2023年數(shù)據(jù)中心存儲冷卻最新技術

隨著物聯(lián)網、視頻、人工智能等不斷涌現(xiàn)的數(shù)據(jù)流，預計到2025年我們每天會生成463艾字節(jié)的數(shù)據(jù)，這一點也不奇怪。

我們訪問數(shù)據(jù)和與數(shù)據(jù)交互的方式不斷變化，并將對數(shù)據(jù)的處理和存儲產生真正的影響。預計在短短幾年內，全球數(shù)據(jù)存儲量將超過200ZB，其中一半存儲在云端。

這對超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心及其存儲基礎設施提出了獨特的挑戰(zhàn)。云數(shù)據(jù)中心選擇大容量硬盤驅動器(HDD)來存儲90%的EB數(shù)據(jù)。HDD是經過試驗和測試的技術，通常采用3.5英寸外形尺寸。他們繼續(xù)為數(shù)據(jù)中心運營商提供經濟高效的大規(guī)模存儲。目前的頂級HDD容量為20TB。到本世紀末，這一數(shù)字預計將達到120+ TB，所有這些都是在現(xiàn)有的3.5英寸尺寸下實現(xiàn)的。

這表明需要改進的熱冷卻解決方案。更多的數(shù)據(jù)存儲意味著更多的磁盤旋轉、更高速度的電機、更多的執(zhí)行器，所有這些都意味著更多的電力使用。隨著磁盤功率的增加，它們產生的熱量也會增加。其次，在過去十年中，隨著氦氣被引入硬盤驅動器，性能不僅因磁盤上的阻力減少而得到提高，而且單元現(xiàn)在已被密封。

還需要考慮ESG合規(guī)性。由于數(shù)據(jù)中心消耗的電力占全球電力需求的1%，而冷卻電源占數(shù)據(jù)中心總能耗的35%以上，數(shù)據(jù)中心所有者面臨著減少這種消耗的壓力。

冷卻技術比較

傳統(tǒng)上，數(shù)據(jù)中心環(huán)境使用空氣冷卻技術。使用空氣冷卻方法去除熱量的主要方法是通過設備機箱引入越來越多的氣流。通常，機架后面有一個熱通道，機架前面有一個冷通道配置，通過熱空氣與冷空氣交換來散熱?？諝饫鋮s已被廣泛部署并廣為人知。它也深深植根于世界上幾乎每一個數(shù)據(jù)中心。然而，隨著數(shù)據(jù)量的發(fā)展，空氣冷卻越來越有可能不再能夠為能量密集的it設備確保適當?shù)牟僮鳝h(huán)境。

事實證明，液體冷卻等技術是消除IT設備熱量的更有效方法。例如，精密液體冷卻使少量介電流體在服務器表面循環(huán)，幾乎100%地消除了電子元件產生的熱量。沒有性能限制熱點，沒有前到后的空氣冷卻，也沒有罐解決方案中存在的從下到上的浸泡限制。雖然精密液冷的最初應用是在密封的機箱中冷卻服務器組件，但考慮到HDD的功率需求增加，存儲設備也是一個理想的應用。

高密度存儲需求

對于高密度HDD，傳統(tǒng)的空氣冷卻將空氣從前向后拉過系統(tǒng)。在這種環(huán)境中，通常會發(fā)生的情況是前面的磁盤比后面的磁盤溫度低得多。當冷空氣進入并穿過JBOD設備時，空氣變得更熱。這可能會導致設備正面和背面的光盤之間出現(xiàn)20°C或更高的溫差，具體取決于硬盤驅動器的容量。

對于任何數(shù)據(jù)中心運營商來說，一致性是關鍵。當磁盤前后溫度變化近20°C時，驅動器上的磨損不一致，從而導致不可預測的故障。機架高度的差異也是如此，因為較低的設備往往會消耗來自地磚的較冷氣流。

用于存儲的液體冷卻

雖然任何數(shù)據(jù)中心環(huán)境中總會出現(xiàn)差異和不同的容差，但液體冷卻可以減輕這些差異并提高一致性。研究發(fā)現(xiàn)，精密液體冷卻是一種更有效的HDD機架冷卻方式，結果如下：

● 無論JBOD內的位置如何，所有HDD的溫度變化僅為3°C

● HDD系統(tǒng)可以在高達40°C的機架進水溫度下可靠運行

● 系統(tǒng)級冷卻功率不到總功耗的5%

● 減輕聲學振動問題

雖然一致性是一個關鍵優(yōu)勢，但以更高的水溫冷卻所有磁盤也很重要。這意味著數(shù)據(jù)中心運營商不需要向設備提供冷凍水。減少資源消耗，例如電力、水、空間、可聽到的噪音等，都可以進一步降低總體擁有成本，并提高ESG合規(guī)性，這兩者都是當今數(shù)據(jù)中心運營商的主要優(yōu)勢。

隨著數(shù)據(jù)存儲的需求不斷升級，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心提供商有效冷卻設備所需的解決方案也將不斷升級。事實證明，高密度存儲的液體冷卻是一種可行的替代方案，因為它可以以更一致的溫度冷卻驅動器，并消除風扇振動，從而降低總體終端功耗并提高ESG合規(guī)性。在數(shù)據(jù)中心運營商面臨越來越大的降低能源消耗、提高可持續(xù)性指標的壓力之際，這項技術可能不僅有利于地球，也有利于商業(yè)。

實現(xiàn)存儲系統(tǒng)的創(chuàng)新

如今的硬盤驅動器在設計時就考慮到了強制風冷，因此空氣冷卻在短期內將繼續(xù)發(fā)揮作用是理所當然的?？v觀未來的技術趨勢，不斷增加機架上的風扇功率，并不是一個長期可持續(xù)的解決方案。

數(shù)據(jù)大廳并沒有變得更大，而冷卻機架的成本卻在增加。對更大密度、更大數(shù)據(jù)存儲容量的需求呈指數(shù)級增長。專為精密液體冷卻而設計的存儲將更小，使用更少的貴重材料和組件，性能更快，并且故障更少。在相同的立方空間內提供更具成本效益的HDD存儲解決方案的能力，不僅可以帶來總體擁有成本(TCO)優(yōu)勢，還可以帶來更大的ESG價值。

提高當今技術的效率并消除新的、改變游戲規(guī)則的數(shù)據(jù)存儲方法的限制因素，可以幫助我們應對所面臨的全球挑戰(zhàn)，也是邁向更美好未來的一步。

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