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详解谷歌水冷服务器技术(2)
  • 图3是谷歌水冷服务器的俯视图,主板201上有6个标识为202的CPU及标识为206的芯片组,中间横向虚线部分为多根内存阵列,以及冷通道侧的网络控制器208和网络RJ45接口214等。服务器的进风从右侧...
  • 图3是谷歌水冷服务器的俯视图,主板201上有6个标识为202的CPU及标识为206的芯片组,中间横向虚线部分为多根内存阵列,以及冷通道侧的网络控制器208和网络RJ45接口214等。服务器的进风从右侧进入,流经内存及周边器件,然后被标识为204的服务器电源吸入,服务器电源的风扇203既作了电源的散热风扇,同时还兼做了服务器的气流循环风扇,进入服务器的风还可以被导风板205导入到风扇内,防止冷气流短路直通。

    图3 谷歌水冷服务器的俯视图

    图4(a)是服务器散热片114的内部结构图,包括302和304这样的冷冻水通孔,内部流经的冷媒除了普通冷冻水外,还可以是氟化剂、食用油、乙二醇、液氮等等非导电物质。冷冻水从靠近大发热量CPU侧的306口进入,带走大部分热量后,再从小发热量的内存等附近308口流出。实际应用中,服务器机架内的水泵及阀门等提供冷冻水给到每套服务器,比如机柜内的冷冻水配水竖管(类似供电的配电PDU),通过快速连接软管(类似于供电的电源线)以及每个服务器接入水阀门(类似于供电的空开)接到每套服务器的散热片内。冷冻水竖管上级还有配水单元及供水阀门(类似于供电的配电柜及上级空开)。图4(b)是散热片的更详细侧视图,可以看到散热片400表面上有三个不同的散热平台层,用于不同发热量的器件。散热片400实际由三层铝锭402、404和406压叠而成,其中中间层的404可以为导热好的金属材料,也可以采用导热不好的塑料材料等,甚至可以不用404层,直接由导热性好的402和406压叠而成。此外412作为冷冻水输入口,而414作为冷冻水流出孔。

    图4散热片俯视图

    图5是两个服务器机柜502a和502b的简化图,两层导轨的两套服务器之间的部分存在一定空隙,用于机柜级气流流通,这个气流循环由每套服务器上安装的风扇来带走。由于服务器上的大部分热量都被散热片内的冷冻水带走,风扇只用于循环内存和硬盘等低发热器件的部分散热气流,因此风扇运行转速很低功耗也很少。每个散热器表面的两个服务器上器件经过精心设计,以至于服务器密集堆叠部署时,相邻两套服务器上的器件也不会互相干涉。比如上一套服务器的底部主板上的器件不会和下一套服务器的顶部主板上的器件发生干涉。同时每套服务器顶部主板上的风扇可以巧妙地同时用于本服务器顶部主板以及上面一套服务器的底部主板上的器件散热,即一套服务器的风扇可以同时用于上下两个服务器主板的散热。此外,如前面所述,这里的服务器风扇可能会单独安装较大的散热风扇,但在谷歌的水冷服务器应用中,因为内存和硬盘等需要的散热功率不大,这些风扇很可能只是服务器电源内的散热风扇。通过这些电源风扇的运转以及导风板设计,将内存、硬盘等器件的热量带走,同时兼做服务器电源的散热,最后再送到热通道内降温。由于采用了双U高的大电源风扇,可以得到更大的风量,在降低了风扇转速和风扇能耗的同时,还可以大大降低机房的噪音,提供更好的现场人员工作环境,谷歌的机房也因为冷通道维护环境舒适和机房低噪声大空间等考虑和设计,也于前几年通过了OHS职业健康安全管理体系认证。(御风)

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