液冷服务器进化：解决漏水检测才能放心跑200W CPU
液冷比风冷效率高，为何难普及？
PUE是数据中心能源利用效率方面一个永恒的话题，该名词的我想很多朋友都熟悉。在中学物理课上，我们就知道人类活动的许多能量最终转换成了热能，计算机也不例外。为了把数据中心运行的服务器等设备产生的热量散出去，还会增加额外的能源消耗，通过公式计算得到一个大于1的数值就是PUE。
除了完全被动散热，PUE不可能等于1，但越接近1越好。该数值越小代表因为散热所浪费的能源越少。
在近日的一篇新闻中我们看到：“戴尔针对数据中心发布了一项创新性液体冷却技术，代号Triton。该项技术来自戴尔ESI（ExtremeScale Infrastructure极限扩展基础设施）小组，其开发用于帮助eBay在新的数据中心提升性能… 将这项技术与一个专用200W英特尔Xeon E5v4处理器相结合可提供两位数的性能提升… 电源使用效率（PUE）低至1.02到1.03就已经相当瞩目了。”
戴尔采用Triton液冷散热技术的服务器节点。有朋友看到后说“一圈黄色的绳子，看着很酷：）”
我们知道液冷/水冷散热技术并不是一个全新的领域，而目前的风冷散热仍占据绝对主流。主动式风冷就是利用风扇产生的气流来带走热量，与此同时风扇本身需要耗电，气流的碰撞本身也会产生额外的热量，因此风冷效率难以提到一个比较高的水平。
相比之下，利用液体的流动来带走热量，产生的额外损耗会小很多，水的比热值又很大。可是液冷为什么还不够普及呢？据服务器/数据中心技术专家表示：“传统液冷或者油冷方式，对于数据中心的设计规划和部署，都属于重度定制，不利于模块化的扩展。同时对于服务器本身的电气设计，也有存在诸多挑战。”
从我个人角度也很容易想到两点：
1、 风险：怎么防范漏水/漏液？会不会因此而导致设备短路等损失？
2、 成本：液冷系统比风冷会增加多少成本？当然这部分可以从运行节省的电费中找回来。
从铜管布局到漏水检测：戴尔3代液冷设计变化
上图是来自戴尔的3代“Triton”液冷节点设计。附着在CPU上的水冷散热件叫做冷盘，也有人俗称“水冷头”。我们看到第一代的铜管长度比较长且走向复杂；第二代铜管外边好像套了一层黑色防渗漏塑料管，还可以看到一条盘旋缠绕的黄色粗线，这个是做什么用的呢？
为此我们请教了相关方面的技术专家，答案是“漏水检测绳（缠绕部分）”。将它们部在液冷头附近，一旦连接处漏水，我猜测检测绳会很快浸湿并发出短路信号？以触发进一步的保护措施。
再看第三代产品，铜制水管走向很整齐，并且漏水检测绳伴随全程。可见无论铜管任何部位破裂都能照顾到，因此也不再需要塑料套管保护了。
200W功耗的英特尔Xeon E5 CPU是咋回事？
大家都知道正式发布的Intel Xeon E5-2600系列最高TDP为145瓦，目前最新一代22核的E5-2699 v4就是如此。在这次看到的新闻里一同参与对比的还有14核的E5-2680 v4。
引用自Moor Insights & Strategy的文档《DELL’S LIQUID COOLING INNOVATION FOR SCALE-OUT DATACENTERENVIRONMENTS》
根据上述文字，‘Triton’和这款特别的CPU（我理解应该是20个核心能同时加速到3.3GHz，此时功耗达到200W）可以提供比XeonE5-2699两位数百分点的性能提升，与E5-2680相比则提高达到59%。”这里的3.6GHz和3.3GHz都是TurboBoost之后的频率，普通Xeon CPU只有在少数核心工作的情况下才能加速这么多。
可见只要解决好散热问题，Intel处理器的潜力还是很大的。
下篇预告：PUE=1.02x的水冷数据中心散热知识
笔者从2004年就做过服务器散热测试工作，包括风冷、热管（也称热导管，就是一头蒸发一头冷凝那种）等知识都是在那时积累。撰写本文的过程中，我又学到了不少新的知识，而上面还只是一少部分，因为谈到PUE，放大到整个数据中心的散热技术显然会涉及更多。
由PUE驱动的不同冷却系统方式
如上表，Dell ‘Triton’的PUE范围在1.026-1.029，与之效率最接近的是“混合风冷&水冷散热”——1.036-1.056，其它几种散热系统方式的PUE都在1.30以上。那么CRAC、CRAH等名词都代表什么意思呢？
这些就是我在下篇中要讲的，敬请继续关注！
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