"Kalt" und "Heiß" in Rechenzentren

Die Flüssigkeitskühlung durch Eintauchen besteht darin, den Server, der mit dichten roten und gelben Fäden bedeckt ist, in eine wasserähnliche Flüssigkeit einzutauchen, nur dass die Flüssigkeit kein gewöhnliches Wasser ist, sondern ein spezielles isolierendes Kühlmittel, und die Wärme, die bei der Serverberechnung erzeugt wird, vom Kühlmittel absorbiert und dann in den externen Kühlkreislauf gelangt.

Der Energieverbrauch eines Rechenzentrums setzt sich im Wesentlichen aus Kommunikations- und Netzwerkausrüstung, Stromversorgungs- und -verteilungssystem, Beleuchtung und Hilfsausrüstung sowie Kühlsystem zusammen, wobei der Kühlungsanteil etwa 40 % des Gesamtenergieverbrauchs des Rechenzentrums ausmacht.

In der Vergangenheit wurde die Luftkühlung aufgrund ihrer geringen Kosten und einfachen Bereitstellung weit verbreitet eingesetzt. In den letzten Jahren wurde jedoch mit dem Aufkommen von Hochleistungsrechnen, Chip-, Serverleistung und der Leistungsdichte pro Einzelgehäuse die Flüssigkeitskühlung durch Eintauchen bevorzugt.

In der Anfangszeit konnten sich Rechenzentren noch auf einige wenige Großrechner verlassen, um lokale Datenberechnungen durchzuführen, was nicht nur kein verteiltes Rechnen ermöglichte, sondern auch keine Dienste für die Außenwelt erbringen konnte. Erst Mitte der 1990er Jahre entstand das Internet und hatte einen enormen Einfluss auf den Markt. Mit der Nachfrage der Unternehmen nach der Unterstützung von Internet-Geschäftsanwendungen wurden Rechenzentren als Servicemodell für die meisten Unternehmen akzeptiert.

Nach 2010, mit dem Aufkommen der Cloud-Computing-Technologie, sind Cloud-Rechenzentren allmählich wieder ins Rampenlicht gerückt. Im Vergleich zu den vorherigen sind die Infrastrukturen von Cloud-Rechenzentren stärker skaliert, standardisiert und intelligent, mit geringeren Baukosten und mehr angebotenen Diensten.

Ein Blick zurück auf die Geschichte der Rechenzentrums-Entwicklung zeigt deutlich, dass Daten allmählich zu einem neuen Produktionsfaktor geworden sind und ihre Bedeutung für die Produktivitätsentwicklung stetig zunimmt.

Wie wir alle wissen, ist der Träger des Rechenzentrums eine IT-Ausrüstung, und die Rechenleistung aller IT-Ausrüstungen wird durch den Chip bestimmt. Aus heutiger Sicht wächst der Stromverbrauch der Mainstream-Chips des gesamten Servers, und selbst in den letzten Jahren gab es einen beträchtlichen Anstieg. Wenn die Leistung des Serverchips von 100 W, 200 W auf 350 W, 400 W ansteigt, verdoppelt sich der Stromverbrauch des Servers, was die Leistungsdichte pro Einzelgehäuse von den frühesten 4 kW, 6 kW auf 15 kW bis 20 kW bestimmt.

Offensichtlich kann die traditionelle Luftkühlungsmethode unter einem solchen Trend die Wärmeableitungs- und Kühlungsanforderungen von Rechenzentren nicht mehr erfüllen. Derzeit wird die Luftkühlungstechnologie noch in großem Umfang eingesetzt. Da wir die Luftkühlungstechnologie weiter verbessern, indem wir beispielsweise ihr Volumen, ihre Fläche, die Heatpipe-Technologie und verschiedene fortschrittliche Technologien erhöhen sowie verschiedene Optimierungen auf Rechenzentrumsebene mit Rack-Ebene und Knoten durchführen, kann der PUE des Rechenzentrums auch auf etwa 1,2 reduziert werden. Aber dann stellten wir auch fest, dass selbst mit all diesen Optimierungen bis zu 20 % des Energieverbrauchs immer noch für die Kühlung und Wartung des Rechenzentrums verschwendet werden, zuzüglich des Energieverbrauchs der Systemlüfter. Dies ist immer noch nicht ideal für das Ziel der Kohlenstoffreduzierung.