تعارف: ڈیٹا سینٹرز میں ریفریجریشن کیوں اہم ہے

جدید ڈیٹا سینٹرز عالمی ڈیجیٹل انفراسٹرکچر کے دل کے طور پر کام کرتے ہیں، فی سیکنڈ اربوں درخواستوں پر کارروائی کرتے ہیں۔ ہر پروسیسر آپریشن کے دوران شدید گرمی پیدا کرتا ہے، اور بے قابو جمع ہونے سے آلات کی زندگی 50 فیصد تک کم ہو سکتی ہے اور تباہ کن ناکامی ہو سکتی ہے۔.

موثر کولنگ صرف آرام کا معاملہ نہیں ہے، لیکن سروس کی دستیابی کو برقرار رکھنا ضروری ہے۔ ایک ہی تھرمل ناکامی پورے سرورز کو گرا سکتی ہے، جس سے لاکھوں ڈالر کا نقصان ہو سکتا ہے۔.

تھرمل چیلنج: بجلی کی کثافت اور حرارت کی کھپت۔

ایک عام ڈیٹا سینٹر کم جگہوں پر سینکڑوں یا ہزاروں سرورز کو مرکوز کرتا ہے۔ ایک اعلیٰ کارکردگی والا سرور 500 سے 1500 واٹ کے درمیان حرارت پیدا کر سکتا ہے، جبکہ ایک پورا کمرہ 10 سے 20 کلو واٹ فی مربع میٹر کی کثافت تک پہنچ سکتا ہے۔.

انٹیل Xeon اور AMD EPYC جیسے جدید پروسیسرز کو زیادہ سے زیادہ کارکردگی کو برقرار رکھنے کے لئے 60 °C اور 80 °C کے درمیان کام کرنے کی ضرورت ہے. 90 °C پر قابو پانے کے طریقہ کار کو چالو کرتا ہے، پروسیسر کی رفتار کو کم کرتا ہے اور پورے ڈیٹا سینٹر کے ذریعے پٹ کو متاثر کرتا ہے. انتہائی صورتوں میں، 100 °C سے اوپر، خود کار طریقے سے بند تحفظ کے لئے واقع ہوتا ہے.

غلط کھپت آپریٹنگ اخراجات کو بھی بڑھاتی ہے۔ محیطی درجہ حرارت میں ہر 5°C اضافہ کولنگ پاور کی کھپت میں تقریباً 10% اضافہ کرتا ہے، جس سے ایک شیطانی چکر پیدا ہوتا ہے جو فراہم کنندگان کے منافع کے مارجن کو متاثر کرتا ہے۔.

روایتی ایئر کولنگ سسٹم (CRAC/CRAH)

CRAC (کمپیوٹر روم ایئر کنڈیشنگ)۔ e CRAH (کمپیوٹر روم ایئر ہینڈلر)۔ وہ گرم اور ٹھنڈی ہوا کے دھاروں کے درمیان جسمانی علیحدگی پیدا کرکے کام کرتے ہیں، گرم گلیارے/ٹھنڈے گلیارے جیسی ترتیبات کا استعمال کرتے ہوئے۔.

گرم گلیارے/سرد گلیارے کے ڈھانچے میں، سرورز کو متبادل قطاروں میں ترتیب دیا جاتا ہے: ایک قطار جس کے محاذوں کا سامنا ایک سرد گلیارے کی طرف ہوتا ہے (جہاں ٹھنڈی ہوا گردش کرتی ہے)، اور اگلی قطار پیچھے سے گرم گلیارے تک (جہاں گرم ہوا پکڑی جاتی ہے)۔ یہ ہوا کے اختلاط کو کم کرتا ہے اور کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرتا ہے۔.

تاہم، ان سسٹمز کی حدود ہیں۔ وہ ڈیٹا سینٹر کی کل توانائی کا 40% سے 50% بہت زیادہ توانائی استعمال کرتے ہیں اور انتہائی اعلی پروسیسر کی کثافت سے نمٹنے میں دشواری کا سامنا کرتے ہیں۔.

مائع کولنگ: اعلی کارکردگی کا حل

مائع کولنگ ہوا کے بجائے، سیال (آست پانی، خصوصی کولنٹ، یا کم چپکنے والے تیل) پروسیسرز سے منسلک ٹیوبوں کے ذریعے براہ راست گردش کرتے ہیں، گرمی کو زیادہ مؤثر طریقے سے جذب کرتے ہیں۔.

دو اہم طریقے ہیں

  • براہ راست مائع کولنگ (براہ راست سے چپ)۔پائپ براہ راست پروسیسر سے جڑتے ہیں، اصل مقام پر دور دراز گرمی۔ ہوا کے مقابلے میں درجہ حرارت 10 سے 20 ° C تک کم ہوجاتا ہے۔.
  • وسرجنپورے سرور بجلی کے غیر موصل سیال میں ڈوب جاتے ہیں۔ کثافت کو 50 کلو واٹ فی مربع میٹر تک روایتی ہوا سے 3 سے 5 گنا زیادہ ہونے دیتا ہے۔.

میٹا، گوگل اور مائیکروسافٹ جیسے جنات پہلے ہی ڈیٹا سینٹر پورٹ فولیوز میں وسرجن کولنگ کو نافذ کرتے ہیں۔ سیال ہارڈ ویئر 'پروسیسر، GPU، میموری، پاور سپلائی اور 'DO سے تمام حرارت جذب کرتا ہے جس سے اندرونی پنکھوں کی ضرورت ختم ہوتی ہے اور توانائی کی کھپت کو 40 تک کم کیا جاتا ہے۔ %.

اعلی درجے کی تھرمل بازی کی تکنیک۔

گرمی پائپ ہوٹل e تھرمل اسپریڈرز۔ ہیٹ پائپ ایک مہر بند تانبے کی ٹیوب ہے جس میں خاص سیال ہوتا ہے جو مائع مرحلے اور بخارات کے درمیان تبدیل ہوتا ہے، گرمی کو انتہائی مؤثر طریقے سے منتقل کرتا ہے۔.

دی کاپر اور ایلومینیم اسپریڈرز۔ وہ پروسیسر کے رابطے کے علاقے میں اضافہ کرتے ہیں، بڑے حجم میں حرارت تقسیم کرتے ہیں. جدید پروسیسرز چپ اور اسپریڈر کے درمیان لاگو اعلی کارکردگی والے کنڈکٹیو تھرمل پیسٹ (چاندی یا گرافین ذرات کے ساتھ) کا استعمال کرتے ہیں، زیادہ سے زیادہ گرمی کی منتقلی کو یقینی بناتے ہیں.

ریفریجریشن مفت کولنگ۔ یہ ایک اور حکمت عملی ہے: کم محیطی درجہ حرارت (رات، سردیوں) کے دوران، قدرتی بیرونی ہوا ریڈی ایٹرز کو ایئر کنڈیشنگ کمپریسرز کے استعمال کے بغیر فیڈ کرتی ہے۔ سرد علاقوں (فن لینڈ، آئس لینڈ، ناروے) میں بڑے ڈیٹا سینٹرز اس کا فائدہ اٹھاتے ہوئے سال کے بیشتر حصے میں لاگت کو 60% سے 80% تک کم کرتے ہیں۔.

ریئل ٹائم مانیٹرنگ اینڈ آٹومیشن۔

جدید تھرمل مینجمنٹ سسٹم ہر سرور اور کوریڈور میں بکھرے ہوئے سینکڑوں سینسر استعمال کرتے ہیں۔ یہ سینسر درجہ حرارت، رشتہ دار نمی اور ہوا کے بہاؤ کی مسلسل پیمائش کرتے ہیں، AI پلیٹ فارمز کو ڈیٹا بھیجتے ہیں جو پنکھے اور کمپریسرز کی رفتار کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کرتے ہیں۔.

مشین لرننگ الگورتھم لوڈ میں اضافے کی پیش گوئی کرتے ہیں اور اہم درجہ حرارت تک پہنچنے سے پہلے کولنگ کی صلاحیت میں اضافہ کرتے ہیں۔ یہ پروسیسر کو تھروٹلنگ کو روکتا ہے اور زیادہ سے زیادہ کارکردگی پر مسلسل آپریشن کو یقینی بناتا ہے۔ کچھ ڈیٹا سینٹرز بھی استعمال کرتے ہیں۔ گرم جگہ کا پتہ لگانے والا ہوٹل۔: اگر ایک مخصوص علاقہ 85 ° C تک پہنچ جاتا ہے تو، نظام خود بخود پروسیسنگ بوجھ کو قریبی سرد سرورز میں دوبارہ تقسیم کرتا ہے.

فالتو پن لازمی ہے 'کولنگ سسٹم کی ناکامی ڈیٹا سینٹر کو نیچے نہیں لا سکتی۔ لہذا، متعدد CRAC یونٹس، کولنگ ٹاورز اور بیک اپ سسٹم جنریٹروں کے ساتھ متوازی کام کرتے ہیں۔ کوئی بھی یونٹ جو ناکام ہو جاتا ہے وہ خود بخود غیر فعال ہو جاتا ہے، اور اس کا بوجھ آپریٹنگ یونٹس کے درمیان تقسیم ہو جاتا ہے۔.

کارکردگی کی پیمائش: PUE اور لاگت کی بچت۔

PUE (طاقت کے استعمال کی تاثیر)۔ یہ معیاری میٹرک ہے: کل ڈیٹا سینٹر بجلی کی کھپت اور آئی ٹی آلات کی کھپت کے درمیان تناسب۔ ایک مثالی PUE 1.0 ہے (ہر جول IT کو جاتا ہے)۔ عملی طور پر، جدید ڈیٹا سینٹرز 1.2 سے 1.4 μ تک پہنچ جاتے ہیں، یعنی سرورز پر ہر 100 واٹ کے لیے، 20 سے 40 واٹ کولنگ، لائٹنگ اور ڈسٹری بیوشن میں جاتا ہے۔.

گوگل مائع کولنگ، فری کولنگ اور اے آئی کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے اپنے انتہائی موثر ڈیٹا سینٹرز میں PUE کو کم کر کے 1.08 کر دیتا ہے۔ میٹا نے حالیہ تنصیبات میں PUE کو 1.1 سے 1.13 تک رپورٹ کیا۔ PUE میں ہر 0.1 کمی سینکڑوں میگا واٹ چلانے والے آپریٹرز کے لیے سالانہ لاکھوں ڈالر بجلی بچاتی ہے۔.

ڈیٹا سینٹر کے آپریٹنگ اخراجات میں توانائی کی لاگت 30% سے 40% ہوتی ہے۔ اس لیے کولنگ کو بہتر بنانا منافع کے لیے سب سے بڑا لیور ہے۔ جدید نظاموں میں سرمایہ کاری کی لاگت ابتدائی طور پر زیادہ ہوتی ہے (انضمام کولنگ ریٹروفٹ کی لاگت $2-5 ملین فی انسٹالیشن ہو سکتی ہے)، لیکن 3-5 سالوں میں واپسی کی ضمانت دی جاتی ہے۔.