Какие технологии помогут оптимизировать работу ЦОД
Рассказываем про фотонные чипы и инновационные подходы к охлаждению IT-инфраструктуры ЦОД — от систем ИИ до использования технологий 3D-печати.
Новые архитектуры
Такими разработками занимаются в MIT. Задача принципиально новых процессоров — оптимизировать энергопотребление по сравнению с классическими системами и сделать инновационные подходы к вычислениям — например, оптические нейросети — в тысячу раз мощнее. Плюс — задействовать в обработке крупных сводов данных сразу десятки миллионов искусственных нейронов. Такие технологии в первую очередь интересны дата-центрам, которые предлагают свои мощности для решения задач машинного обучения и анализа больших данных.
Схема подобной нейросети, где могут быть задействованы фотонные чипы, представлена на изображении выше. Подобными разработками занимаются как стартапы, так и крупные корпорации вроде Cisco и Intel, которые скупают молодые компании в этой сфере. Одним из последних приобретений первой стала Luxtera.
Специалисты этой компании проектируют интерфейсы, с помощью которых можно подключать оптоволокно напрямую к серверному оборудованию. Этот подход дает прирост пропускной способности и энергоэффективности железа. Вторая корпорация — Intel — аналогичным образом стремится повысить эффективность передачи данных между ЦОД и производит собственные оптические чипы.
Конечно, эти технологии пока еще далеки от массового внедрения, но ход их развития говорит о том, что фотонные чипы могут стать достаточно привлекательными для переоснащения дата-центров уже в ближайшем будущем.
Охлаждение «на чипе»
Различные подходы к проектированию вычислительных устройств оказывает непосредственное влияние на потребление энергии системами дата-центра и затраты, которые необходимо нести для их охлаждения. Поэтому именно эти аспекты совершенствуют в том числе и с помощью технологий 3D-печати.
Так, инженеры из Университета Бингемтон предлагают отводить тепло непосредственно от процессоров и доставлять хладагенты прямо к ним. Для этого они разработали способ нанесения на кристалл специального слоя — из сплава серебра, олова и титана. Именно в этом слое — толщиной с диаметр человеческого волоса — предусмотрены каналы для прохождения хладагента, который может забирать излишки тепла практически прямо с чипа. Тестирование такой методики уже провели в лаборатории, и говорят, что в промышленном исполнении и при использовании разработки на практике речь может идти о снижении энергопотребления в ЦОД на 5% по сравнению с классическими технологиями.
Управление — системам ИИ
Параллельно с совершенствованием железа идет работа и над интеллектуальными системами, которые помогут оптимизировать работу дата-центров. Так, в прошлом году Google — в одном из своих ЦОДов — внедрили систему искусственного интеллекта для мониторинга микроклимата и управления охлаждением железа.
Ей доверили непосредственное принятие решений «в реальном времени» на основе ряда анализируемых параметров и благодаря этому — в рамках эксперимента — снизили расходы на электроэнергию для данного ЦОД на 30%.
«Зеленые» технологии»
Помимо новых архитектур чипов и умных систем управления микроклиматом дата-центры заинтересованы и в переходе на «зеленые» технологии. Примером тому служит развитие методов иммерсионного охлаждения. Оно призвано сократить потребление воды дата-центрами и повысить их энергоэффективность.
Вместо воды используют диэлектрические жидкости (например, минеральное масло), в которые целиком погружают оборудование. Помимо отвода тепла от железа с эффективностью, превышающей охлаждение воздухом и водой в десятки раз, этот метод снижает и шумовое загрязнение машинных залов.
Потенциал для улучшений
С ростом спроса на виртуальную инфраструктуру возрастает нагрузка на железо, а значит — увеличивается как потребление электроэнергии, так и сложность управления микроклиматом ЦОД. Эта ситуация открывает потенциал для развития новых энергоэффективных архитектур, интеллектуальных систем мониторинга и автоматизированного управления жизнедеятельностью дата-центров.
И, как нам кажется, одна из наиболее значимых целей всех этих улучшений — сдерживание расходов не только компаний-операторов ЦОД, но и IaaS-провайдеров плюс их клиентов, арендующих вычислительные мощности.