iDataCool


iDataCool to wysokowydajny klaster komputerowy oparty na zmodyfikowanym IBM System x iDataPlex . Klaster pełni funkcję platformy badawczej w zakresie chłodzenia IT ciepłą wodą oraz efektywnego ponownego wykorzystania ciepła odpadowego. Projekt jest realizowany przez wydział fizyki Uniwersytetu w Regensburgu we współpracy z IBM Research and Development Laboratory Böblingen i InvenSor. Jest finansowany przez Niemiecką Fundację Badawczą (DFG), niemiecki kraj związkowy Bawaria i IBM.

Przegląd

Wysokowydajny klaster obliczeniowy iDataCool to projekt badawczy dotyczący chłodzenia gorącą wodą i ponownego wykorzystania energii w centrach danych . Ciepło odpadowe iDataCool jest wykorzystywane do napędzania agregatu adsorpcyjnego , który wytwarza schłodzoną wodę . Projekt realizuje następujące cele:

Klaster iDataCool działa z chłodzeniem gorącą wodą od 2011 roku. W 2012 roku zakończono wsparcie infrastrukturalne dla ponownego wykorzystania energii. Członkowie projektu byli również aktywni w innych projektach superkomputerowych, takich jak QCDOC i QPACE . SuperMUC opiera się na technologii chłodzenia wynalezionej dla QPACE , Aquasar i iDataCool.

Projekt badawczy iDataCool został zaprezentowany na Międzynarodowej Konferencji Superkomputerowej w Lipsku w Niemczech w 2013 roku, co zaowocowało omówieniem go w kilku artykułach.

Cel tła i projektu

Zasilanie i chłodzenie sprzętu IT to główne problemy nowoczesnych centrów danych . Od 1996 roku światowe koszty zasilania i chłodzenia infrastruktury IT wzrosły ponad pięciokrotnie. Tradycyjnie w centrach danych głównym czynnikiem chłodzącym sprzęt IT jest powietrze. Chociaż chłodzenie powietrzem jest proste i elastyczne, ma również pewne wady, np. ograniczoną gęstość upakowania i ograniczone możliwości ponownego wykorzystania energii. Chłodzenie cieczą na bazie wody jako chłodziwa to kolejna opcja. Ponieważ woda ma bardzo dużą pojemność cieplną, duże ilości ciepła można usunąć z systemu przy umiarkowanych prędkościach przepływu, co pozwala na większą gęstość upakowania, co z kolei skutkuje mniejszą powierzchnią podłogi. Chłodzenie cieczą pojawiło się ostatnio ponownie w sektorze komputerów o wysokiej wydajności . Od 2009 roku na liście Green500 najbardziej energooszczędnych superkomputerów dominują konstrukcje chłodzone cieczą.

Jeśli konstrukcja układu chłodzenia cieczą pozwala na wysokie temperatury płynu chłodzącego, można zaoszczędzić energię lub nawet ponownie ją wykorzystać, w zależności od warunków klimatycznych i lokalnej infrastruktury. Na przykład swobodne chłodzenie jest możliwe, jeśli temperatura płynu chłodzącego jest wyższa niż temperatura otoczenia. W takim przypadku można zaoszczędzić energię dla agregatów chłodniczych. Jeśli temperatura płynu chłodzącego jest jeszcze wyższa, ciepło odpadowe ze sprzętu komputerowego można wykorzystać do celów grzewczych lub do napędzania agregatu adsorpcyjnego do wytwarzania wody lodowej. Pierwszą opcję realizuje np. Leibniz-Rechenzentrum w Niemczech, gdzie SuperMUC napędza ogrzewanie centrum danych zimą, odzyskując około 1 MW ze sprzętu komputerowego. Ta ostatnia opcja, która jest celem projektowym iDataCool, wymaga wysokiej jakości ciepła , którą można osiągnąć tylko poprzez bezpośrednie chłodzenie gorącą wodą. Jednym z przykładów bezpośredniego chłodzenia gorącą wodą jest Aquasar w ETH Zürich , który pracuje przy temperaturach płynu chłodzącego około 60°C. Celem iDataCool było osiągnięcie temperatury chłodziwa powyżej 65°C, przy której dostępne na rynku agregaty chłodnicze adsorpcyjne zwykle stają się wydajne, oraz zademonstrowanie długoterminowej stabilności dużej maszyny produkcyjnej w tych warunkach.

Architektura

Instalacja iDataCool na Uniwersytecie w Regensburgu składa się z trzech stojaków IBM System x iDataPlex. Każdy stojak zawiera 72 węzły obliczeniowe. Węzeł obliczeniowy składa się z dwóch Intel Xeon Westmere i jest zorganizowany jako rozproszony system pamięci współdzielonej z 24 GB pamięci DDR3-SDRAM . Przełączane pasmo Infiniband służy do komunikacji między węzłami. Gigabit Ethernet jest używany do dyskowych operacji we/wy, obsługi systemu i monitorowania.

Oryginalny system iDataPlex jest całkowicie chłodzony powietrzem. Powietrze z otoczenia w centrum danych jest zasysane przez perforowane przednie drzwi, a gorące powietrze jest wdmuchiwane z powrotem do centrum danych z tyłu. Komponenty wymagające chłodzenia to zasilacze , przełączniki sieciowe i węzły obliczeniowe. Zasilacze i przełączniki opierają się na wbudowanych wentylatorach, które generują niezbędny przepływ powietrza, podczas gdy bloki wentylatorów służą do wciągania powietrza nad węzłami obliczeniowymi, które są wyposażone w pasywne radiatory .

Wspólnym wysiłkiem grupy fizyki cząstek elementarnych Uniwersytetu w Regensburgu i IBM Research and Development Laboratory Böblingen w Niemczech opracowano rozwiązanie chłodzenia wodnego węzłów obliczeniowych, które całkowicie zastępuje oryginalne wentylatory i radiatory. Procesory są chłodzone specjalnie zaprojektowanymi miedzianymi radiatorami, przez które bezpośrednio przepływa woda. Minimalizuje to różnicę temperatur między rdzeniami obliczeniowymi a chłodziwem. Miedziany rurociąg zapewnia przepływ wody i jest termicznie połączony z pasywnymi radiatorami dla innych komponentów, takich jak pamięć, chipset i konwertery napięcia.

Wszystkie konwersje oryginalnego klastra iDataPlex zostały przeprowadzone na Uniwersytecie w Regensburgu. Nowo opracowane części zostały wyprodukowane w warsztacie mechanicznym wydziału fizyki uniwersytetu. Centrum danych uczelni zostało rozbudowane o infrastrukturę chłodzenia cieczą. Od 2011 roku system pracuje w stabilnym trybie produkcyjnym przy temperaturach płynu chłodzącego do 70°C.

Ponowne wykorzystanie energii

iDataCool pozwala na chłodzenie gorącą wodą o temperaturze do 70°C. Ciepło odpadowe iDataCool napędza niskotemperaturowy agregat adsorpcyjny (LTC 09 firmy InvenSor), który działa wydajnie już w temperaturach około 65°C. Agregat wytwarza schłodzoną wodę , która jest używana do chłodzenia innych urządzeń obliczeniowych w centrum danych. Instalacja została zakończona latem 2012 roku.

Zobacz też

  1. ^ a b c N. Meyer i in., iDataCool: HPC z chłodzeniem gorącą wodą i ponownym wykorzystaniem energii , notatki z wykładów z informatyki 7905 (2013) 383
  2. ^ B. Michel i in., Aquasar: Der Weg zu optimum effizienten Rechenzentren [ stały martwy link ] , 2011
  3. ^ IEEE Spectrum, Nowa technologia zapewnia chłodzenie centrów danych w ciepłym klimacie , 26 czerwca 2013 r.
  4. ^ R718.com, Agregat adsorpcyjny napędzany ciepłem odpadowym chłodzi centrum obliczeniowe , 30 lipca 2013 r.
  5. ^ IDC, Worldwide Server Research, 2009
  6. ^ N. Meyer i in., Wymagania dotyczące infrastruktury centrum danych , europejski projekt Exascale DEEP , 2012
  7. ^ Lista Green500, http://www.green500.org/ Zarchiwizowane 26.08.2016 w Wayback Machine
  8. ^ System IBM x iDataPlex dx360 M3, http://www-03.ibm.com/systems/x/hardware/rack/dx360m3/index.html
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=IDataCool&oldid=1027335537 ”