Cộng đồng công nghệ đang tích cực tranh luận về hiệu quả thực tế của các chiến lược làm mát trung tâm dữ liệu và đặt câu hỏi về những giả định lâu nay về quản lý nhiệt độ. Các cuộc thảo luận gần đây đã làm nổi bật những khoảng cách đáng kể giữa tuyên bố của ngành và các chỉ số hiệu suất thực tế, gây ra lo ngại về cả độ chính xác kỹ thuật và tác động môi trường.
So sánh mức tiêu thụ điện năng
- Thị trường trung tâm dữ liệu Northern Virginia : công suất 2.190 MW
- Tiêu thụ trung tâm dữ liệu toàn cầu: 1-1,5% điện năng thế giới (2021)
- Một trung tâm dữ liệu: tương đương 18.000 hộ gia đình
- Một megawatt: cung cấp điện cho ~200 hộ gia đình Mỹ
Nghiên cứu nhiệt độ mâu thuẫn tạo ra sự nhầm lẫn trong ngành
Một điểm tranh cãi chính tập trung vào việc liệu duy trì nhiệt độ thấp hơn có thực sự kéo dài tuổi thọ phần cứng hay không. Cộng đồng đã chỉ ra các nghiên cứu mâu thuẫn, với bài báo FAST năm 2007 của Google cho rằng nhiệt độ cao hơn không nhất thiết tương quan với tỷ lệ hỏng hóc tăng. Tuy nhiên, phát hiện này mâu thuẫn với nghiên cứu mới hơn cho thấy nhiệt độ cao làm tăng lỗi bộ nhớ và rò rỉ điện áp trong các thành phần điện tử dày đặc.
Cuộc tranh luận đã trở nên gay gắt hơn khi các tiêu chuẩn ngành phát triển. ASHRAE , tổ chức đặt ra các hướng dẫn môi trường cho trung tâm dữ liệu, đã dần nới lỏng các khuyến nghị nhiệt độ từ 20-25°C thành cho phép thiết kế môi trường xung quanh lên đến 45°C. Một số thành viên cộng đồng cho rằng sự thay đổi này phản ánh kinh nghiệm thực tế hơn là các mối quan tâm lý thuyết.
Lỗi bộ nhớ và rò rỉ điện áp đề cập đến các vấn đề kỹ thuật khi nhiệt độ cao khiến các thành phần điện tử hoạt động sai hoặc tiêu thụ nhiều điện hơn dự định.
Sự phát triển của các tiêu chuẩn nhiệt độ
- Khuyến nghị lịch sử của ASHRAE : 20-25°C
- Phạm vi phổ biến hiện tại của ASHRAE : 18-27°C
- Mức tối đa cho phép của ASHRAE : lên đến 45°C nhiệt độ môi trường
- Giới hạn hiệu quả của làm mát bằng không khí: ~30kW mỗi rack
- Các rack hiệu suất cao hiện đại: 50kW+ mỗi rack
Tuyên bố sử dụng điện năng bị xem xét kỹ lưỡng
Các chuyên gia cộng đồng đang đặt câu hỏi về thống kê được trích dẫn rộng rãi về tiêu thụ điện năng của trung tâm dữ liệu, đặc biệt là tuyên bố rằng làm mát chiếm 40% tổng mức sử dụng điện năng. Phân tích kỹ thuật cho rằng con số này có thể phản ánh các cơ sở lỗi thời hoặc được thiết kế kém hơn là các trung tâm dữ liệu hiện đại.
PUE tối tân nhất dưới 1.1. Bài viết sau đó liên kết đến một nguồn khá mỏng manh thực sự nói rằng tải máy chủ là 40% ... điều này ngụ ý PUE là 2.5.
Chỉ số Hiệu quả Sử dụng Điện năng ( PUE ), đo lường tổng điện năng cơ sở so với điện năng thiết bị IT , đã trở thành chiến trường chính. Các cơ sở hiện đại đạt được xếp hạng PUE dưới 1.1, có nghĩa là chỉ 10% chi phí phụ cho làm mát và cơ sở hạ tầng khác. Con số 40% làm mát gây tranh cãi sẽ cho thấy PUE là 2.5, gợi ý dữ liệu lỗi thời hoặc cơ sở được thiết kế kém.
PUE (Hiệu quả Sử dụng Điện năng) được tính bằng cách chia tổng điện năng cơ sở cho điện năng thiết bị IT . PUE 1.0 sẽ là hiệu quả hoàn hảo, trong khi các con số cao hơn cho thấy nhiều chi phí phụ hơn.
Chỉ số Hiệu quả Năng lượng
- PUE tiên tiến nhất: dưới 1.1
- Chi phí làm mát gây tranh cãi: 40% (tương đương PUE là 2.5)
- Chi phí cơ sở hạ tầng hiện đại: ~10% (PUE 1.1)
- Tải IT so với làm mát: thay đổi đáng kể tùy theo thiết kế cơ sở
Khoảng cách đổi mới trong công nghệ làm mát
Mặc dù nhu cầu điện năng ngày càng tăng từ khối lượng công việc AI , cộng đồng lưu ý rằng các công nghệ làm mát đầy hứa hẹn vẫn chưa được sử dụng đầy đủ. Làm mát bức xạ thụ động ban ngày, chuyển đổi nhiệt thải thành bức xạ hồng ngoại thoát ra không gian, đã cho thấy tiềm năng trong một thập kỷ nhưng chưa đạt được việc triển khai hiệu quả về chi phí ở quy mô trung tâm dữ liệu.
Cuộc thảo luận tiết lộ sự thất vọng với tốc độ đổi mới làm mát chậm so với việc tạo ra nhiệt tăng nhanh từ các bộ xử lý hiện đại. Khối lượng công việc điện toán hiệu suất cao có thể đẩy các giá đỡ máy chủ riêng lẻ vượt quá 50kW, thách thức các phương pháp làm mát bằng không khí truyền thống hoạt động hiệu quả lên đến khoảng 30kW mỗi giá đỡ.
Mối quan tâm tác động môi trường gia tăng
Cộng đồng ngày càng tập trung vào các tác động môi trường của sự tăng trưởng trung tâm dữ liệu. Ước tính hiện tại cho rằng các trung tâm dữ liệu hiện có dấu chân carbon lớn hơn toàn bộ ngành hàng không, với các cơ sở riêng lẻ tiêu thụ nhiều năng lượng như 18.000 ngôi nhà.
Áp lực môi trường này đang thúc đẩy các công ty công nghệ lớn hướng tới các giải pháp triệt để. Khoản đầu tư 900 triệu đô la Mỹ gần đây của Microsoft vào các cơ sở trung tâm dữ liệu chạy bằng năng lượng hạt nhân phản ánh sự nhận thức của ngành rằng điện lưới truyền thống có thể không hỗ trợ bền vững cho sự tăng trưởng tiếp tục.
Cuộc tranh luận làm nổi bật một căng thẳng cơ bản giữa bản chất quan trọng của các dịch vụ trung tâm dữ liệu và tác động môi trường của chúng. Như một thành viên cộng đồng lưu ý, các cơ sở này giữ máy bay trên không, bệnh viện trực tuyến, và rất nhiều chức năng quan trọng khác đang chạy, khiến thời gian ngừng hoạt động không thể chấp nhận được trong khi các mối quan tâm môi trường ngày càng cấp bách hơn.
Tham khảo: Data Centers, Temperature, and Power