Тепловий удар для даних: чому простої систем охолодження зупиняють все

Коли проблема з охолодженням центру обробки даних зупинила торгівлю ф'ючерсами та опціонами на Чиказькій товарній біржі, це зосередило увагу на прихованій інфраструктурі, яка стає дедалі важливішою для повсякденного життя: центрах обробки даних. Ці об'єкти необхідні для всього, від торгівлі сировинними товарами до завантаження фотографій зі смартфона в хмару.

Вони також знаходяться в центрі сотень мільярдів доларів, що вливаються у штучний інтелект, ентузіазм щодо якого допоміг перетворити Nvidia Corp. на найціннішу публічну компанію світу.

Але зберігання та обробка великих обсягів даних генерує величезну кількість тепла. Підтримка достатнього охолодження центрів обробки даних для запобігання збоям може становити до 15% капітальних витрат на ці проекти. Як показав багатогодинний збій у роботі CME Group Inc. — найбільшого у світі оператора ф'ючерсної біржі — коли щось йде не так, це може мати глобальний вплив.

Чому центри обробки даних так нагріваються?

Центри обробки даних – це будівлі, заповнені серверами або стеками мікросхем, які працюють разом для обробки та зберігання даних. Їхню обчислювальну потужність часто називають «обчислювальною потужністю», що є ключовим ресурсом для компаній, що займаються штучним інтелектом, які прагнуть навчати свої моделі.

Центри обробки даних заробляють гроші, здаючи обчислювальні ресурси в оренду іншим компаніям, які хочуть використовувати їх для розміщення своєї інтернет-інфраструктури, навчання моделей або обробки підказок користувачів. Це означає, що вони зацікавлені в тому, щоб розмістити якомога більше серверів в одному просторі, щоб максимізувати потужність.

Усі ці сервери потребують багато електроенергії. Оскільки вони дуже енергоємні та працюють цілодобово, центр обробки даних використовує до 50 разів більше енергії на квадратний фут, ніж типова офісна будівля. Більша частина споживаної ними енергії витрачається на відпрацьоване тепло. Подумайте, як нагрівається ваш ноутбук або телефон, коли ви багато ним користуєтеся або виконуєте складні завдання.

Як компанії охолоджують центри обробки даних?

Сервери традиційно охолоджувалися холодним повітрям, подібно до того, як працює кондиціонер у будинку. Вентилятори продувають охолоджене повітря через сервери, а тепле повітря видаляється з серверної кімнати.

Однак, починаючи приблизно з 2022 року, системи рідинного охолодження стали більш популярними, оскільки центри обробки даних, що використовуються для штучного інтелекту, генерували більше тепла. Холодна рідина може подаватись по трубах через пластини, розташовані під чіпами, або весь сервер може бути занурений у резервуар, заповнений рідиною.

Також існують системи, які використовують рідини з низькими температурами кипіння, що поглинають тепло при контакті з гарячою стружкою та випаровуються — подібно до того, як піт відводить тепло від людського тіла — перш ніж конденсуватися назад у рідину та повертатися в резервуар.

Рідини можуть переносити більше теплової енергії в заданому об'ємі, ніж повітря, що робить їх ефективнішими. Але ці системи складні в установці та дорожчі. Вони також проблематичні, якщо щось піде не так — ніхто не хоче, щоб рідина потрапляла на його дорогі мікросхеми.

Незалежно від того, чи використовується повітря, чи рідина, після того, як вона поглине тепло від стружки, воно передається в охолоджувальний водяний контур. Потім ця вода подається до градирні або чилера — по суті, промислового холодильника — який може вивільняти тепло у зовнішнє середовище.

Коли ви читаєте про центри обробки даних, які використовують багато води, це тому, що градирні випаровують частину цієї води, щоб позбутися тепла. Існують побоювання, що споживання води центрами обробки даних створює навантаження на місцеві водопостачання, особливо в районах, які вже потерпають від нестачі води.

Що відбувається, коли центри обробки даних перегріваються?

Перегрів може призвести до втрати даних, пошкодження цінних мікросхем у серверах та простоїв для клієнтів. Результати можуть бути дуже схожими на нещодавні перебої, спричинені збоями в компаніях, які забезпечують цифрову інфраструктуру, необхідну для живлення Інтернету.

Серйозний збій у мережі компанії з кібербезпеки Cloudflare Inc. у листопаді заблокував роботу таких веб-сайтів, як платформи соціальних мереж X, так і ChatGPT. Проблеми з хмарним сервісом Amazon.com Inc., CrowdStrike Holdings Inc. та Microsoft Corp. спричинили аналогічні проблеми, що підкреслює, наскільки світ залежить від невеликої кількості фірм, щоб залишатися онлайн.

Центри обробки даних зазвичай інвестують значні кошти в резервування, включаючи додаткові генератори живлення, додаткові охолоджувальні блоки та навіть реплікацію всього об'єкта, щоб мінімізувати ймовірність перебоїв. Але оскільки системи стають складнішими, перебоїв може бути важче уникнути.

Що сталося під час інциденту з CME?

Торгова платформа CME розташована в кампусі недалеко від Чикаго в Аврорі, штат Іллінойс, який належить CyrusOne, оператору центрів обробки даних, якого у 2022 році придбали приватні інвестиційні групи KKR & Co. та Global Infrastructure Partners.

Компанія CyrusOne повідомила, що 27 листопада на одному з її об'єктів в Аврорі стався збій чилерної установки, який вплинув на роботу кількох холодильних агрегатів. Це спричинило тривалий збій, який спричинив багатогодинний збій на ринках акцій, іноземної валюти, облігацій та сировинних товарів, а також вплинув на контракти на трильйони доларів. Масштаби потрясінь, спричинених несправною системою охолодження, показали, наскільки багато залежить від такої інфраструктури.

Після початку відключення, компанія CyrusOne заявила, що розгорнула тимчасове охолоджувальне обладнання на додаток до постійних систем, поки працювала над відновленням повної потужності охолодження. За словами компанії, їхній кампус оснащений «передовою технологією охолодження», а також використовує повітряно-охолоджені чилери та природно охолоджене зовнішнє повітря або воду, коли температура нижче -1°C (30°F). За даними Weather Underground, поки оператор центру обробки даних продовжував усувати несправність, температура повітря в Аврорі о 10:40 ранку за місцевим часом 28 листопада становила близько -1°C.На вебсайті CyrusOne зазначено, що на об'єкті в Аврорі є додаткові охолоджувальні блоки для захисту від збоїв чилерної установки з повітряним охолодженням. Незрозуміло, чи допомогло це резервування під час останнього інциденту.