A evolução do resfriamento de data centers: resfriamento líquido

Níveis maiores de densidade, novos tipos de cargas de trabalho, como IA e sistemas cognitivos, e uma grande dependência de dados criam uma mentalidade de redesenho para os líderes de data center. O desafio para muitos neste setor é como aproveitar a densidade e o espaço de forma mais eficaz e, ao mesmo tempo, escalar recursos críticos. O resfriamento a ar liderou o setor em implantações por algum tempo, e o resfriamento a líquido agora está fazendo avanços significativos para redefinir a densidade e os recursos de computação da próxima geração.

Introdução

Quando olhamos para o mundo do data center, fica bem claro que muita coisa mudou. Se 2020 nos ensinou alguma coisa, é que a confiança em nossa infraestrutura digital é maior do que nunca. Existem novas demandas em torno da computação em nuvem, big data e eficiência de energia e refrigeração da infraestrutura. Essa mudança no data center é impulsionada por mais usuários, mais dados e muito mais confiança no próprio data center. Com as tecnologias de nuvem e o rápido crescimento dos dados liderando o caminho em muitas categorias tecnológicas, trabalhar com as tecnologias certas de otimização de data center tornou-se mais crítico do que nunca.

É aqui que o resfriamento a líquido entra em ação. Vimos mais aplicações para a tecnologia. Os casos de uso do mundo real estão impactando a maneira como implantamos servidores e vários sistemas. Isso envolve tudo, desde GPUs de refrigeração líquida até a implantação de uma arquitetura completa de computação, armazenamento e rede tudo-em-um com refrigeração líquida integrada. Aqui está o outro ponto significativo - o resfriamento a líquido não está indo a lugar nenhum. Essa indústria está crescendo rapidamente.

O fascinante é que vemos ainda mais conversas e usamos caixas de soluções de refrigeração líquida. Considere isso, o Gartner estima que os custos contínuos de energia aumentem pelo menos 10% ao ano devido ao aumento do custo por quilowatt-hora (kwh) e à demanda subjacente, especialmente para servidores de alta densidade de energia.

De modo geral, garantir as melhores soluções de resfriamento para o seu data center precisa estar no seu radar. De acordo com um estudo recente , em média, os servidores e sistemas de resfriamento são responsáveis pelas parcelas mais significativas do uso direto de eletricidade em data centers, seguidos por unidades de armazenamento e dispositivos de rede (Figura 1).

Alguns dos maiores data centers do mundo podem conter cada um dezenas de milhares de dispositivos de TI e exigir mais de 100 megawatts (MW) de capacidade de energia - o suficiente para abastecer cerca de 80.000 residências nos EUA (US DOE 2020).

Isso significa que a maneira como otimizamos e resfriamos nossos data centers também deve mudar e evoluir.

O Liquid Can Cool Soluções de Infraestrutura Digital Inteira

Em primeiro lugar, o resfriamento a líquido é uma tecnologia muito real que já existe há algum tempo e está sendo aproveitada por vários data centers para vários casos de uso.

Por que isso está acontecendo? Os crescentes investimentos em tecnologia de alta densidade, computação de alto desempenho e até mesmo iniciativas de cidades inteligentes fazem com que os líderes em tecnologia desenvolvam os métodos mais confiáveis e eficientes para resfriar seus data centers. Além disso, volumes crescentes de dados são gerados para criar a demanda por data centers, e esses centros consomem uma quantidade considerável de energia. Em 2016, os data centers consumiram 416,2 terawatts-hora de energia, representando 3% do consumo global de energia e quase 40% a mais do que todo o Reino Unido. Esse consumo deve dobrar a cada quatro anos.

Um relatório recente da Technavio indica que a adoção do resfriamento à base de líquido é alta, pois eles são considerados mais eficientes do que o resfriamento à base de ar. O resfriamento à base de água, um subsegmento do resfriamento à base de líquido, é o sistema de resfriamento mais amplamente aceito. Espera-se que o mercado global de resfriamento de data center pela técnica de resfriamento à base de líquido aumente até 2020, registrando um CAGR de quase 16% durante o período de previsão.

Além disso, de acordo com a Stratistics MRC, o mercado global de refrigeração líquida de data center é estimado em US $ 0,64 bilhões em 2015. Espera-se que chegue a US $ 3,56 bilhões em 2022, crescendo a um CAGR de 27,7% de 2015 a 2022. A necessidade crescente de ecologicamente correto soluções e o aumento da densidade do rack do servidor são os principais impulsionadores do crescimento do mercado.

O que isso significa para você? Onde você deve procurar quando se trata de soluções de refrigeração líquida?

Vamos mergulhar no estado do resfriamento do data center e entender melhor como o resfriamento a líquido muda o design do data center. Acima de tudo, para começar, você verá como as soluções de resfriamento a líquido hoje são muito diferentes do que antes, tornando a adoção muito mais viável.

Refrigeração a líquido: principais atualizações, demandas e tendências

Um equívoco interessante na indústria de infraestrutura digital é que os conceitos de refrigeração líquida são relativamente novos. Muitos acreditam que trabalhar com tipos específicos de líquidos projetados para servidores é algo da última década. No entanto, essa tecnologia já existe há algum tempo e foi testada em batalhas.

Entre 1970 e 1995, o resfriamento a líquido foi usado em sistemas de mainframe. Então, nos anos 90, começamos a ver mais jogos e PCs customizados adotando refrigeração líquida para requisitos de desempenho de ponta. Entre 2005 e 2010, o resfriamento a líquido encontrou seu caminho para o data center com portas refrigeradas. A partir daí, olhando para 2010 e além, o resfriamento a líquido foi usado em ambientes e projetos de computação de alto desempenho (HPC) com contato direto e soluções de resfriamento a líquido por imersão total.

Compreendendo que o resfriamento a líquido está se tornando rapidamente um novo meio de oferecer suporte a sistemas avançados, é essencial observar as principais tendências do mercado que impactam as soluções de resfriamento em geral. O foco em tecnologias de data center tem estado na frente e no centro nos últimos dois anos. Os provedores de hiperescala, junto com os parceiros de colocation, sabem que o design de seus data centers está evoluindo. Eles estão recebendo a tarefa de oferecer suporte a mais sistemas. Há mais diversidade nos tipos de cargas de trabalho implantadas, e a infraestrutura digital agora está funcionando com sistemas de computação muito diferentes de alguns anos atrás.

Uma paisagem em mudança para refrigeração e energia de data centers

Dentro do data center, mudanças específicas nos esforços de modernização e novos requisitos para dar suporte a soluções digitais em evolução moldam como construiremos a infraestrutura digital de amanhã. Considere estas tendências principais:

Resfriamento

Novas soluções em torno de convergência, computação de ponta, supercomputadores e até mesmo computação de alto desempenho estão colocando novas cargas de capacidade de resfriamento nas arquiteturas de data center. Como os mais recentes de mercados e repor t indica, o mercado de gerenciamento de fluxo de ar foi avaliado em USD 419,8 milhões em 2016 e deve chegar a USD 807,3 milhões em 2023, em um CAGR de 9,24% entre 2017 e 2023. O mercado de gerenciamento de fluxo de ar é conduzido pela crescente demanda por redução de OPEX, aumento da capacidade de refrigeração, melhoria da confiabilidade do equipamento de TI e data centers mais ecológicos. Fatores como o aumento do número de data centers em todo o mundo e a melhoria da eficiência do resfriamento e do gerenciamento térmico em data centers impulsionam o crescimento do mercado de gerenciamento de fluxo de ar.

Fora do fluxo de ar, novos requisitos de computação também estão moldando o mercado de refrigeração líquida. Conforme mencionado anteriormente, de acordo com a Stratistics MRC, o mercado de refrigeração líquida de data center global foi estimado em $ 0,64 bilhões em 2015 e deve atingir $ 3,56 bilhões em 2022, crescendo a um CAGR de 27,7% de 2015 a 2022. A necessidade crescente de eco Soluções amigáveis e aumento da densidade do rack do servidor são os principais impulsionadores do crescimento do mercado.

Poder

Os líderes na área de tecnologia e negócios estão sendo solicitados a fornecer mais soluções de tecnologia (nuvem, IA, IoT, HPC, etc.), mantendo os níveis de eficiência ideais. O desafio dessa solicitação é que, globalmente, o consumo de energia do data center continua crescendo. Um relatório recente do Departamento de Energia dos Estados Unidos indica que os data centers dos Estados Unidos são projetados para aumentar a quantidade de energia que consomem com base nas estimativas de tendências atuais. Uma tendência que vem crescendo continuamente desde 2000.

Tem havido tendências crescentes, mostrando que mais organizações desejam aproveitar colocations de data center e até mesmo a nuvem para suportar suas demandas crescentes. Ao fazer isso, a eficiência energética e o gerenciamento do data center são considerações essenciais de planejamento e design. Em primeiro lugar, você deseja que suas soluções sejam econômicas e de suporte ao crescimento. Em segundo lugar, você também está tentando reduzir a sobrecarga de gerenciamento e, ao mesmo tempo, melhorar a eficiência da infraestrutura.

Numerosas tendências indicam que mais organizações colocarão seus ambientes em algum data center. Isso significa empresa, colocation ou mesmo nuvem. A partir daí, a eficiência energética e o gerenciamento do data center continuarão a ser considerações críticas por alguns motivos. Não apenas os administradores de data center estão trabalhando duro para cortar custos, mas um objetivo de negócios significativo também é minimizar os desafios de gerenciamento e melhorar a eficiência da infraestrutura. Para apoiar essas novas iniciativas, o resfriamento a líquido se tornou uma tecnologia a ser explorada e implementada juntamente com a eficiência da infraestrutura.

Nuvem

No relatório AFCOM de 2021 sobre o estado do data center, descobrimos que mais da metade dos entrevistados (58%) relatou ter notado uma tendência de as organizações se afastarem da nuvem pública e buscarem colocation ou data centers privados. É importante observar que a nuvem não vai a lugar nenhum. No entanto, ainda existem preocupações reais sobre como as empresas desejam usar a computação em nuvem. Tanto que uma posição inteiramente nova foi criada para lidar com os custos da nuvem e o 'choque de adesivos'.

De acordo com um blog recente, a tremenda economia vista com a mudança para investimentos antecipados de CapEx em tecnologia da informação para o modo de assinatura logo fica turva à medida que as crescentes contas mensais chegam para serviços que ninguém sabe onde e quando usados. E assim nasceram novas tecnologias e disciplinas operacionais: FinOps. Nessa profissão, as pessoas utilizam ferramentas e novas metodologias para monitorar, medir e mitigar os custos e o valor fornecidos pela nuvem. As perspectivas dos profissionais de FinOps (sim, eles estão lá fora) fornecem uma boa compreensão do que está por vir na nuvem.

O segredinho sujo dos gastos com nuvem é que a conta nunca cai realmente”, diz JR Storment, diretor executivo da FinOps Foundation.

Este ano, de acordo com a pesquisa, o número de pessoas que viram repatriação de cargas de trabalho da nuvem para data centers locais ou colocations foi de 58%. Isso indica que a maioria ainda está trabalhando para descobrir o que deve residir na colocação e o que deve residir na nuvem. A boa notícia é que esses exercícios são ótimos para todos. As cargas de trabalho que pertencem à nuvem serão provisionadas de forma mais adequada, enquanto os recursos dedicados que são caros na nuvem são movidos no local. Isso se traduz em mais organizações aproveitando seus data centers ou parceiros de data center para hospedar aplicativos, conjuntos de dados e até mesmo novos tipos de cargas de trabalho que podem ter em um ponto residido na nuvem.

Fora de suas soluções convergentes e hiperconvergentes tradicionais, nuvem e até mesmo sistemas de virtualização, os líderes de colocation e hiperescala agora oferecem suporte para algumas soluções avançadas.

Suportando novos tipos de cargas de trabalho

Embora cobriremos novos casos de uso em um artigo futuro, é importante observar que os data centers têm a tarefa de oferecer suporte a casos de uso novos e emergentes. Fora de suas soluções convergentes e hiperconvergentes tradicionais, nuvem e até mesmo sistemas de virtualização, os líderes de colocation e hiperescala agora oferecem suporte para algumas soluções avançadas. Por exemplo, a computação de alto desempenho (HPC) está sendo aproveitada para pesquisa e análise de dados. Esses sistemas estão sendo implantados dentro das paredes tradicionais do data center. H

entretanto, o resfriamento para sistemas HPC requer um tipo diferente de abordagem. Por exemplo, em 2018, como parte de uma parceria com o Sandia National Laboratories, os líderes do data center instalaram uma placa fria fixa, solução de rack resfriado a líquido para computação de alto desempenho (HPC) em cluster nos Sistemas de Energia do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) Facilidade de integração (ESIF).

Os líderes de tecnologia estão procurando plataformas que permitam às organizações repensar como implantar esses recursos corporativos críticos para fornecer o máximo retorno sobre o investimento e os mais altos níveis de experiência do usuário final.

Esta nova placa fria fixa, tecnologia de resfriamento de água quente e design de manifold fornecem acesso fácil aos nós de serviço e elimina a necessidade de ventiladores auxiliares do servidor. Sandia National Laboratories escolheu o HPC Data Center da NREL para a instalação inicial e avaliação. O data center é configurado para refrigeração líquida e tem a instrumentação necessária para medir as diferenças de fluxo e temperatura para facilitar os testes. Para apoiar a iniciativa, a implantação se concentrou em três aspectos críticos da sustentabilidade do data center:

Resfrie com eficiência o equipamento de tecnologia da informação usando resfriamento direto a líquido em nível de componente com uma meta de design de eficiência de uso de energia de 1,06 ou melhor;

Capturar e reutilizar o calor residual produzido; e

Minimize a água usada como parte do processo de resfriamento. Não há sistema de resfriamento baseado em compressor para o data center HPC da NREL. O líquido de resfriamento é fornecido indiretamente pelas torres de resfriamento.

A inovação em data centers com refrigeração líquida e casos de uso específicos não para no HPC. Requisitos emergentes em torno de aprendizado de máquina, serviços financeiros, saúde, modelagem e renderização CAD e até mesmo jogos estão explorando novas soluções de refrigeração líquida para manter a sustentabilidade, confiabilidade e os maiores níveis de densidade.

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