Bạn chịu trách nhiệm duy trì hoạt động ổn định của hàng nghìn máy chủ, và mối đe dọa lớn nhất đối với thời gian hoạt động không phải là các cuộc tấn công mạng hay sự cố mất điện – mà là nhiệt độ. Các trung tâm dữ liệu hiện đại tạo ra lượng nhiệt năng khổng lồ, với các giá đỡ máy chủ tạo ra mật độ nhiệt có thể vượt quá 20 kilowatt mỗi giá đỡ. Nếu không có các chiến lược làm mát hiệu quả, thiết bị sẽ hỏng, hiệu suất dễ dàng bị suy giảm, và bạn sẽ phải đối mặt với thời gian ngừng hoạt động tốn kém ảnh hưởng đến toàn bộ tổ chức của mình.
Thách thức rất rõ ràng: Làm thế nào để duy trì nhiệt độ ổn định trong khi vẫn kiểm soát được chi phí năng lượng, vốn có thể chiếm tới 40% hoặc hơn tổng chi phí vận hành?
Câu trả lời cho câu hỏi này không phải lúc nào cũng đơn giản như bạn mong muốn, nhưng đây là một vài lựa chọn:
1. Hệ thống ngăn cách hành lang nóng/hành lang lạnh
Nền tảng của việc làm mát trung tâm dữ liệu hiệu quả bắt đầu từ cách bạn bố trí thiết bị. Phân vùng lối đi nóng/lạnh Hệ thống này tạo ra sự phân tách vật lý giữa luồng khí lạnh được cung cấp cho máy chủ và luồng khí nóng được thải ra từ chúng. Bạn bố trí các giá đỡ máy chủ theo các hàng xen kẽ, với các lối đi dành cho khí lạnh hướng về phía trước của máy chủ và các lối đi dành cho khí nóng ở phía sau.
Tiếp tục phát triển ý tưởng này, bạn có thể triển khai các hệ thống ngăn cách hoàn toàn bằng cách sử dụng cửa, rèm hoặc tấm chắn để bịt kín hoàn toàn các lối đi nóng hoặc lạnh. Việc ngăn cách lối đi lạnh giúp cách ly nguồn cung cấp làm mát khỏi phần còn lại của trung tâm dữ liệu, đảm bảo không khí lạnh đến được các cửa hút gió của thiết bị một cách hiệu quả. Việc ngăn cách lối đi nóng thu giữ không khí thải nóng trước khi nó trộn lẫn với phần còn lại của cơ sở, giúp việc loại bỏ nhiệt đó ra khỏi tòa nhà dễ dàng hơn.
Hiệu quả đạt được nhờ việc cách ly đúng cách là rất đáng kể. Bạn giảm thiểu sự trộn lẫn giữa không khí nóng và lạnh, giúp hệ thống làm mát không phải hoạt động quá sức. Các thiết bị điều hòa không khí phòng máy tính (CRAC) hoạt động hiệu quả hơn khi không phải đối phó với các điểm nóng và điểm lạnh khác nhau trong toàn bộ cơ sở. Bạn cũng có thể tăng nhiệt độ cài đặt làm mát. (Nhiều trung tâm dữ liệu được cách ly hoạt động thành công ở nhiệt độ từ 75 đến 80 độ F thay vì mức truyền thống từ 68 đến 72 độ F, giúp giảm tiêu thụ năng lượng làm mát từ 20-30%).
2. Giải pháp làm mát bằng chất lỏng
Khi mật độ máy chủ tiếp tục tăng, làm mát bằng không khí đạt đến giới hạn thực tế. Bạn đang phải đối phó với các chip tạo ra nhiều nhiệt hơn trong không gian nhỏ hơn so với khả năng tản nhiệt hiệu quả của không khí. Làm mát bằng chất lỏng truyền nhiệt hiệu quả hơn nhiều so với không khí – ví dụ, nước có khả năng giữ nhiệt gấp khoảng 3,500 lần so với không khí theo thể tích.
- Hệ thống làm mát bằng chất lỏng trực tiếp lên chip sử dụng các tấm làm mát được gắn trực tiếp lên bộ xử lý và các linh kiện tỏa nhiệt cao khác. Chất lỏng chảy qua các tấm này, hấp thụ nhiệt tại nguồn trước khi mang nhiệt đi để làm mát và tuần hoàn lại. Bạn sẽ giảm đáng kể tải nhiệt cho các hệ thống làm mát bằng không khí ở cấp độ phòng, và có thể xử lý mật độ rack từ 50 kilowatt trở lên, điều không thể thực hiện được chỉ với làm mát bằng không khí.
- Bộ trao đổi nhiệt gắn ở cửa sau cung cấp một giải pháp làm mát bằng chất lỏng ít xâm lấn hơn. Bạn thay thế các cửa tủ rack tiêu chuẩn bằng các bộ trao đổi nhiệt để làm mát luồng khí thải nóng từ máy chủ khi nó thoát ra khỏi tủ rack. Phương pháp này hoạt động với cấu hình máy chủ hiện có của bạn và không yêu cầu sửa đổi từng máy chủ riêng lẻ, giúp việc triển khai dễ dàng hơn trong các cơ sở đã được thiết lập.
- Làm mát bằng cách ngâm là một trong những chiến lược làm mát bằng chất lỏng mạnh mẽ nhất. Bạn ngâm toàn bộ máy chủ vào chất lỏng điện môi không dẫn điện. Chất lỏng hấp thụ nhiệt trực tiếp từ tất cả các thành phần, cung cấp khả năng truyền nhiệt hiệu quả nhất có thể. Mặc dù làm mát bằng cách ngâm đòi hỏi cơ sở hạ tầng chuyên dụng và máy chủ được thiết kế riêng, nhưng nó cho phép mật độ cao nhất có thể và gần như loại bỏ nhu cầu sử dụng các hệ thống làm mát bằng không khí truyền thống.
Thách thức của hệ thống làm mát bằng chất lỏng là độ phức tạp cao hơn và chi phí ban đầu lớn hơn. Bạn sẽ phải bổ sung thêm cơ sở hạ tầng đường ống, máy bơm và các yêu cầu bảo trì mới cho cơ sở của mình. Tuy nhiên, miễn là bạn làm việc với một... nhà cung cấp giải pháp làm mát trung tâm dữ liệu tùy chỉnh Nếu bạn có khả năng phát triển một hệ thống mô-đun phù hợp với môi trường cụ thể của mình, thì mọi chuyện sẽ ổn thôi.
3. Làm mát miễn phí với chế độ tiết kiệm năng lượng
Tại sao phải trả tiền để làm mát không khí bằng máy móc khi điều kiện bên ngoài có thể làm điều đó thay bạn? Máy tiết kiệm Cho phép bạn sử dụng không khí bên ngoài để làm mát trung tâm dữ liệu khi nhiệt độ môi trường đủ thấp, giúp giảm đáng kể hoặc loại bỏ năng lượng cần thiết cho việc làm mát bằng máy móc trong những tháng lạnh hoặc ở vùng khí hậu ôn hòa.
- Bộ trao đổi nhiệt không khí (air-side economizer) đưa không khí ngoài trời đã được lọc trực tiếp vào trung tâm dữ liệu của bạn khi nhiệt độ ngoài trời giảm xuống dưới mức cài đặt. Bạn đang sử dụng khả năng làm mát tự nhiên thay vì vận hành máy làm lạnh và máy nén. Ở nhiều vùng khí hậu, bạn có thể vận hành ở chế độ trao đổi nhiệt trong khoảng 30-70% thời gian trong năm, giúp giảm đáng kể chi phí làm mát trong những khoảng thời gian đó.
- Hệ thống tiết kiệm năng lượng bằng nước sử dụng tháp giải nhiệt hoặc bộ làm mát khô để tạo ra nước lạnh mà không cần vận hành máy làm lạnh khi điều kiện cho phép. Ngay cả khi nhiệt độ ngoài trời không đủ lạnh để làm mát hoàn toàn bằng phương pháp tự nhiên, hệ thống tiết kiệm năng lượng bằng nước vẫn giảm tải cho máy làm lạnh, giúp giảm tiêu thụ năng lượng so với làm mát hoàn toàn bằng cơ học.
Hiệu quả của các thiết bị tiết kiệm năng lượng phụ thuộc rất nhiều vào vị trí địa lý. Các cơ sở ở những vùng khí hậu mát mẻ như Tây Bắc Thái Bình Dương hoặc các vùng Bắc Âu có thể tận dụng các thiết bị này quanh năm, trong khi những nơi nóng ẩm sẽ thấy lợi ích hạn chế hơn.
Tìm ra chiến lược phù hợp
Rất hiếm khi một công ty tìm được một giải pháp làm mát duy nhất cho trung tâm dữ liệu lớn. Trong hầu hết các trường hợp, cần phải kết hợp nhiều phương pháp khác nhau để phù hợp với những đặc thù riêng của môi trường cụ thể.
Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn một số ý tưởng về các chiến lược hiệu quả để bạn có thể bắt đầu xây dựng phương pháp tiếp cận đúng đắn.
