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1、联想水冷解决方案,2016 Lenovo. All rights reserved.,Lenovo HPC Summit北京, 七月一日.,2016 Lenovo. All rights reserved.,日程,基础架构制冷,基础架构管理,1,面向选择宽泛的客户,面向严苛的能源效率、高密设计要求的客户,面向既考虑制冷效率又关心配置灵活性的客户,水冷技术的选择,PUE = 1.5,PUE = 1.2,PUE = 1.1,节点内直接水冷技术,空气制冷,节点风冷，背板水冷热交换,内置风扇控制气流适合任何数据中心最大的灵活性配件选择宽泛支持节点直接扩展 (Storage NeX, PCI NeX),
2、节点风冷, 用水冷北门补充制冷用18度存储制冷扩展受背门限,节点内通过铜盘管直接水冷，没有风扇，静音效果良好提高分摊到每度电上的性能增加温水水冷能源再利用高密度设计优化能源消费和数据中心布局支持更高性能的处理器,多数情况下，三种制冷方式可以并存(混合制冷数据中心),iDataplex dx360M4 (2010-2013),在42U空间里面，配置i84台iDataplex dx360M4 服务器dx360 M4 节点, 2xCPUs (130W, 115W), 16xDIMMS (4GB/8GB), 1HDD/2SSD, network card.85% 热量可回收， 水温 18C-45C,
3、0.5升每节点分钟.,iDataplex机架,dx360M4服务器,2016 Lenovo. All rights reserved.,NextScale nx360M5 WCT (2013-2015),NextScale机箱,NextScale 机箱6U高，支持12节点 .nx360M5 WCT 2xCPUs (up to 165W), 16xDIMMS (8GB/16GB/32GB), 1HDD/2SSD, 1 ML2 or PCIe Network Card.85% 热量可回收， 水温 18C-45C, 0.5升每节点分钟,2 Nodes of nx-360M5 WCT in a Tra
4、y,nx360M5 with 2 SSDs,Scalable Manifold,NextScale机箱,NextScale nx360M5 WCT (2016),NextScale 机箱6U高，支持12节点 .nx360M5 WCT 2xCPUs (up to 165W), 16xDIMMS (8GB/16GB/32GB), 1HDD/2SSD, 1 ML2 or PCIe Network Card.85% 热量可回收,水温 18C-45C, 0.5升每节点分钟.,现存的铜盘管,通过聚乙烯盘管降低成本(Fluorinated Ethylene Propylene),2 Nodes of nx-
5、360M5 WCT in a Tray,nx360M5 with 2 SSDs,如何测试PUE,Energy Reuse Effectiveness 度量数据中心是如何重复利用计算机散发出的能量ERE是计算消耗的电力和 计算机所消耗的电力与被重复利用的电力差的比值.理想的ERE等于0. 如果没有电力回收利用方案, ERE = PUE,PUE,Power usage effectiveness (PUE) 是一个衡量数据中心电力利用效率的数值;PUE 是数据中心所需所有电力和利用在计算机上的电力的比值.理想数值是 1.0该值并不能表现是如何优化耗电结构的,ITUE,IT power effect
6、iveness ( ITUE) 度量节点是如何优化耗电结构的理想值是1.0,ERE,7,面向选择宽泛的客户,面向严苛的能源效率、高密设计要求的客户,面向既考虑制冷效率又关心配置灵活性的客户,PUE = 1.5 / ERE 2 1.5,PUE = 1.2 / ERE 1.5 1.2,PUE = 1.1 / ERE 1 with hot water,节点内直接水冷技术,空气制冷,节点风冷，背板水冷热交换,内置风扇控制气流适合任何数据中心最大的灵活性配件选择宽泛支持节点直接扩展 (Storage NeX, PCI NeX),节点风冷, 用水冷北门补充制冷用18度存储制冷扩展受背门限,节点内通过铜盘管
7、直接水冷，没有风扇，静音效果良好提高分摊到每度电上的性能增加温水水冷能源再利用高密度设计优化能源消费和数据中心布局支持更高性能的处理器,多数情况下，三种制冷方式可以并存(混合制冷数据中心),水冷技术的选择,莱布尼兹系统SuperMUC :一期和二期,PUE 1.1 五年内电力节省 37%，资金销售从 from 27.6 M 降到 17.4 M,3096 台nx360m5 计算节点(Haswell EP CPUs) HPL = 2.8 PetaFLOP/s 直接水冷, EASInfiniband FDR10 台 GSS26, 7.5 PB 容量, 100 GB/s IO带宽,一期,二期,排名28
8、 和 29 ，Top500 2016.6,性能一览,2012年6月欧洲Top500排名第一的系统,9324 节点配置2颗 Intel Sandy Bridge EP CPUs HPL = 2.9 PetaFLOP/s Infiniband FDR10 网络适合各种用途的巨大存储空间利用IBM GPFS实现10P容量和200GB/s的IO带宽,能源利用效率方面的创新,温水水冷Energy Aware Scheduling(EAS技术),最优制冷效果的 HPC 系统,9,废热再利用,废热夏天干什么?,SuperMUCs 的废热，为40.000 m2 的办公室供暖,德国的新的建筑标准，隔热性能指标很
9、好: 标准的热量需求只有50 W/m2,CooLMUC-2: 废热重复利用用来生产冷却水,制冷机的制冷能力,CooLMUC-2: ERE = 0.3,CooLMUC-2 电力消耗,CooLMUC-2 热量通过设循环水被带走,制冷机的制冷能力(COP 0,5 0,6),12,进口水温为50 C全季节美欧压缩机的制冷384 计算节点466 TFlop/s 峰值计算能力,基于氟化物涂层和金属纤维的热交换技术比基于当前基于硅胶制冷技术有三个优点COP = 60%总体省电50+%,CooLMUC-2,联想 NeXtScale Water Cool (WCT) 系统技术,SorTech 的吸收式制冷机组,
10、Energy Reuse Effectiveness ( ERE)度量数据中心是如何重复利用计算机散发出的能量r,ERE=0.3,DWC 降低处理温度（Xeon 2697 v4）,19,结论: 直接水冷降低5%的CPU耗电并且支持更高主频,空冷和水冷比较 （Xeon 2697 v4）,结论:关闭 Turbo 情况下, 直接水冷节省5%电力， ,and 打开Turbo 情况下, 提高3%的性能，仍然省电1%,15,直接水冷带给联想的价值,采用 50C水制冷,通过向建筑物提供能源，节省30%的能源,服务器电力消耗,降低CPU耗电( 5%) 节点不需要风扇( 4%),制冷电力消耗,采用 45C水制冷
11、, 可以估算一年节省 20%的制冷电力,制冷设备节省,热力再利用,总共节省=50+%,如何管理电力,节省闲置节点的电力消耗节省工作节点的电力消耗,报告,每节点、每机箱的温度和电力每个作业的电力消耗,优化,Antilles: 开放的系统管理WEB控制台,xCAT/Confluent,Torque/MAUI,Ganglia,WEB CONSOLE GUI,OpenMPI, MVAPICHMPICH, Intel Parallel studio,CentOS/RHEL,Lustre,OFED,Server,Storage,Network,Gui里面罗列的主要HPC组件是OpenHPC 项目的一部分,新功能制冷基于机柜和服务器的热力图CDU的水流状况可预知的能源利用 独立的调度器,WEB CONSOLE GUI,xCAT/Confluent,Lustre,OFED,Confluent : HeatMap,19,Confluent: HeatMap,20,结论,管理系统和基础架构,降低总体拥有成本,切合开源解决方案,联想拥有端到端的解决方案,21,
