中科曙光沈衛東：服務器未來將走向液冷時代
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2015的預熱環節，自2008年策劃以來，受訪嘉賓達到200多名，為IDC行業發展起到了重要推動作用。今天我們有幸邀請到中科曙光基礎設施產品事業部總經理沈衛東，共話能夠大大降低數據中心PUE值的服務器液冷技術。
文/原勛
11月11日，一個全民狂歡的日子，在無錫召開的HPC China 2015中國高性能計算學術年會正式公布了《2015年中國高性能計算機TOP100排行榜》。過去六年一直蟬聯中國高性能計算機TOP100市場份額第一的中科曙光，在新排行榜中再一次以34%的市場份額高居榜首，應用于中科院大氣物理研究所的地球數值模擬器在年會上大放異彩。高性能計算一直是曙光專注的資深領域，此前德國ISC大會公布的全球高性能計算500強中，中國科學院大氣所地球數值模擬器在TOP500中排名95，而作為"地球數值模擬裝置"原型系統的助力，曙光旗下國內首款可量產化的TC4600E-LP液冷服務器，今年也再度成為HPC TOP10榜單中的亮點。第十屆中國IDC產業年度大典（IDCC 2015）即將于2016年1月5日-7日正式開啟，近日百家訪談記者專訪了中科曙光基礎設施產品事業部總經理沈衛東，深入探訪了曙光的服務器液冷技術。
沈衛東 中科曙光基礎設施產品事業部總經理
何為液冷服務器？
近年來，數據中心對節能的需求愈發顯著。2014年，北京頒布嚴"限建令"，要求新建和擴建數據中心PUE必須低于1.5以下。對于不少國內數據中心PUE設計值低于1.5，實際運行中卻很難達到的現狀，沈衛東表示，按照現有技術，無論是對數據中心進行節能改造，還是提高空調系統效率，都很難使PUE真正達到1.5以下的水準。這就逼迫數據中心行業必須在服務器端進行改造，尤其是在服務器冷卻技術方面下功夫。
服務器液冷技術是與風冷相對應的概念，它使用液體（通常是水）而不是空氣作為工作物質，進入服務器帶走熱量。相比于風冷，液冷技術的優勢在于可以顯著地提高服務器的冷卻效率，提高服務器的功率密度，減小服務器的體積，并且能夠改善CPU的散熱效率。目前，服務器液冷技術主要分為冷板式與浸沒式兩種，其中冷板式在技術上相對成熟，應用也更廣，而浸沒式冷卻效果更出色，發展前景更廣闊。
因為冷卻性能出眾，包括曙光在內的一些高性能計算廠商很早就開始了對服務器液冷技術的研究。在國內，曙光TC4600E-LP是國內第一款正式發布并量產的刀片式液冷服務器，目前已在中科院大氣物理研究所交付使用的"地球系統數值模擬裝置"便是該款服務器的應用案例。該套裝置系統采用冷板式冷卻方式，服務器約70%的發熱量使用水作為工作物質帶出服務器，再通過冷卻塔把熱量終帶到大氣環境中，而不需要壓縮機和空調機。這樣做有兩個好處，一是降低了冷卻系統的投資，二是不采用空調制冷，全年自然冷卻，從而使液冷系統的PUE降低到1.1以下，大大減少了原來空調系統的制冷功耗。鑒于TC4600E-LP服務器采用水冷和風冷混合冷卻，另外30%的熱量仍需傳統空調冷卻，平均PUE大致維持在1.2左右。目前來看，這是國內液冷服務器大規模使用的第一個公開案例，也是PUE水平相對比較低的一個實際案例。
液冷"出彩"在哪里？
沈衛東認為，液冷服務器技術在業界頻獲點贊，主要有幾方面的原因。首先是節能降耗，與風冷服務器相比，液冷服務器在節能方面更加優秀；其次是提高CPU性能和可靠性，降低CPU的工作溫度，使CPU可靠性提高，同時增強計算性能（如曙光TC4600E-LP與風冷版本的產品相比，CPU滿載工作時的核溫降低了20℃，從而使CPU性能提高5%）；第三是降低風扇和風道中產生的風噪（冷板式液冷技術能減少三分之二的風扇，而浸沒式技術則完全不需要風扇）；第四是能夠進一步提高數據中心的功率密度，從而減小機房占地面積（浸沒式液冷服務器的單機柜功率密度可達200kW， 主機房面積是目前流行設計的機房面積的四十分之一）；第五是數據中心設備投資的降低，這是因為省去了空調設備同時服務器內部件也有所減少的緣故。
未來是液冷服務器的時代
液冷服務器具有眾多技術優點，究竟何時才能被大眾市場接受呢？沈衛東表示，曙光從2012年開始服務器液冷技術研究，目前產品化的技術是冷板式液冷技術，而浸沒式液冷技術離產業化還有一段距離。今年九月份曙光發布國內首款量產化的冷板式液冷服務器TC4600E-LP，可以說2015年是中國"液冷服務器元年"，目前已在地球數值模擬裝置中布署了上千個刀片節點。他相信明年將是液冷服務器在高性能計算領域得到大規模應用的第一年，液冷刀片服務器將會逐漸替代風冷刀片服務器。至于在非高性能計算領域，沈衛東指出，未來曙光將為信息化、互聯網和云計算應用專門開發機架式液冷服務器。據悉目前已經處于開發階段，預計快明年會進入量產階段。
展望未來，沈衛東認定未來一定會是屬于液冷服務器的時代。盡管目前液冷服務器設備維護性問題、成本優化問題都還沒有得到徹底解決，相應的機房建設和運維標準尚未建立，產業鏈也遠未完善，但這些技術和市場方面的障礙完全無法阻擋用戶對整個數據中心或計算中心更低TCO及更高投資回報率的追求，以及國家政策對節能減排的更嚴格的要求，因此在大規模數據中心和高性能計算應用領域完全替代風冷服務器指日可待。放眼更遠的未來，沈衛東更看好浸沒式液冷服務器，他指出浸沒式服務器的冷卻效果更好，密度更高，PUE可以降低至1.1以下（冷卻部分甚至可以低至1.01），單機柜功率可達200kW以上，而基礎設施的成本只有現在的50%.目前，曙光已經在提高設備的易維護性的研究方面取得了階段性進展，且讓我們拭目以待。
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