朱賢良說:「由於伺服器數量越來越多,伺服器因而更加集中,相對的所排放的熱量也集中在某些區域。為求更好的穩定性,國網中心的超級電腦開始使用水冷式系統。」

伺服器等各種設備所產生的熱量,一直是資料中心必須面對的重要問題,因為熱量過多會造成系統不穩定,也代表要耗用更多的電力。為了解決機房密閉空間的散熱問題,所有機房都會配置空調冷卻系統,但是,隨著伺服器越來越多,機櫃越來越密集,傳統空調系統便無法滿足散熱需求,於是,有些資料中心近來開始搭配水冷系統使用。

結合水冷,達到有效降溫
水冷系統最早是大型主機在使用,大型主機透過水冷系統將熱量從機櫃內帶至機房外。但隨著開放架構伺服器的興起,資料中心逐步建置大量的伺服器,採用水冷的成本反而不如空調,再加上對於漏水問題的顧慮,使得空調冷卻成為資料中心散熱的主流作法。

但是,有些大型資料中心在伺服器不斷增加的情勢下,又遇到空調冷卻不敷使用的問題,反而回頭尋求水冷方案。氣象局去年為了增加氣象預測的運算能力,添購156臺IBM P系列系統,不過,這些新伺服器只能建置在原本空間就已不夠充裕的既有機房,於是機房的伺服器密度大增,導致散熱需求超過空調冷卻的負擔。

為了解決空調冷卻的不足,氣象局這批新購伺服器都加裝IBM Rear Door Heat eXchange水冷式散熱技術,在機櫃後方增加一片5吋長的冷卻門。IBM系統暨科技事業處產品經理劉一慧說,「若氣象局沒有使用水冷式技術,機器可能會燒掉。」

劉一慧表示,氣象局資料中心的空間並不大,卻容納相當多的機器,不管空調冷卻能力再怎麼增加,冷空氣仍然無法充分流動到機房的每個地方,熱空氣容易集中在某些區域,因而只依賴空調冷卻,無法讓每一臺機器都有效降溫。在這種情況下,有必要再配合水冷式冷卻系統,讓部分機器的溫度降低。

IBM Rear Door Heat eXchange這片冷卻門,就像是冰箱後方的冷卻導管一般,由許多冷卻導管所組成,藉由這些導管將單一機櫃所排放的熱能直接與冷卻水交換,讓伺服器排放的熱量直接被帶走,減少排放至室內的熱量。IBM系統暨科技事業處技術專員王松偉表示,使用水冷技術,最多可將伺服器排放到室內的熱量減少55%,提高伺服器的穩定度,更降低空調的使用。



IBM Rear Door Heat eXchange水冷式系統,透過機櫃後方的冷卻門,就像是冰箱後方的冷卻導管一般,將熱量透過冷卻水再經由高架地板下的冷卻水管排出機房外。

氣象局是臺灣第一個採用水冷式技術的資料中心,除此之外,國家高速網路與計算中心(國網中心)即將於8月正式上線的IBM System Cluster 1350超級電腦,也將採用水冷式技術搭配空調冷卻。

國網中心的IBM System Cluster 1350共使用512臺IBM x86伺服器,共規畫23個機櫃,共分三排,都採用IBM Rear Door Heat eXchange水冷技術,朱賢良表示,IBM System Cluster 1350所在的南科機房,是該單位首次使用水冷式技術。目前國網中心在竹科、中科兩地亦分別設有資料中心。

水冷技術除了以近距離散熱確保系統運作穩定性之外,亦可節省電力的消耗。IBM大中華區系統事業部總工程師陳國豪表示,水冷式技術透過流動的冷卻水將機房的熱能帶走,空調的電力支出因而可節省5成的費用。

陳國豪說:「近年來企業逐漸面臨到能源成本上升的壓力,這也讓水冷式技術變得更為可行。」他表示,雖然目前IBM在大中華區只有氣象局與國網中心兩個客戶採用水冷系統,但由於電費的成本將逐年上揚,他預期未來將有更多的企業會採用水冷式冷卻系統。

水冷方案紛陳而出
目前只有少數廠商推出水冷式方案,主要用於伺服器與機櫃的降溫。IBM與惠普(HP)在去年便針對大型資料中心推出機櫃水冷式散熱技術,APC推出的新一代ISX機櫃亦內建有水冷系統;而NEC則推出可置於伺服器內的水冷裝置。

惠普於去年推出模組化水冷系統(Modular Cooling System),透過該系統直接連接至伺服器機櫃,利用冷卻水將熱帶出,主要使用於高密度的資料中心。該方案目前支援的產品線如HP ProLiant、BladeSystem、Integrity NonStop,以及StorageWorks系列儲存設備。

惠普產品行銷經理曹淑娟表示,惠普目前在臺灣的用戶並無使用水冷式技術,因為Itanium伺服器相較更為省電,使用該伺服器的客戶並無遇到嚴重的散熱問題,因此仍未採用水冷式技術。

IBM的Rear Door Heat eXchange水冷技術,可適用於Unix、System x與刀鋒伺服器等,王松偉表示,IBM的水冷式技術適合5個機櫃以上的資料中心使用。

除了機櫃使用水冷式技術,水冷式技術也走入伺服器中。NEC便在2004年推出首款配備水冷裝置的伺服器Express5800/110Ca,將水冷式系統直接裝在處理器用以取代氣冷式風扇。

最近NEC也逐漸擴大水冷式技術應用範圍,除了低階的110Ca系列伺服器,也拓展至中階容錯伺服器等級,包含320Fb-M與320Fb-MR。NEC Server課周慧表示,相較於傳統的氣冷式風扇,透過水冷式套件更能有效降低伺服器溫度。文⊙林文彬
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