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在（液冷時(shí)代的到來，遠(yuǎn)超想象）中，我們探討了液體冷卻的興起，以及為什么它對如今的數(shù)據(jù)中心如此重要。這篇文章將重點(diǎn)介紹每種液冷方案的細(xì)節(jié)和利弊，并提供一些初步指引，為不同類型的企業(yè)所適用的液冷方案提供相關(guān)說明和建議。
液冷技術(shù)主要有三種類型：直接冷卻芯片、浸沒式冷卻和后門熱交換器。就像我們在上一篇文章中探討在數(shù)據(jù)中心的空氣冷卻和液體冷卻方案之間如何做出選擇時(shí)所說的那樣，不同的部署項(xiàng)目和設(shè)備有著不同的需求，因此更適合采用某種特定的液冷方案。
直接冷卻芯片
第一種方案采用所謂的直接冷卻芯片（D2C）技術(shù)。大多數(shù)人都比較熟悉這種液冷方案，因?yàn)樗赑C愛好者中廣為采用。D2C裝置讓冷液流過發(fā)熱的電子設(shè)備，直接吸收芯片產(chǎn)生的熱量。之后受熱的液體被泵入冷卻系統(tǒng)，利用風(fēng)扇和氣流將其冷卻至指定的溫度。最后，冷卻的液體回流至高溫電子設(shè)備，開始下一個(gè)冷卻循環(huán)。
D2C是一種非?？煽康睦鋮s方式，但其裝置比較復(fù)雜。大多數(shù)D2C裝置都配備了多重液體“回路”，意即：將冷液泵送至計(jì)算機(jī)特定部位（如CPU、GPU和/或內(nèi)存）以實(shí)現(xiàn)冷卻。如果服務(wù)器機(jī)柜上有幾十個(gè)CPU、GPU和內(nèi)存插槽需要冷卻，那么就必須設(shè)置多重回路。因此，許多企業(yè)選擇創(chuàng)建水液分配模塊，類似于機(jī)柜的PDU。這樣可以更加輕松地創(chuàng)建和連接多重回路。
因?yàn)镈2C仍然有賴于空氣冷卻，所以它并不是最有效的冷卻方案，實(shí)際上，它的冷卻效率只有70%左右。因此，許多制造商積極探索其他更有效率的液冷方案。
浸沒式冷卻
在D2C之后最直接的冷卻方式是效率更高的浸沒式冷卻。浸沒式冷卻是指將整個(gè)服務(wù)器浸沒在裝有非導(dǎo)電液體的儲罐中。當(dāng)服務(wù)器釋放熱量時(shí)，周圍液體的溫度升高，同時(shí)液面也會上升，而冷液則從底部泵入儲罐。接著，較熱的液體被泵出儲罐，在外部進(jìn)行冷卻。浸沒式冷卻是一個(gè)閉環(huán)，因此它不僅不需要風(fēng)扇，而且實(shí)踐已經(jīng)證明它可以非常有效地移除CPU和GPU產(chǎn)生的熱量。
浸沒式冷卻方案還有一個(gè)額外的優(yōu)勢，那便是可以提高硬件的壽命和可靠性，因?yàn)橛布挥帽┞对谘鯕饧捌渌g性材料中。阿里巴巴2018年開展的一項(xiàng)研究表明，對于在高海拔地區(qū)運(yùn)行的服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心來說，浸沒式冷卻的優(yōu)勢尤為顯著。因?yàn)楦吆０蔚貐^(qū)空氣密度發(fā)生變化，空氣冷卻的效率往往有所降低。事實(shí)上，相較于所有其他冷卻類型，浸沒式冷卻在高海拔地區(qū)的成功率最高。
然而，這并非意味著浸沒式冷卻是最佳解決方案。實(shí)施浸沒式冷卻的最大挑戰(zhàn)是服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的長久以來的設(shè)計(jì)：目前的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心都是針對立式機(jī)柜而非立式儲罐而建造。浸沒式冷卻儲罐要求安裝懸掛式升降機(jī)，以便將服務(wù)器從儲罐中垂直吊取出來，但這樣會導(dǎo)致成本高昂，一些數(shù)據(jù)中心根本不具備這樣的條件。
此外，由于浸沒式冷卻儲罐裝滿了非導(dǎo)電液體，因此維修浸沒其中的服務(wù)器可能會相對費(fèi)力。在技術(shù)人員對服務(wù)器進(jìn)行操作之前，需要先將服務(wù)器從儲罐中吊取出來，并清除掉所有液體。因此，大多數(shù)專家建議聘用浸沒式冷卻團(tuán)隊(duì)，以協(xié)助企業(yè)實(shí)施浸沒式冷卻方案。雖然這需要一定程度的資金投入，但其結(jié)果可以顯著降低數(shù)據(jù)中心的總體功耗和成本。
后門熱交換器
另外一種靠近熱源散熱的常用方法是安裝后門熱交換器（RDHx），從技術(shù)上來講它并不屬于液冷系統(tǒng)。RDHx是在現(xiàn)有立式機(jī)柜的背面安裝一些附件，包括一系列有冷卻液體流動(dòng)的管道。有了RDHx冷卻服務(wù)器背后的空氣（廢氣），機(jī)柜本身就可以通過標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)獲得更加有效的冷卻。
該方案允許數(shù)據(jù)中心保留其現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)以較低強(qiáng)度運(yùn)行。RDHx還可以連接傳統(tǒng)的立式機(jī)柜和服務(wù)器，因此無需更換設(shè)備或重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心。此外，許多RDHx還配備了濕度檢測傳感器，以便服務(wù)器在發(fā)生泄漏時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，從而更好地保障操作人員的安全?？偟膩碚f，RDHx方案成本更低，也更容易為許多企業(yè)所接受。
結(jié)論
每個(gè)企業(yè)和數(shù)據(jù)中心都有自己獨(dú)特的需求，因此必須匹配最合適的冷卻方案?？傮w而言，現(xiàn)有的眾冷卻方案都能夠確保新一代系統(tǒng)以最高性能運(yùn)行，同時(shí)降低數(shù)據(jù)中心的總體能耗，通過液冷方法提升服務(wù)器的電源使用效率（PUE）可謂極具吸引力。數(shù)據(jù)中心采用各種液冷技術(shù)可以將PUE降低至1.1到1.25，從而優(yōu)化計(jì)算性能并大幅節(jié)省運(yùn)營成本。
