大数据文摘作品
作者：Mickey
数据中心的能耗问题一直是各家科技公司的“老大难”问题。据统计，美国国内的数据中心的耗电量，占到了全美电能消耗的2%。数据中心快速增长也造成了巨大的能耗。
因此，不少数据中心都在竭尽全力探索可能的节能提效方案。而作为全球云和计算的耗能大户，微软在近几年一直在不遗余力的探索可行方案，比如在2018年建立“水下数据中心”。
最近，微软又公开宣布，将其服务器浸入“浴缸中”，以提高其性能和能效。
是的你没听错，微软给服务器造了一批“沙发水箱”，将高效运转的服务器浸入其中，通过沸腾效应降温。乍一看还真像是把服务器放进了按摩浴缸中：
不过泡服务器的液体，并不是常见的水，是一种特殊的液体，对电子设备无害，其沸点比水低很多，为122华氏度(50摄氏度)。
服务器工作时产生的热量很容易让这些液体沸腾，沸腾效应会将热量从计算机处理器中带走。这一低温煮沸可以使服务器能够在全功率下连续运行，而不会因过热而导致故障。
而在储罐内部，从沸腾的流体中升起的蒸汽与储罐盖中的冷却冷凝器接触，这导致蒸汽变为液体，这些“雨水”再回到浸入式服务器中，从而形成了一个闭环冷却系统，由于不需要能量来使液体绕箱移动，并且不需要冷凝器，也不需要冷却器，从而降低了成本。
微软数据中心高级开发小组副总裁Christian Belady在接受The Verge采访时解释说：“这实际上就是服务器的一个浴缸。” “机架躺在浴缸内，沸腾的水就像锅子里沸腾的一样。”
这种沉浸式工艺已经在行业中存在了几年，近年来，加密数字货币挖矿经常使用这种类型的液体冷却来挖比特币和其他加密货币。这种方法激发了微软在过去几年中试用其用途，用于抵御云需求的激增和机器学习等应用程序的密集工作负载。
微软声称它是“第一家在生产环境中运行两相浸入式冷却的云提供商。”
沸腾的液体围绕着Microsoft数据中心的服务器
有效降低用水量和空间使用量
目前，大多数数据中心都是空冷的：使用外部空气，并通过蒸发将其降到35摄氏度以下，从而对其进行冷却。 这种方式会消耗大量的水，而新开发的这种“液体浴”技术旨在减少用水量。Belady说：“它有可能消除数据中心的用水需求，因此对我们而言，这确实是一件重要的事情。”
这种服务器桶还使微软可以将硬件更紧密地打包在一起，与传统的空气冷却相比，从长远来看，这种方式应该减少所需的空间量。
微软最初在内部生产工作量较小的情况下对其进行了试用，并计划在将来更广泛地使用它。Belady说：“它位于一个小型数据中心，我们正在寻找一个机架的价值。” “我们有一个整体的阶段性方法，下一阶段很快就会有多个机架。”
微软将主要研究这种新冷却的可靠性含义，以及它可以为云和AI需求提供哪些类型的突发工作负载。“我们希望可靠性更高。几年前，我们与Project Natick的合作确实证明了从环境中消除湿气和氧气的重要性。”Belady解释说。
Belady指出，液体冷却是一种行之有效的技术。如今，道路上的大多数汽车都依靠它来防止发动机过热。包括微软在内的多家技术公司正在试验冷板技术，该技术通过将液体通过金属板输送到服务器来冷却服务器。
加密货币行业的参与者开创了用于计算设备的液浸冷却的先驱，利用它来冷却记录数字货币交易的芯片。 微软调查了液体浸没作为AI等高性能计算应用程序的冷却解决方案。除其他事项外，调查显示，这种浸入式冷却可将任何给定服务器的功耗降低5%至15%。
这些发现促使微软团队与数据中心IT系统制造商和设计师Wiwynn合作，开发了两相浸入式冷却解决方案。第一个解决方案现在在昆西的微软数据中心运行。
微软技术研究员兼公司副总裁Marcus Fontoura表示，这种向两相液体浸没式冷却的转变可以提高灵活性，以有效地管理云资源。
例如，管理云资源的软件可以将数据中心计算需求的突然峰值分配给液冷储罐中的服务器。这是因为这些服务器可以在较高的功率下运行，而不会出现过热的风险。 “
例如，在下午1点或2点时，是一个会议高峰，” Fontoura说。“浸入式冷却为我们提供了更大的灵活性来处理这些突发性工作负载。”
微软为其液体浴服务器提供的专用容器。 图片：微软
微软的可持续数据中心开发目标
其实，微软早在2014年就产生了探索水下服务器的想法。
在2014年微软一场ThinkWeek“脑暴”大会上，有人提出了这样的想法，想法的初衷是为沿海用户提供更快的云服务，以及尽可能节约能源。
这一想法得到了微软的认可，并于2015年开始实验。2015年，微软就在加州沿海的一个数据中心进行了一次为期105天的实验，以验证这些计算机是否能在水中幸存下来。
随后的第二轮实验，微软将其第一个水下数据中心送入苏格兰奥克尼群岛附近的海底。
这个数据中心包含864台服务器和27.6 PB的存储设备，并且在水底一待就是两年。
经过两年的测试，微软证实，水下数据中心确实可靠，而且比陆地的数据中心强得多。
而水下服务器只是微软发展可持续数据中心的一个部分，数据中心高级开发团队还正在探索使用氢燃料电池代替柴油发电机在数据中心进行备用发电的潜力。
未来，Project Natick团队希望水下数据中心可以实现每五年更换一次服务器，并且做到服务器的轻松删除和回收。
这项工作的一部分还与微软解决水短缺的环境承诺有关。微软承诺，到2030年，补充的水量将超过其全球运营所用的水量。这包括Microsoft在其办公室使用现场雨水收集系统，以及收集从空调到水厂的冷凝水。微软在2019年从市政系统和其他本地水源了使用了近800万立方米的水，2018年这个数字为700万立方米。
鉴于其用水量不断增加的趋势，微软解决其用水量的工作将极具挑战性，但如果更广泛地推广使用，则两相浸没式的项目无疑会有所帮助。“我们的目标是使用水量降至零，”相关人员称。“这是我们的指标，所以这就是我们正在努力的方向。”
相关报道：
- https://news.microsoft.com/innovation-stories/datacenter-liquid-cooling/
- https://www.theverge.com/2021/4/6/22369609/microsoft-server-cooling-liquid-immersion-cloud-racks-data-centers
【本文是51CTO专栏机构大数据文摘的原创译文，微信公众号“大数据文摘（ id: BigDataDigest）”】
