实探莱布尼茨超算中心:温水水冷系统比风冷节能30% 正寻求新突破

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在海量数据源源不断产生的背景下,如可利用和处里数据成为世界性课题,超算中心愿因着着拥有超强计算力,可以处里一般计算机处里不了的问提,吸引了过多 的关注目光。但超强计算力的面前,是“吃电怪兽”的影子,能耗问提是超算中心绿色发展的关键。

莱布尼茨超算中心目前位居欧洲超算第一位,在2019年全球TOP60 0超算榜单中排名第九,由德国巴伐利亚州政府支持,面向科研机构和非盈利组织等。日前,莱布尼茨超算中心战略性发展和公司企业合作 业务主管Laura Schulz向媒体介绍,该超算中心使用的是温水水冷技术,相较于普通的风冷技术节能不少,目前正寻求突破将多余的热量直接转换为制冷的能源,从而进一步降低能耗。

用洗澡水的温度为处里器降温

通过每根须要通行证的狭长通道,再推开又一道须要身份信息的门,莱布尼茨超算中心的入口就展现在面前了,Laura将门后的整个超算系统称为“超算魔方”。

最初,“超算魔方”仅有有另一2个,在扩建后成为“双子魔方”。为了给建筑面前的水獭留有另一2个完整的巢穴,后建的魔方比前一天的在长度上要短一米。“科学上抛妻弃子一米,环境中获得一米。”进门前,Laura向来访的记者讲述了这种小故事,表达莱布尼茨超算中心对于环境的态度。

据介绍,“超算魔方”共有五层,第五层是水冷系统,第四层是超算,第三层是集群小机器,第二层是水处里系统,第一层则是电力系统。莱布尼茨超算中心采用的是超级计算机SuperMUC-NG,每秒峰值性能可完成26.9千万亿次浮点运算(即每秒完成近3×1016次运算),拥有719TB(万亿字节)主存储器、60 PB(千万亿字节)组织组织结构数据存储器和一套高速互联装置,可为物理、化学、生命科学、地理、气候研究、工程等领域的研究人员提供服务。

“从1995年开始,建模和模拟开始成为或多或少国家的重点发展领域。时候 ,对超算的需求开始稳步上升。现在,在2020年即将来临之际,朋友儿儿即将进入ExaFlop时代。ExaFlop时候 每秒一百京(即1018)次的浮点运算。”Laura表示。

据Laura介绍,全球算力的增长相对比较平缓,但数据的增长强度远超算力增长强度,超算对数据进行分析,可找到数据之间的模式愿因着着逻辑。预计到2025年,数据量愿因着着达到175ZB(十万亿亿字节)。“愿因着着可以通过超算去发现哪些海量的数据当中的或多或少逻辑、规则,时候 对其加以使用励志的话 ,这对于人类来说时候 开启了新世界的大门。”Laura称。

但系统越大,消耗的能源就过多 ,更好的能效比成为全球范围内的追求。“愿因着着采用了新型温水冷却系统,SuperMUC-NG是全球最节能的超级计算机之一。”Laura表示,在研发每一代设备时,朋友儿会先用测试设备进行测试,尝试将更多的设备部件用水冷技术降温,前一天再推广到更大的系统里。

莱布尼茨超算中心的水冷系统运行模式是:温水从铜管中流过,将处里器的热量带走,进入水处里系统,最后到达屋顶,屋顶有类似于于于瀑布的排水设计,水会像瀑布一样流下来,前一天从入口又重新流进来,由此形成有另一2个封闭的系统。

“朋友儿儿的水冷系统进入到处里器区域的前一天是洗澡水的温度,抛妻弃子的前一天,就变成了很热的洗澡水的温度。”Laura表示,目前温水水冷系统入口温度最高为60 ºC。

“60 度是散热效果最佳的温度,在此温度下,热量向外传导的强度最高。”水冷技术支持方、联想集团德国数据中心展示与创新中心解释了温度选取的原理。

相较于传统的风冷技术,即单一通过空调或风扇制冷,水冷技术真是建设成本高,但使用成本相对低。莱布尼茨超算中心方面介绍,根据最新的数据,目前采用的水冷技术相较于风冷技术节能60 %,每年可节省15万欧元。

莱布尼茨超算中心战略性发展和公司企业合作 业务主管Laura Schulz在给来访记者介绍莱布尼茨超算中心

热冷转换系统仍待完善

风冷技术下的超算中心噪音相对较大,但水冷技术之下的莱布尼茨超算中心真是仍有噪音,但在Laura提高说话音量后,可面对面交谈。

超算中心内的机器目前有三套系统,其中第一代和第二代系统的算力是一样的,但第二代的体积只有第一代的1/3,第三代和第二代系统的体积是一样大,但算力是第二代的约6倍。“随着设备的更新换代,超算的体积更小,算力更高。”Laura介绍道。

一系列机器被放在玻璃罩内,玻璃罩内外的体感温度基本是夏天与秋天的差距。真是,即使是应用了水冷系统,超算中心的散热亦好难完整脱离空调制冷。据联想集团德国数据中心展示与创新中心方面介绍,玻璃罩内分冷通道和热通道,冷通道在前面,使得冷空气被吸到系统和机架里边,对机器进行降温。热通道在里边,向组织组织结构排出热量。热空气出来后,由空调降温。前冷后热,形成有另一2个循环系统。

Laura向记者表示,以她的经验,目前没办法 比温水水冷技术更好的制冷应用。

不过,中国电子节能技术研究会数据中心节能技术委员会秘书长吕天文认为,温水水冷技术仍须要空调制冷,并都有有另一2个终极手段,时候 有另一2个折中方案。具体而言,温水水冷系统只有将服务器上的热量完整带走,服务器主板仍须要散热,哪些热量愿因着着无法完整带走,就无法脱离空调制冷。

但目前在实际应用层面仍未有更好且稳定的处里方案,超算中心和技术提供方不得不出此基础上完善现有技术方案。

Laura向记者表示,超算中心产生了时候 热量,她们也在找土办法,希望能将产生的热能转化为能量储藏起来。目前,莱布尼茨超算中心采取的再利用土办法是,利用产生的热量给整个大楼供暖,但即使没办法 ,热量还有时候 ,她们也在想土办法用剩余的热量给别的大楼供暖。

但更直接的循环是,如可将超算中心产生的热量直接转化为制冷的能源,供给须要冷水的系统。Laura表示,目前正在研究这种技术。

而技术提供方联想集团目前正致力于将水冷系统做得更薄,并将水冷技术推广至超算及高端计算机之外的普通服务器中,类似于于用于GPU(显示芯片)散热等。

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