Refroidissement liquide pour data center : top des solutions disponibles

Outre l’infrastructure de calcul, de stockage et de mise en réseau, le refroidissement liquide consomme une grande partie de l’électricité en data center (voir notre dossier sur la consommation d’un centre de données). Il offre cependant un moyen rentable de maintenir les serveurs les plus performants en fonctionnement. Il réduit également les dépenses d’exploitation (OPEX) de manière continue. D’ailleurs, les data centers le considèrent aujourd’hui comme plus efficace comparé au refroidissement à l’air.

Comparaison des meilleures solutions de refroidissement liquide

Refroidir des processeurs et des GPU individuels au liquide a été rendue possible au fil du temps. Aujourd’hui, cela touche même les environnements de data center. Le vice-président senior chez Supermicro, Vik Malyala, a donc comparé les meilleures solutions.

Direct To Chip (D2C)

C’est la méthode la plus répandue. Tout d’abord, le liquide réfrigéré est pompé directement sur le CPU. Ensuite, le liquide plus chaud se dirige vers un deuxième processeur (dans les systèmes à double socket) ou vers une unité qui refroidira le liquide plus chaud encore. Grâce à celle-ci, la vitesse des ventilateurs se réduit considérablement. Elle serait ainsi une parfaite option pour les nouveaux serveurs générant plus de 1 kW de chaleur. De plus, Direct to Chip convient aux serveurs composés de deux CPU et de plusieurs GPU.

Immersif

Le refroidissement par immersion est principalement efficace pour refroidir les serveurs hautes performances modernes. Il permet d’immerger entièrement les systèmes complets, non modifiés, dans un liquide non conducteur. Celui-ci reste le meilleur choix pour les environnements où les systèmes sont censés fonctionner à très haute température.

Échangeur de chaleur de porte arrière (RDHx)

Les portes arrières possèdent des ventilateurs et du liquide de refroidissement. Celles-ci sont alors utilisables pour rafraîchir l’air chaud sortant des serveurs. Avec cette méthode, on n’utilise pas de liquide pour refroidir directement le système. Une fois que l’air chaud a transféré sa chaleur au liquide, celui-ci doit être refroidi de l’extérieur via un échangeur de chaleur. C’est le choix à faire dans le cas d’une mise à niveau, à savoir l’installation de nouveaux serveurs plus chauds dans un rack existant.

Comment le refroidissement liquide réduit-il l’OPEX ?

Certes, les coûts des data centers varient en fonction de nombreux facteurs. Cependant, le refroidissement liquide réduit l’OPEX de deux manières. D’une part, il réduit la consommation d’énergie de chaque serveur. Et d’autre part, il permet de réduire ou même de supprimer entièrement l’utilisation des climatiseurs de salle informatique (CRAC).
C’est possible de déterminer les économies de coûts qu’il engendre.

En effet, c’est soit en additionnant la puissance totale que l’ensemble du cluster (ou du rack) de serveurs est censé utiliser, soit en tenant compte de l’efficacité de l’utilisation de l’énergie (PUE). Au fait, une solution refroidie par liquide aura un PUE beaucoup plus faible qu’une refroidie à l’air.
D’après quelques calculs rapides, pour un seul rack de huit systèmes dotés chacun de deux processeurs et de huit GPU par système, les économies de coûts sur trois ans seraient de l’ordre de 32 000 à 36 000 livre-sterling.

Les avantages du refroidissement liquide direct (DLC)

Le refroidissement liquide contribue à l’augmentation des TDP des puces. A cela s’ajoute le désir des data centers de prendre en charge l’intelligence artificielle (IA) ou d’être plus efficace tout simplement. Cela dit, les avantages du refroidissement liquide ne se résument pas à ceux-là. Ils sont bien plus nombreux et nous en parlons.

La densité

Les racks de data centers refroidis par liquide atteignent 100 kW par rack, contre 20 à 30 kW seulement pour ceux refroidis à l’air. En conséquence, les nouveaux déploiements de data centers peuvent créer des systèmes plus puissants.

L’efficacité énergétique et coût total de possession réduit

L’eau chaude suffit au refroidissement liquide pour fournir un refroidissement adéquat au serveur. Au fait, ce détail lui rend économique en matière d’électricité. Par ailleurs, la faible maintenance, la grande fiabilité ainsi que les factures d’énergies réduites favorisent considérablement la réduction des coûts permanents d’installations.

La performance du refroidissement liquide

Les dernières puces telles Intel, AMD et Nvidia ont des performances très élevées. Elles ont alors besoin d’un refroidissement très cohérent et précis pour assurer leur bon fonctionnement. Le refroidissement liquide est particulièrement conçu pour cela.

La facilité d’entretien

Le processeur et les modules DIMM d’un refroidissement liquide sont facilement et rapidement accessibles. Ils disposent des connecteurs de liquide aveugle, ressemblant aux connexions d’alimentation aveugles. Ces dernières permettent à un opérateur de simplement glisser le serveur dans le châssis sans effectuer de connexions supplémentaires.

La diminution du son

C’est également un de ses atouts. Chacun peut entendre ses collègues et y travailler sans le moindre bruit dérangeant des milliers de ventilateurs de serveurs.

Une possible réutilisation de la chaleur

En effet, le refroidissement liquide est doté d’un plan de réutilisation de la chaleur. Le liquide chauffé sortant des serveurs peut se diriger vers le système de chauffage du bâtiment, accroissant notablement les gains.

L’utilisation de l’infrastructure existante

Le refroidissement liquide direct use des racks et de l’infrastructure du data center existants. Dans le cas des data centers qui ont des échangeurs de chaleur en rangée ou à porte arrière connectés à l’eau de l’installation, le refroidissement liquide direct se connecte au même réseau de plomberie.

data center

La communication

Quand le refroidissement liquide est associé à une unité de distribution de liquide de refroidissement (CDU) intelligente, il fonctionne de manière autonome. De ce fait, les opérateurs de data center ont le choix d’avoir aussi peu ou autant de contrôle sur le système de refroidissement qu’ils le souhaitent.

La compatibilité avec le refroidissement à l’air

On parlera ici, des data centers qui n’ont pas besoin d’un refroidissement liquide à 100 %. Dans ce cas, le refroidissement liquide a la possibilité de se combiner au refroidissement à l’air. Leurs composants sont suffisamment petits pour ne pas gêner le flux d’air entre les serveurs.

La disponibilité

Les principaux OEM de serveurs, y compris HPE, Dell EMC, Intel et Gigabyte proposent des serveurs à refroidissement direct au liquide avec garantie d’usine. Par conséquent, les clients savent que leurs partenaires leur soutiennent et qu’ils n’explorent plus une technologie marginale. Alors, ils se sentent à l’aise.

Pour finir, un bon choix de refroidissement permettra à un data center d’assurer l’avenir de son système informatique. Cette méthode s’avère être efficace, du moins, jusqu’à aujourd’hui.

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