Провайдер облачных услуг Civo сообщил о сотрудничестве с компанией Heata с целью обеспечения горячей водой домов в Великобритании за счёт отвода тепла от размещённых локально серверов, подключённых к системам отопления. Heata позиционирует себя как разработчик инновационной экологически чистой распределённой вычислительной сети, которая использует «мусорное» тепло, генерируемое при обработке вычислительных нагрузок, для нагрева воды.

Компании планируют запустить совместный пилотный проект, в рамках которого клиентам Civo будет предоставлена возможность опробовать облачные нагрузки в сети Heata. Компании заявили, что это позволит клиентам Civo обеспечить тех, кто столкнулся с нехваткой топлива, бесплатной горячей водой.

Источник изображения: Heata

Компактные серверы Heata (36 × 28 см) устанавливаются на внутридомовых бойлерах. Заказчики платят Heata за обработку своих облачных нагрузок на этих серверах (в пакетном режиме), а отводимое от них тепло используется для нагрева воды в бойлере. Работа системы увязана с существующими системами отопления. Бойлеры были протестированы в сотрудничестве с British Gas. Один такой блок позволяет сократить выбросы углекислого газа на 1 т в год.

В настоящее время Heata вместе с Innovate UK занимается определением домов, где будет установлено вычислительное оборудование. Концепция «цифровых бойлеров» не нова. Наиболее известна такими решениями компания Qarnot из Франции, которая недавно привлекла €35 млн инвестиций. А вот компания Nerdalize, занимавшаяся производством «вычислительных» радиаторов, обанкротилась в 2019 году.

Французская компания Qarnot предоставляет услуги высокопроизводительных вычислений компаниям вроде Adobe, Societe Generale, Illumination и Fix Studio. Изюминкой её деятельности является акцент на использовании тепла серверов в разных целях — на этот раз его применили для приготовления ужина.

Фото: Clément Pellegrini/LinkedIn

Вычислительные кластеры Qarnot OBx, по данным компании, позволяют использовать до 96 % выделяемого серверами тепла для нагрева, например, воды. Один из них и использовала Qarnot, подойдя к вопросу использования тепла с кулинарной изобретательностью. Так, в ёмкости c циркулирующей горячей водой появились утка, говядина и лосось. Чтобы охлаждающая жидкость не превратилась в бульон, продукты разместили в вакуумированной упаковке.

Пока система занималась 3D-рендерингом, температура в ёмкости поддерживалась на уровне +55 °C. Этого вполне достаточно, чтобы использовать французскую технологию приготовления мяса sous vide — она предусматривает приготовление блюд при относительно невысоких температурах. Правда, процесс приготовления в этом случае затягивается. Разумеется, в данном случае речь идёт лишь о демонстрации возможностей решений Qarnot.

Компания активно продаёт отработанное тепло, но оно обычно применяется более традиционными способами, преимущественно для отопления жилых и коммерческих зданий. По словам технического директора компании, её решения снижают энергозатраты на отопление на 65 %, а сопутствующие выбросы углерода — на 81 %. В 2018 году компания представила «криптообогреватели», представляющие собой комбинацию вычислительного устройства и обогревателя для дома, а в 2020 году предложила отапливать дома с помощью б/у серверов.

Компания OVHcloud, европейский поставщик облачных услуг, сообщила о разработке системы гибридного иммерсионного (погружного) охлаждения серверов в центрах обработки данных (ЦОД). Технология призвана повысить эффективность расхода электроэнергии и высвободить площади, занимаемые традиционным оборудованием.

Суть метода сводится к использованию двух типов СЖО. На центральных процессорах и ускорителях монтируются стандартные водоблоки, которые образуют отдельный контур. При этом всё шасси целиком вместе с теплообменником помещают в резервуар со специальной нелетучей диэлектрической углеводородной жидкостью. Для каждого сервера применяется собственный резервуар, что, по словам создателей, обеспечивает хорошую масштабируемость, гибкость развёртывания и удобство мониторинга.

Изображения: OVHcloud

Для системы предусмотрено применение трёхуровневой стойки библиотечного типа с возможностью монтажа 48 серверов формата 1U или 24 серверов стандарта 2U. Сами стойки имеют пассивный дизайн, то есть не содержат ни помп, ни вентиляторов, а значит, не затрачивают энергию на охлаждение. Потребление электроэнергии и капитальные затраты дополнительно снижаются за счёт исключения системы испарительного охлаждения в ЦОД, расположенных в регионах с температурой окружающего воздуха ниже +43 °С.

Утверждается, что новое решение позволяет сократить энергетические затраты дата-центра на охлаждение на 20,7 % по сравнению с обычным жидкостным охлаждением. Энергопотребление серверов снижается на 20 % в год по сравнению с воздушными системами охлаждения. Частичный коэффициент PUE (pPUE) заявлен на отметке 1,004, а коэффициент WUE — 0 для климатических зон с температурой окружающего воздуха ниже +43 °С. Отметим, что похожую систему охлаждения ранее представила Iceotope.

Как сообщает DataCenter Dynamics, американская продовольственная компания Cargill разработала жидкость NatureCool 2000 для погружных СЖО, которая является более экологичной альтернативой для составов, полученных в результате перегонки углеводородов, поскольку на 90 % состоит из растительных масел. Разработчики подчёркивают, что, поскольку она получена из растений с естественным образом «связанным» углеродом, её можно назвать углеродно-нейтральной. Кроме того, новинка является биоразлагаемой.

Источник изображения: Robert Anderson/unsplash.com

При этом показатели NatureCool 2000 не только не уступают самым передовым синтетическим альтернативам, но и превосходят их по теплоотдаче на 10 %. Кроме того, жидкость соответствует всем необходимым стандартам безопасности. В частности, говорится о том, что температура вспышки составляет 325°C, а сама жидкость гаснет после устранения источника высокой температуры, тогда как традиционные синтетические жидкости в этом случае могут продолжать гореть.

Источник: Cargill

Известно, что Cargill уже присоединилась к инициативе Open Compute Project, причём члены команды продовольственной компании принимают активное участие в развитии спецификаций погружных СЖО. Cargill постепенно осваивает нишу продуктов для ЦОД, хотя пока подобный профиль деятельности не является основным для компании.

Группа компаний РСК, ведущий российский разработчик суперкомпьютеров и систем для высокопроизводительных вычислений (HPC), дата-центров, облачных платформ и систем хранения данных (СХД) показала на выставке Иннопром-2022 обновлённую версию своей платформы для автономных периферийных вычислений, которая позволяет оперативно, в течение часа силами двух человек, развернуть HPC-кластер практически в любом месте.

«РСК Мобильный ЦОД»

Решение упаковано в несколько контейнеров (0,7 × 0,7 × 1,1 м), которые можно транспортировать независимо друг от друга и собирать уже на месте. Один контейнер вмещает собственно вычислительную часть, второй — полностью интегрированный модуль распределения теплоносителя с узлом управления, а третий, опциональный — ИБП с инвертором. Дополняет их компактный внешний модуль охлаждения. Вся система имеет весьма солидный запас по возможности отвода тепла — до 60 кВт.

Правда, сейчас столько и не требуется. Вычислительный блок фактически является уменьшенной копией платформы «РСК Торнадо»: 2 колонны по 10 слотов. Поэтому мобильная платформа позволяет совмещать в одной системе серверы «Торнадо» с процессорами x86-64 (AMD EPYC и Intel Xeon) и «Эльбрус» (сейчас 8С/8СВ, в перспективе 16С) с любым уровнем TDP, GPGPU-серверы (по два PCIe-ускорителя на сервер, без ограничений по TDP) и серверы хранения (до 12 × M.2 All-Flash).

В текущем варианте платформы каждый слот рассчитан на 2 кВт тепловой нагрузки (и столько же по питанию), хотя нынешние серверы укладываются в среднем в 700–800 Вт, а серверы следующего поколения потребуют чуть больше 1 кВт. Подсистема питания имеет два домена, по одному на колонну, и требует однофазный ввод AC 230 В/50 Гц, хотя фактически может работать в диапазоне 105–280 В. Запитать систему можно от генератора, а подстраховать — ИБП. Но возможно и специсполнение с поддержкой 48 В DC.

Сервер «РСК Торнадо» с «Эльбрус-8СВ»

Сетевая подсистема может быть представлена ToR-коммутаторами как двойной (на обе колонны) ширины, так и одиночной. В том числе есть варианты с жидкостным охлаждением. Доступен даже InfiniBand — у Mellanox есть коммутаторы в подходящем форм-факторе, рассчитанные на промышленное применение. Также предоставляется 1 GbE-коммутатор для развёртывания служебной сети.

Самая интересная часть — это охлаждение. Как и в «большой» версии платформы здесь используется фирменная СЖО, которая покрывает все компоненты серверов, так что вычислительная часть не требует активного воздушного охлаждения и способна работать даже с закрытыми крышками контейнера. Защиты по какому-либо классу IP в стандартном варианте не предусмотрено, но опять-таки по заказу возможно специсполнение.

СЖО всё так же поддерживает охлаждение горячей водой, причём на всех компонентах температура не превышает +45 °C. Для запуска вычислительного модуля необходимо, чтобы он находился в помещении с плюсовой температурой и чтобы не было образования конденсата. А вот внешний контур охлаждения менее прихотлив и способен работать при температурах от -65 °C. Верхний же предел — не менее +40 °C. Требования по питанию у него те же, что и у серверов.

«РСК Мобильный ЦОД»

Узел управления автоматически отслеживает и регулирует параметры всех компонентов системы во время запуска и работы. По умолчанию используется сценарий защиты оборудования, так что при неблагоприятных условиях серверы могут выключаться. Но возможны и другие сценарии, например, «работа до последнего», когда потеря данных оказывается дороже потери оборудования.

Управляется мобильная платформа фирменной системой оркестрации «РСК БазИС», которая позволяет задействовать все возможности компонуемой, программно определяемой инфраструктуры, в том числе для реализации HCI-платформы. «РСК БазИС» предлагает GUI, CLI, открытые API и SDK для интеграции с другими приложениями. Таким образом, заказчик получает полностью интегрированное программно-аппаратное решение, готовое к быстрому развёртыванию и использованию.

Изначально платформа создавалась для нужд добывающего сектора, но этой сферой её возможности не ограничиваются. Она также подходит для научных экспедиций и промышленных предприятий (срочная обработка больших массивов данных), медиасферы и обслуживания массовых мероприятий (рендеринг, стриминг с множества камер) и т.д. В общем, везде, где на время требуется действительно мощная, но компактная и удобная в доставке, развёртывании и эксплуатации вычислительная платформа.

LiquidStack, дочернее предприятие BitFury, специализирующееся на разработке иммерсионных СЖО, и Microsoft продемонстрировали на OCP Global Summit стандартизированное решение с двухфазным погружным жидкостным охлаждением. Демо-серверы Wiwynn, разработанные в соответствии со спецификациями OCP Open Accelerator Infrastructure (OAI), были погружены в бак LiquidStack DataTank 4U, способный отводить порядка 3 кВт/1U (эквивалент 126 кВт на стойку).

LiquidStack сообщила, что она впервые оптимизировала серверы OCP OAI для охлаждения путем погружения в жидкость. По словам компании, её двухфазные иммерсионные СЖО DataTank предоставляют наиболее эффективное решение, которое требует немного пространства и потребляет меньше энергии, чем другие системы охлаждения, и вместе с тем повышает плотность размещения компонентов и их производительность.

Фото: LiquidStack

В демо-серверах использовались ИИ-ускорители Intel Habana Gaudi, погружённые в жидкий диэлектрик (от 3M) с низкой температурой кипения, который наиболее эффективно отводит тепло благодаря фазовому переходу. Данное решение должно помочь достижению показателя PUE в пределах от 1,02 до 1,03, поскольку оно практически не потребляет энергию. LiquidStack утверждает, что у её СЖО эффективность теплоотвода примерно в 16 раз выше, чем у типичных систем воздушного охлаждения.

Фото: LiquidStack

По мнению компании, системы высокопроизводительных вычислений (HPC) уже сейчас слишком энергоёмки, чтобы их можно было охлаждать воздухом. Поэтому следует использовать платы, специально предназначенные для жидкостного охлаждения, а не пытаться адаптировать те, что были созданы с расчётом на воздушные системы — при использовании СЖО вычислительная инфраструктура может занимать на 60% меньше места.

Изображение: Microsoft

LiquidStack и Wiwynn являются партнёрами. В апреле Wiwynn инвестировала в LiquidStack $10 млн. Также Wiwynn протестировала серверы с погружным жидкостным охлаждением в центре обработки данных Microsoft Azure в Куинси (штат Вашингтон). Microsoft, как и другие гиперскейлеры, уже некоторое время изучает возможности иммерсионных СЖО.

Выгоды от использования жидкостного охлаждения очевидны. Оно открывает путь к более плотному размещению вычислительных узлов, и сама эффективность охлаждения существенно выше. Но существуют у таких систем и серьезные недостатки.

Главной опасностью систем СЖО является возможность протечки теплоносителя. Такой сценарий может вывести из строя весьма дорогостоящее оборудование. Компания Chilldyne утверждает, что данную проблему ей удалось решить, и демонстрирует на SC19 систему охлаждения Cool-Flo с «отрицательным давлением».

Принципиальная схема Chilldyne Cool-Flo. Обратите внимание на направление движения жидкости

Главный принцип можно сравнить с вентилятором, работающим не на обдув, а на откачку воздуха из корпуса системы. Если в классическом контуре СЖО насосы нагнетают холодную жидкость в водоблоки, то насосы Cool-Flo, напротив, откачивают горячую. Если герметичность контура будет нарушена, то произойдёт не классический «залив» системной платы, а наоборот, вся жидкость будет выкачана, и вслед за ней в систему попадет воздух.

Модуль распределения теплоносителя (CDU) Cool-Flo

В таком сценарии возможен простой, но не повреждение драгоценного оборудования, поскольку контакт с жидкостью практически исключён. К тому же, сама вероятность разгерметизации серьёзно уменьшена из-за «отрицательного давления», снижающего механическую нагрузку на элементы контура. Давление в нем составляет менее 1 атмосферы, что исключает выдавливание жидкости наружу.

Двухпроцессорное лезвие Xeon Scalable с водоблоками Cool-Flo

Из прочих преимуществ системы Cool-Flo можно назвать низкую стоимость развёртывания и совместимость с существующей инфраструктурой воздушного охлаждения. Серьёзные монтажные работы с привлечением сторонних специалистов требуются только для установки CDU (системы распределения теплоносителя) и внешней башни-градирни, а монтаж стоек и серверов может осуществляться техническим персоналом ЦОД.

Комплект водоблоков Cool-Flo для процессоров Intel в исполнении LGA2011-3. Справа ‒ разъём No-Drip

Технически же в качестве водоблоков Cool-Flo может использовать модернизированные радиаторы воздушного охлаждения ЦП либо версии с теплоотводной пластиной; последний вариант идеально подходит для плотного размещения ускорителей на базе GPU и других чипов с высоким уровнем тепловыделения. В первом случае вентиляторы серверов могут работать на пониженной скорости, создавая дополнительный обдув элементов системы.

Графический ускоритель с дополнительной пластиной охлаждения. Ни одной протечки на более чем 6 тысяч плат

На выставке SC19 Chilldyne продемонстрировала как OEM-комплекты для процессоров Xeon, так и варианты для ускорителей AMD Radeon и NVIDIA Tesla. Переделка сервера, по сути, заключается в установке водоблоков и специальной заглушки с фирменным разъёмом No-Drip, напоминающим двухконтактную силовую розетку и допускающим «горячее» подключение или отключение сервера от главного контура системы.

Стойка с ускорителями, оснащённая системой Cool-Flo

Система распределения теплоносителя Cool-Flo CDU300 выполнена в виде стандартного шкафа, имеющего на передней панели экран с сенсорным управлением. Она рассчитана на температуру жидкости в районе 15‒30 градусов и при разнице температур 15 градусов способна отвести 300 киловатт тепла. Производительность водяных насосов составляет 300 литров в минуту при давлении в главном контуре менее 0,5 атмосфер.

Комплект Cool-Flo для Radeon Fury X. Охлаждается не только GPU, но и силовая часть

Предусмотрена полная система мониторинга (включая контроль качества теплоносителя) и удалённого управления, один шкаф может обслуживать до шести контуров охлаждения. Имеется возможность резервирования: резервный модуль CDU находится в активном режиме, но потребляет минимум энергии, а при необходимости мгновенно включается в работу.

Компания-разработчик считает, что при использовании Cool-Flo в ЦОД можно избавиться от так называемых «горячих рядов», снизить затраты на вентиляцию и кондиционирование воздуха практически до нуля и на 75% снизить мощность, потребляемую вентиляторами серверов. Chilldyne оценивает стоимость 1 мегаватта охлаждения в $580 тысяч, в то время как классическая воздушная реализация может обойтись более чем в $1,2 миллиона.

За четыре года эксплуатации ЦОД, оснащённого системой Cool-Flo экономия может составить почти $100 тысяч, и это не считая вышеупомянутых сниженных затрат на оснащение. С учётом пониженного риска повреждения оборудования в результате возможных протечек выигрыш может быть даже более серьёзным.