將人工智能整合到傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心有多復(fù)雜？

將人工智能（AI）技術(shù)整合到傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。隨著AI工作負(fù)載需求的不斷攀升，數(shù)據(jù)中心面臨著諸多難題，其中最為突出的便是熱量與負(fù)載的顯著增加。這不僅要求配備先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)來應(yīng)對額外的熱量，還需對數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，并大幅提升電力容量，以確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在當(dāng)前形勢下，各種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心都在積極將其基礎(chǔ)設(shè)施向先進(jìn)的AI服務(wù)器整合。然而，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心在設(shè)計(jì)之初并未考慮到要處理如此大幅增加的服務(wù)器負(fù)載與熱量，這使得AI的整合過程變得異常復(fù)雜。實(shí)際上，AI集成所需的專門設(shè)計(jì)與超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心所采用的設(shè)計(jì)有諸多相似之處，而超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心同樣面臨著高負(fù)載的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。AI服務(wù)器處理速度的提升以及對它們?nèi)找嬖鲩L的需求，導(dǎo)致處理器產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中的散熱能力，這就迫使冷卻系統(tǒng)必須不斷進(jìn)化，以跟上溫度升高的步伐。這一進(jìn)化過程涉及到基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)計(jì)的諸多變更，包括地板負(fù)載、機(jī)柜空間、機(jī)架密度和電力管理等方面，同時(shí)還需要集成液冷系統(tǒng)。

地板負(fù)載與機(jī)柜

早期的機(jī)架柜尺寸為24英寸（610毫米）見方，重量大約在250磅（113千克）左右。在大多數(shù)情況下，建筑樓板在通過提升式訪問地板承載負(fù)載時(shí)能夠承受這種重量。但隨著人工智能服務(wù)器的不斷進(jìn)步與整合，機(jī)柜的重量和尺寸都有了顯著增加。如今，現(xiàn)代機(jī)柜的承載能力已達(dá)到2,500-3,000磅（1,134-1,361千克）。如此之重的機(jī)柜，可能已經(jīng)超出了大多數(shù)新建建筑的樓板評級所能承受的范圍。

為了應(yīng)對這種情況，管理員需要對機(jī)柜進(jìn)行更換或加固，以確保能夠支撐AI服務(wù)器增加的重量。這需要對機(jī)柜的尺寸和重量、服務(wù)器機(jī)架的數(shù)量、通道設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)以及活動地板的承重能力等進(jìn)行綜合評估，而這些因素又會因樓層高度和設(shè)備放置位置的不同而有所差異。特別深的機(jī)柜往往難以適應(yīng)現(xiàn)有的排間距，從而給布局帶來了極大的挑戰(zhàn)。值得慶幸的是，IBM提供了一個地板負(fù)載計(jì)算器，可以方便地估算設(shè)備的地板負(fù)載值，為管理員在進(jìn)行相關(guān)決策時(shí)提供有力的數(shù)據(jù)支持。

電力供應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中心機(jī)柜通常包含42個機(jī)架單元，而最常見的機(jī)架配置功率范圍在100千瓦到150千瓦之間。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)主要是基于5千瓦到10千瓦的機(jī)架密度。然而，AI服務(wù)器集成則需要至少50千瓦的機(jī)架密度。在這種情況下，傳統(tǒng)的交流電路和布線已無法高效地為更大的AI陣列提供所需的電流。除此之外，傳統(tǒng)的電源線、插頭和插座也未針對AI服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)的高溫環(huán)境進(jìn)行評級，這無疑增加了電力供應(yīng)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

目前，許多AI平臺已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化為400伏直流電，這就需要特殊的電源和集成的電力分配總線。管理員必須聘請專業(yè)的專家，將所有電力整合到包含計(jì)算機(jī)架的機(jī)柜復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，并安裝電力總線來管理在地板上升起的電力分配。通過這種方式，不僅可以提高氣流效率，還能提升冷卻效果，從而更好地滿足AI服務(wù)器的運(yùn)行需求。

在電力饋線方面，其中的電路額定值僅適用于一個AI計(jì)算集群平臺，這可能是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中最常見的配置。對于更大規(guī)模的安裝，通常會使用更高的電壓，并且所有電力都應(yīng)具備冗余性，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。穩(wěn)定的不間斷電源（UPS）能源對于全天以100%容量運(yùn)行的AI基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要。因此，管理員必須對增加的電力需求進(jìn)行全面評估，以整合和維持AI服務(wù)器操作，并及時(shí)更新電氣系統(tǒng)，使其能夠滿足能源需求。同時(shí)，還應(yīng)評估備用發(fā)電機(jī)并進(jìn)行必要的升級，以確保備用系統(tǒng)能夠處理增加的能源消耗，從而有效減少停機(jī)時(shí)間，保障數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行。

冷卻系統(tǒng)

許多AI服務(wù)器支持直接到芯片的液體冷卻回路，這些回路專門用于冷卻處理器。直接到芯片的冷卻系統(tǒng)能夠承擔(dān)高達(dá)75%的熱負(fù)荷，而傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)則負(fù)責(zé)處理剩余的熱負(fù)荷。例如，如果一個60千瓦的機(jī)柜需要25%的補(bǔ)充空氣，那么就需要15千瓦的空氣冷卻，這在設(shè)計(jì)良好的數(shù)據(jù)中心冷卻設(shè)備的容量范圍內(nèi)是可以實(shí)現(xiàn)的。然而，一個150千瓦的機(jī)柜則需要30千瓦到45千瓦的空氣冷卻，這已經(jīng)超出了大多數(shù)傳統(tǒng)空氣系統(tǒng)的備用容量。而對于一個250千瓦的安裝，可能需要50千瓦到75千瓦甚至更多的空氣冷卻，在大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中，雖然這種需求是可行的，但對冷卻系統(tǒng)的壓力和要求也相應(yīng)大幅提高。

冷卻系統(tǒng)必須能夠提供全天候的服務(wù)，并具備冗余性和極高的可靠性，這是確保數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。有效的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)在很大程度上取決于數(shù)據(jù)中心所處的地理位置和環(huán)境條件。例如，在炎熱干燥的氣候條件下，蒸發(fā)冷卻或使用單獨(dú)的冷卻塔可能是最佳選擇；而在水資源稀缺或涼爽的氣候環(huán)境中，干冷卻是更為合適的選擇。

向計(jì)算設(shè)備分配水時(shí)，需要使用冷卻液分配單元（CDU）。這些專用的熱交換器能夠?qū)⒔ㄖ锏脑O(shè)施水供應(yīng)與機(jī)柜的技術(shù)水供應(yīng)有效連接起來。直接冷卻芯片采用微通道技術(shù)，但這也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，可能會被污染的水堵塞。而CDU則能夠徹底過濾和處理設(shè)施的水供應(yīng)，從而避免這一問題。小型CDU可以安裝在機(jī)架上，方便靈活；大型CDU則配有平衡閥，能夠連接具有不同流量和壓力要求的設(shè)備，以滿足多樣化的冷卻需求。

此外，還有一種替代冷卻方法是使用需要冷卻水的主動式機(jī)柜門冷卻器。主動式門冷卻器雖然會消耗一定的風(fēng)扇功率，但通常比大型空氣冷卻裝置更節(jié)能。這種冷卻方式使得集成芯片和風(fēng)冷機(jī)柜成為可能，為數(shù)據(jù)中心的冷卻方案提供了更多的選擇和靈活性，有助于優(yōu)化整體的冷卻效果和能源利用效率。

綜上所述，將人工智能整合到傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心是一個復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，涉及到多個方面的重大調(diào)整和升級。數(shù)據(jù)中心的管理者和相關(guān)技術(shù)人員需要充分認(rèn)識到這些挑戰(zhàn)，并采取有效的措施來應(yīng)對，以確保數(shù)據(jù)中心能夠順利地適應(yīng)人工智能時(shí)代的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行。

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