微软为什么将服务器沉到浴缸里？

最近微软把服务器浸到浴缸里的新闻,吸引了小黑的注意力:他们将测试的服务器直接浸入到了透明的液体当中,随后这些液体随着服务器的运行,开始沸腾了!

为了给服务器散热,互联网大厂们做了这些事。

我们都知道,对服务器来说最重要的就是散热,特别是随着芯片的集成度不断提高,散热问题变得愈发重要了。

为了解决这个问题,各大网络公司将数据信息中心都建立在一些奇奇怪怪的地方,比如说腾讯就把重要的数据中心建在贵州的山沟沟里。

为什么腾讯会选择较为偏远的贵州建设数据中心呢?主要原因有几点,最重要的就是气候凉爽、水资源丰富,能够很大程度上解决服务器的散热问题。当然,地壳相对稳定、电价相对低廉,以及国家的补贴政策,都是一部分原因。

其他的互联网公司在数据中心的选址上也有着相近的考量。Facebook就把数据中心选在距离北极圈不到70km的瑞典吕勒奥,这里常年低温,数据中心可以利用这里的冷空气进行散热。阿里巴巴则将数据中心建立在杭州千岛湖旁,这里年平均气温17℃,十分适合进行空气散热。除此之外还可以利用深层湖水的循环流动,帮助服务器降温。

把服务器沉入海底,只是微软的一小步

为了让服务器更好的散热,微软做的尝试就更加有趣了。

几年前,微软就做过将服务器放入海底的实验,其最终目的也与上文提到的在贵州建立数据中心如出一辙,为的就是让服务器更好地散热,并减少各方面的花销,同时最好可以长时间不需要维护。没错,海底也能提供相似甚至更好的环境。

这个实验从2014年就开始了筹备工作,一直到一年后才正式实施。

微软把近300台服务器装入了一个看起来像是大盒子的密封舱内,随后将这个大盒子沉入了加州附近的海底。服务器被关在密封舱内,按理来说散热会更加困难,但是密封舱本身处在接近0摄氏度的海底,除去热传导的物理降温外还附带了强大的淡水循环功能。淡水在连接舱内外的管道间不断流动,将舱内的热量源源不断地带向舱外。在小黑看来,这简直相当于将服务器塞进了一个接近0摄氏度的冷藏空间当中。5个月后,微软将这个大盒子捞了上来,传感器显示的结果证明了这次实验的成功。

有了第一次的成功,微软的第二次实验就更加大胆了。2018年6月,微软设计出了一个长12米,直径约3米的长柱子,装了近900台的服务器,像之前那样将它沉入了海底。

打捞上来的时候已经是2020年6月,经过评估后微软得到了结论:海底服务器各性能要优于传统数据中心,在水中的故障率更是只有陆地上的八分之一。

有那么好的效果一定让微软非常满意。不过反过来想,每一次的密封舱的设计、沉入与打捞工作,这些实现起来还是相当麻烦的。既然如此,能不能让服务器在陆地上获得跟海底一样的效果呢?

为了达成这一想法,微软又做出了让人意想不到的操作——将服务器浸入了“浴缸”。有别于海下进行空气散热,浸入式散热让液体完全贴合服务器,做到了真正意义上的亲密接触。

将服务器浸入“浴缸”究竟是怎么回事?

当然,微软并不是把服务器沉入了真的浴缸,而是为服务器造了一批“沙发水箱”,并将高速运转的服务器浸入水箱中的液体,通过沸腾效应来降温。

肯定有人要问了,这不是会进水导致故障吗?

当然不会,因为水箱中盛放的是一种不导电的液体,很有可能就是3M公司特别设计的一种氟化液。这种液体的沸点很低,只有五十多摄氏度,远低于服务器全速运行的温度。液体沸腾带走热量,散热效果比我们所知道的普通液冷要强得多。

这样的液体十分昂贵,不可能让它们气化后直接跑走。微软将系统设计成为一个闭环,以便于重复利用该液体。具体来说,便是位于储罐内部的沸腾气体需要与储罐盖中的冷凝器接触,降温后的气体液化,再次流回到浸入式服务器中。由于不需要多余的能量使液体绕箱移动,同时省去过多的冷凝器与冷却器,最终大大降低了成本。

目前,大多数数据中心都是空气制冷的:通过空气与水的内外循环,从而实现对服务器的冷却。这种方式会消耗大量的水,而上文提到的这种“液体浴”技术正好可以减少用水量。微软数据中心高级开发小组杰出工程师及副总裁Belady说:“它有可能消除数据中心的用水需求,因此对我们而言,这确实是一件重要的事情。”

在散热实验方面,微软从未让我们失望过。随着技术的发展,未来或许还会有更多效果更好、形态各异的散热方式会展现在我们面前。

图源:谷歌、pixabay