In unserem kürzlich erschienenen Blogbeitrag zur Einführung von Flüssigkeitskühlung in ein luftgekühltes Rechenzentrum habe ich die Ergebnisse der ersten großen Analyse der Auswirkungen auf die Energieeffizienz und die Effektivität des Stromverbrauchs vorgestellt. Diese Analyse, die von einem Team von Spezialisten von Vertiv und NVIDIA durchgeführt wurde, dokumentierte eine 18,1 %ige Reduzierung der Anlagenleistung und eine 10,2 %ige Reduzierung der Gesamtleistung des Rechenzentrums durch den Übergang von 100 % Luftkühlung zu 75 % Direkt-zu-Chip-Flüssigkeitskühlung zusammen mit anderen Optimierungen für die Zuluft-, Kaltwasser- und Sekundäreinlasstemperaturen.
Wie PUE bei der Bewertung der Effizienz der Flüssigkeitskühlung unterschritten wird
Während die Gesamtleistung des Rechenzentrums um mehr als 10 % reduziert wurde, sank der PUE für die von uns analysierte Einrichtung zwischen unseren Baseline- und vollständigen Optimierungsstudien nur um 3,3 %. Der Grund dafür wird offensichtlich, wenn Sie die Daten überprüfen, die während der vier in unserer Analyse enthaltenen Studien erfasst wurden.
In der ersten Studie, in der das Rechenzentrum zu 100 % luftgekühlt war, betrug die Gesamtleistung des Rechenzentrums 2.562,8 Kilowatt (kW) und die IT-Leistung 1.860,4 kW, was zu einem PUE von 2.562,8/1.860,4 oder 1,38 führte.
Mit der ersten Einführung der Flüssigkeitskühlung (61,4 % der Last) wurde die Leistung des Rechenzentrums auf 2.403,1 kW und die IT-Leistung auf 1.791,1 kW reduziert, was zu einem PUE von 1,35 führte. In Studie 3 wurde der Prozentsatz der Flüssigkeitskühlung auf 68,6 % erhöht, und die Gesamtleistung und die IT-Leistung fielen proportional. Infolgedessen blieb die PUE bei 1,35, obwohl die Stromversorgung des Rechenzentrums um 1,8 % gesenkt wurde.
Unsere Methodik bietet etwas mehr Einblicke in das Geschehen und weist auf eine bessere Metrik hin, die zur Bewertung der Effizienz der Flüssigkeitskühlung verwendet werden kann.
Der Stromverbrauch der Serverlüfter sank von der ersten zur zweiten Studie um 41 % und von der ersten zur vierten Studie um 80 %. Bei PUE-Berechnungen ist die Serverlüfterleistung in der IT-Leistung enthalten, sodass die IT-Leistung zwischen Studie 1 und 4 um 7 % reduziert wurde. Während die Lüfterleistung physisch in den Server integriert ist, ist sie funktional mehr Infrastruktur als die IT und die Einbeziehung in die IT-Leistung, die zur Berechnung von PUE verwendet wird, verzerrt den Wert der Flüssigkeitskühlung und kann das Design auf eine Weise beeinflussen, die eine echte Optimierung verhindern kann. Das führte dazu, dass wir nach einer Metrik suchten, die die Veränderungen, die wir sahen, besser widerspiegelte und für Rechenzentrumsdesigner wertvoller war.
Gesamtnutzungseffektivität (TUE): Eine bessere Kennzahl zur Bewertung der Effizienz der Flüssigkeitskühlung
Glücklicherweise war diese Kennzahl bereits in einem Artikel aus dem Jahr 2013 definiert worden, der auf der International Supercomputing Conference, TUE: Eine neue Energie-Effizienz-Metrik, die auf Jaguar von ORNL angewendet wird.
TUE ist eine PUE-ähnliche Metrik, die die Fehler in PUE behandelt, wenn sie zum Vergleich verschiedener Ansätze zur Kühlung verwendet wird. Die TUE-Metrik wird berechnet, indem die gesamte IT-Leistung, die in der PUE-Berechnung verwendet wird, durch die gesamte Energie ersetzt wird, die verbraucht wird, um IT-Funktionen wie Zentraleinheiten (CPUs), Grafikeinheiten (GPUs), Arbeitsspeicher und Speicher direkt zu unterstützen. Dies trennt den Stromverbrauch von Fans und anderen Hilfsgeräten, die IT-Prozesse nicht direkt unterstützen, von der IT-Leistung, die für Speicher und Rechenleistung erforderlich ist, um ein wahres Bild der Effektivität des IT-Energieverbrauchs und damit der Gesamteffizienz des Energieverbrauchs zu erhalten.
Beispielsweise hat sich der PUE in unserer dritten Studie nicht vom PUE in Studie 2 geändert. Ein Designer, der diese Daten bewertet, könnte zu dem Schluss kommen, dass es keinen Nutzen durch die Erhöhung der Flüssigkeitskühlung von 61,4 % auf 68,6 % gibt, wie wir es zwischen Studie 2 und 3 getan haben.
Wenn wir uns jedoch die TUE für diese beiden Studien ansehen, werden die Vorteile offensichtlich. Die TUE für Studie 2 kann als 24.03,1 (Rechenzentrumsleistung) geteilt durch 1.692,5 (die Leistung, die zur Unterstützung von IT-Funktionen verwendet wird) für eine TUE von 1,42 berechnet werden.
In Studie 3 wird der Zähler in der TUE-Gleichung von 2.403,1 auf 2.360,1 reduziert, während der Nenner konstant bleibt und die TUE auf 1,39 sinkt – eine genauere Reflexion der durch die in Studie 3 implementierten Änderungen erzielten Verbesserungen.
PUE bleibt eine wertvolle Kennzahl für die Bewertung der Auswirkungen einiger Infrastrukturänderungen auf die Effizienz von Rechenzentren und für den Vergleich der Infrastruktureffizienz einer Einrichtung mit anderen Einrichtungen gleicher Größe und in einem ähnlichen Klima. Es sollte jedoch nicht verwendet werden, um die Effizienz von Flüssigkeits- und Luftkühlungssystemen zu vergleichen oder die Effizienz von Flüssigkeitskühlungsdesigns zu bewerten. Dafür wird sich TUE als genauere und wertvollere Metrik erweisen.
In unserem Blog-Beitrag zur Einführung von Flüssigkeitskühlung in ein luftgekühltes Rechenzentrum erfahren Sie mehr über die Methodik, Ergebnisse und Erkenntnisse aus unserer Analyse.
