Einige Betreiber von Rechenzentren bleiben skeptisch, dass sich die Flüssigkeitskühlung in einem von Luftkühlsystemen dominierten Ökosystem von Rechenzentren signifikant durchsetzen wird. Das kann man ihnen kaum vorwerfen. Sie haben im Laufe der Jahre wiederholt Prognosen gesehen, die den Anstieg der Rack-Dichte auf ein für die Luftkühlung untragbares Niveau vorhersagten, und die meisten dieser Prognosen waren verfrüht oder sind nie eingetreten.
Anstatt die Racks mit hochdichten Servern zu bestücken, um die unaufhaltsame Nachfrage nach Rechenkapazität zu bewältigen, wie vorhergesagt, haben sich die Betreiber stattdessen dafür entschieden, ihre Lasten zu verteilen, ihre Luftkühlungssysteme zu optimieren und verstärkt auf Cloud Computing zurückzugreifen, sobald diese Ressource verfügbar war.
Der Markt war einfach nicht bereit, die erforderlichen Änderungen vorzunehmen, um die Flüssigkeit ins Rack zu bringen. Damit stellt sich die Frage, was sich seitdem geändert hat.
Die Verbindung zwischen digitaler Transformation und High-Density-Computing
Die kurze Antwort ist die Verwendung von High-Performance-Computing-Prinzipien (HPC) zur Unterstützung von Anwendungen, die von einem großen Prozentsatz der Unternehmen eingeführt werden oder geplant sind, vor allem künstliche Intelligenz (KI). KI ist zu einem integralen Bestandteil digitaler Transformationsinitiativen für Unternehmen in einer Reihe von Branchen geworden. Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass Ihr Unternehmen bereits heute Pläne schmiedet, um die Leistungsfähigkeit von KI zu nutzen.
Wie aktuelle HPC-Implementierungen erfordern auch diese geschäftsverändernden Anwendungen die Fähigkeit, massive Datenmengen mit extrem niedriger Latenz zu verarbeiten. Aber anders als bei HPC liegen diese Daten nicht nur in Form von Text und Zahlen vor. KI-Anwendungen verarbeiten oft Daten aus heterogenen Quellen in verschiedenen Formen, einschließlich großer Bild-, Audio- und Videodateien. Im Jahr 2020 arbeiteten 73 % der KI-Anwendungen mit Bild-, Video-, Audio- oder Sensordaten.
Die Chip-Hersteller haben auf die wachsende Nachfrage nach Multiformat-KI-Anwendungen mit leistungsfähigeren Chips reagiert. Die thermischen Leistungsdichten für führende CPUs und GPUs sind in den letzten zwei Jahren stark angestiegen, nach einem relativ bescheidenen Wachstum in den fünf Jahren zuvor. Intels kommende Ponte-Vecchio-GPUs, die von Intel-CEO Pat Gelsinger vorgestellt wurden, haben beispielsweise eine thermische Leistungsdichte, die eine Flüssigkeitskühlung erfordert.
Da immer mehr dieser Hochleistungs-CPUs und -GPUs in 1-HE-Servern untergebracht werden und die Racks mit diesen 1-HE-Servern bestückt werden, sehen wir eine wachsende Anzahl von Anwendungen mit Rack-Dichten von 30 kW oder mehr — und die Einführung von KI hat gerade erst begonnen.
Flüssigkeitskühlung: Die beste — und einzige — Alternative
Jetzt ist es an der Zeit, dass die Rechenzentrumsbranche darauf reagiert. Dazu müssen wir die physikalischen Grenzen der Luftkühlung akzeptieren. Sie hat nicht die erforderliche Wärmetransferkapazität, um Racks mit hoher Dichte zu kühlen, ganz gleich wie sie optimiert wird. Im besten Fall steigen die Energiekosten stark an, während CPUs und GPUs ihre Taktraten drosseln, um eine Überhitzung zu vermeiden, was die Performance der Anwendung beeinträchtigt. Der schlimmste Fall ist ein Geräteausfall.
Im Gegensatz dazu sind die heute verfügbaren Flüssigkeitskühltechnologien in der Lage, Racks von 50 kW und mehr effizient und effektiv zu kühlen. Sie hat lange auf sich warten lassen, aber die Flüssigkeitskühlung ist nun in der Lage, das größere Ökosystem so zu durchdringen, wie es einige schon vor 15 Jahren vorausgesagt haben.
Einführung von Flüssigkeit in luftgekühlten Rechenzentren
Es werden zwar einige dedizierte Flüssigkeitskühlungsanlagen entwickelt, aber bei den meisten Flüssigkühlungseinsätzen handelt es sich heute um die Umwandlung bestehender luftgekühlter Anlagen in hybride luft- und flüssigkeitsgekühlte Anlagen.
Dies ist keineswegs eine einfache Transformation. Verfügbare Flüssigkeitskühltechnologien, das Flüssigkeits-Wärme-Verhältnis, die Rohrleitungen, der Flüssigkeitsverteilungskreislauf und die endgültige Wärmeableitung erfordern eine sorgfältige Planung und Konstruktion.
Aber das Fachwissen, die Technologien und die Best Practices sind heute verfügbar, um eine erfolgreiche und möglichst störungsfreie Bereitstellung zu unterstützen. Zu den Vorteilen, die über die Unterstützung der Anwendungen hinausgehen, von denen Unternehmen zunehmend abhängig sein werden, gehören eine höhere Kapazität bei gleichem Platzbedarf, drastische Verbesserungen der Effizienz und niedrigere Gesamtbetriebskosten.
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