眾所周知，數(shù)據(jù)中心運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為保障數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商與企業(yè)都會(huì)采用冷卻技術(shù)給數(shù)據(jù)中心降溫。本文將簡(jiǎn)要回顧和分析下數(shù)據(jù)中心發(fā)展各個(gè)時(shí)期的制冷技術(shù)應(yīng)用，并展望了未來數(shù)據(jù)中心的發(fā)展方向。
一年中最熱的時(shí)節(jié)已經(jīng)到來，很多事物都在經(jīng)受高溫的磨練，就連瑞典北部北極圈和北臨北冰洋的西伯利亞部分地區(qū)，氣溫也一度達(dá)到30多度。
接受烈日考驗(yàn)的不只有生物，還有各種各樣的非生物工具。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算時(shí)代的到來，海量數(shù)據(jù)涌入我們的生活。這個(gè)時(shí)代，數(shù)據(jù)對(duì)于我們來說像是“石油”，成為企業(yè)最為寶貴的財(cái)富，而數(shù)據(jù)中心作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與交互的基礎(chǔ)設(shè)施，其重要性日益凸顯。
數(shù)據(jù)中心一般是一個(gè)大型倉(cāng)庫(kù)，主要存放服務(wù)器和其它聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，這些設(shè)備保存著互聯(lián)網(wǎng)上的大部分?jǐn)?shù)據(jù)的同時(shí)，也為云計(jì)算提供必須的計(jì)算力?？梢粤舷耄瑪?shù)據(jù)中心會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，據(jù)悉，其能量使用密度超過一棟普通辦公大樓百倍以上。
數(shù)據(jù)中心和設(shè)備內(nèi)部的熱負(fù)載必須得到有效管理，為了給數(shù)據(jù)中心降溫，各數(shù)據(jù)中心紛紛采取各種措施。那么，時(shí)至今日，數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)有哪些發(fā)展？哪些冷卻方式最受廠商青睞？
自然冷卻，即僅使用外部空氣溫度與設(shè)備之間的溫差給設(shè)備降溫，算得上是數(shù)據(jù)中心最早的冷卻方案之一，但這種冷卻方法受地區(qū)限制，因此數(shù)據(jù)中心通常會(huì)使用某種形式的空調(diào)設(shè)備來冷卻IT設(shè)備。
用于數(shù)據(jù)中心降溫的空調(diào)設(shè)備也經(jīng)歷了一段時(shí)間的發(fā)展，從早期的普通空調(diào)到70年代的精密空調(diào)，風(fēng)冷因成本較低一直發(fā)展較快，但隨著設(shè)備的不斷增加，服務(wù)器越發(fā)的密集，風(fēng)冷也逐漸不能滿足冷卻需求，而可用性、綠色節(jié)能、動(dòng)態(tài)冷卻成為了主要的創(chuàng)新方向，其中液冷技術(shù)因?yàn)橥怀龅男阅苁艿奖姸鄰S商的青睞。
液冷，是指通過液體來替代空氣，把CPU、內(nèi)存條、芯片組、擴(kuò)展卡等器件在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量帶走。根據(jù)目前技術(shù)研究的進(jìn)程，將液冷分類為了水冷和冷媒冷卻，可用冷媒包括水、礦物油、電子氟化液等。按照冷卻原理，又將液冷分為了冷板式液冷（間接式冷卻）和浸沒式液冷（直接式冷卻）兩種系統(tǒng)模式。
如果說之前的風(fēng)冷是讓服務(wù)器吹風(fēng)扇，那么液冷就是讓服務(wù)器淋浴或者泡澡。目前，業(yè)界主要的液冷技術(shù)有三種：冷板、噴淋和浸沒。
冷板液冷是將冷卻水從特制的注水口流入，經(jīng)過密閉的散熱管流進(jìn)主機(jī)，帶走CPU、內(nèi)存和硬盤等部件的熱量后再流出。
噴淋式液冷是指對(duì)IT設(shè)備進(jìn)行改造，部署相應(yīng)的噴淋器件，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，有針對(duì)性地對(duì)發(fā)熱過高器件進(jìn)行冷卻。
相比之下，浸沒式液冷比較特殊。據(jù)了解，浸沒液冷技術(shù)的散熱效果最早在國(guó)外出現(xiàn)，可以理解為將服務(wù)器泡在液體里，雖具有可實(shí)現(xiàn)高密度、低噪音、低傳熱溫差、自然冷卻等優(yōu)點(diǎn)，但是浸沒式液冷技術(shù)難度非常大，成本較高，目前業(yè)界只有單機(jī)測(cè)試、單機(jī)展示，尚未出現(xiàn)服務(wù)器集群部署。
事實(shí)上，液冷的概念多年前就已經(jīng)出現(xiàn)，但是近年來才開始興起。這主要是因?yàn)殡S著數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是高密度甚至超高密度服務(wù)器的部署，數(shù)據(jù)中心制冷面臨的挑戰(zhàn)日漸嚴(yán)峻，如何進(jìn)一步降低高居不下的電耗，如何在保證性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的綠色發(fā)展，成為業(yè)界關(guān)注和突破的焦點(diǎn)。
目前，國(guó)內(nèi)外主流廠商都在大力推進(jìn)液冷技術(shù)研究。例如，F(xiàn)acebook公司正在推出一種與Nortek空氣解決方案公司合作開發(fā)的新型間接冷卻系統(tǒng)——StatePoint液體冷卻（SPLC）解決方案。自2015年開始開發(fā)以來，這項(xiàng)技術(shù)（已獲得Nortek專利）采用液體-空氣熱交換器，通過膜分離層蒸發(fā)技術(shù)冷卻用水，然后采用冷水冷卻數(shù)據(jù)中心設(shè)施內(nèi)的空氣，膜層可以防止水和空氣之間的交叉污染。
再如，以合一液冷技術(shù)為核心的噴淋液冷數(shù)據(jù)中心采用的是一種區(qū)別于傳統(tǒng)風(fēng)冷和浸泡冷卻方式的全新液體冷卻方式，直接將絕緣環(huán)保的液體冷卻介質(zhì)精準(zhǔn)噴淋到服務(wù)器內(nèi)部的發(fā)熱器件或與其接觸的散熱器上，冷卻液迅速吸收芯片熱量并通過液冷系統(tǒng)傳遞到戶外大氣環(huán)境中，既解決了風(fēng)冷效率低的問題，也解決了浸泡改造和維護(hù)費(fèi)用高的問題。
據(jù)行業(yè)消息，液體冷卻方案正在興起，有AI和網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算等技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，也有數(shù)據(jù)中心降本降耗的倒逼，目前越來越多的廠商采用液體冷卻技術(shù)為其數(shù)據(jù)中心降溫。例如，Google I/O 2018首次引入數(shù)據(jù)中心液體冷卻，為人工智能芯片冷卻。
谷歌公司數(shù)據(jù)中心內(nèi)的液體冷卻TPU 3.0吊艙
創(chuàng)新是引領(lǐng)科技發(fā)展的第一動(dòng)力，液冷技術(shù)作為一種高效、節(jié)能、安全的冷卻技術(shù)，正在成為大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的必然選擇。
（原標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)的前世今生）
