ЭФ-Гибридное ВК-3

Концепция

ecoflops_1Базируясь на опыте собственных разработок, в концепции проекта ВК-3 были устранены недостатки, и сохранены достоинства предыдущих поколений СЖО ЭкоФЛОПС. Архитектура проекта ВК-3 представляет собой гибридную двухконтурную систему. Первый, внутренний контур, реализует технологию прямого контактного охлаждения. Его задача заключается в отводе основного тепла, производимого такими элементами как процессор, графический ускоритель или сопроцессор. Диэлектрический теплоноситель второго контура обволакивает все оставшиеся выделяющие тепло элементы вычислительного узла. Тепловая энергия, принятая вторым контуром от электронных компонентов со сложной геометрией, выводится через теплообменник за пределы вычислительной единицы.

Целью проекта ВК-3 ставилось создание вспомогательного оборудования (корпуса и инфраструктуры), обеспечивающего возможность охлаждения современных вычислительных систем стандартизованной промышленной геометрии.

В основу проекта (базовое исполнение корпуса -Вариант №1) легла платформа на базе 2-х CPU Intel Xeon и 2-х сопроцессоров Intel Xeon Phi. В зависимости от модификации корпуса в нем можно разместить до 4-х Intel MIC (или GPU Nvidia ) или до 4-х HDD.

Для подключения системы к высокоскоростной магистрали вычислительного кластера используется подключение Infiniband, разъем которого может быть выведен на переднюю или заднюю панель корпуса.

Альтернативные варианты исполнения корпуса
Реализация концепции

Моделируя систему в условиях строгого ограничения габаритов корпуса, коллективом инженеров были разработаны и произведены прецизионные теплообменники, что позволило не отклониться от изначальных параметров. В результате получилась система, позволяющая работать вычислительной платформе без тепловых скачков, бесшумно, и не нагревая помещение. Для перевода на жидкостное охлаждение, целевое вычислительное оборудование достаточно переложить из «родного» корпуса с воздушным охлаждением в корпус ВК-3, подключить систему к гидравлической и электрической магистралям и включить.

Корпус представляет собой закрытый контейнер. На передней стороне располагается отсек для жестких дисков и панель управления. Конструктивно накопители HDD размещены в сухой зоне, что допускает использование классических жестких дисков. Всё же использование SSD накопителей предпочтительнее т.к. они меньше потребляют электричества и нагреваются.

Для коммутационной панели изготавливается соответствующий типу герметичный разъем, в случае классического подключения изготавливается герметичная панель со стандартной коммутацией, которая может быть установлена на любой стороне сервера. При такой реализации допустим перенос всей коммутации на фронтальную сторону сервера, что позволит исключить необходимость сервисного доступа к одной из сторон. Этим может быть достигнута более плотная установка оборудования в ЦОД.

Стойка и Прототип

Корпус-контейнер устанавливается в стойки вертикально. Стандартная стойка вмещает три уровня в каждый из которых становятся по 14 вычислительных серверов. Стойка занимает площадь 90см х 60 см. Каждая стойка содержит контуры жидкостного охлаждения, к которым подключаются корпуса.

Все стойки подключаются к внешнему контуру охлаждения, который отводит нагретый теплоноситель за пределы зала ЦОД. В результате такого способа подключения значительно снижается необходимость кондиционирования помещения.

Для испытания концепции ВК-3 был изготовлен его прототип с элементом визуального контроля. Благодаря испытательному комплексу «Волна» было проведено исследование тепловых процессов внутри корпуса наполненного диэлектрической жидкостью, а так же влияние на процессы теплопереноса различных термоинтерфейсов.

Особенности концепции ВК-3
  • Полное отсутствие вентиляторов
  • Возможность использования классических HDD
  • Корпусная электроника погружена в жидкость, что снижает количество отказов
  • Низкие требования к качеству окружающей среды (влажность, пыль)
  • Электроника защищена от возгораний
  • Практически бесшумная работа

Для погружения используется недорогая диэлектрическая жидкость, в контурах точечного охлаждения теплоноситель на основе воды и пропилленгликоля. Основная идея разработки заключается в использовании стандартных вычислительных компонентов, для которых разработали специальные корпуса и теплообменники. В результате получился продукт, не имеющий аналогов в мире.

Разработанная нами стойка имеет оригинальную конструкцию. В основании стойки расположен теплообменник вода-вода, насосы и резервуар для хранения диэлектрической жидкости на время замены вычислительного модуля. Для транспортировки и обслуживания вычислительных модулей разработан передвижной сервисный модуль.

Сервисный модуль - CM.01

Прототип сервисного модуля предназначен для обслуживания вычислительных модулей типа ВК-3. Данное устройство предназначено для:

  • Наполнения и слива теплоносителя из корпусов
  • Транспортировки корпусов
  • Вскрытия корпусов
  • Обслуживания вычислительных модулей

Сервисный модуль оборудован системой подачи и откачки теплоносителя, состоящей из бака и специального насоса, и вакуумной системой сбора теплоносителя из корпусов вычислительных модулей. Так же он оборудован двумя контейнерами для хранения очистителей и прочих полезных мелочей.

Сервисная поверхность выполнена с наклоном, для облегчения сбора теплоносителя оставшегося в корпусе. Так же имеется специальный паз для хранения снятой с корпуса крышки, для исключения разбрызгивания теплоносителя на пол.

Модуль выполнен на колесной базе и может легко перемещаться одним человеком по помещениям. Для удобства перемещения устройство оборудовано рукоятками и поворотными колесами.