Microsoft va-t-il finalement abandonner les fonds marins pour des serveurs inondés ? La firme de Redmond a annoncé mardi qu’elle explorait une nouvelle manière de refroidir les serveurs de centres de données en les plongeant dans des bains liquides. Les racks de serveurs sont plongés dans un liquide non conducteur à base de fluorocarbone conçu spécialement pour l’occasion. Le liquide, qui a un point d’ébullition inférieur à 122 degrés Fahrenheit (ou 50 degrés Celsius), élimine la chaleur en frappe directement les composants. Microsoft réalise les premiers tests dans un centre de données situé sur la rive est du fleuve Columbia.
Microsoft attire l’attention sur le refroidissement par immersion à deux phases
Microsoft commence à immerger ses serveurs dans du liquide pour améliorer leurs performances et leur efficacité énergétique. « Les emails et autres communications envoyés entre les employés de Microsoft font littéralement bouillir du liquide à l’intérieur d’une cuve de rétention en acier remplie de serveurs informatiques dans ce centre de données situé sur la rive orientale du fleuve Columbia », a écrit mardi John Roach de Microsoft dans un billet de blogue. Mais Microsoft n’a pas inventé cette technologie. Elle existe depuis quelques années et a déjà été utilisée par des acteurs de l’industrie pour miner du bitcoin et d’autres cryptomonnaies.
Cette méthode a inspiré Microsoft à en tester l’utilisation au cours des dernières années, en l’utilisant pour faire face aux pics de demande de cloud et aux charges de travail intensives pour des applications comme l’apprentissage automatique. Par conséquent, Microsoft affirme être le premier fournisseur de cloud à le tester en production. « Nous sommes le premier fournisseur de cloud à utiliser le refroidissement par immersion à deux phases dans un environnement de production », a déclaré Husam Alissa, ingénieur matériel principal au sein de l’équipe de Microsoft chargée du développement avancé des centres de données à Redmond, dans l’État de Washington.
Le refroidissement fonctionne en immergeant complètement les racks de serveurs dans un fluide à base de fluorocarbone non conducteur spécialement conçu et le liquide élimine la chaleur lorsqu’il touche directement les composants. En effet, l’entreprise a expliqué que, contrairement à l’eau, le liquide est inoffensif pour les équipements électroniques et il est conçu pour bouillir à 122 degrés Fahrenheit, soit 90 degrés de moins que le point d’ébullition de l’eau. L’effet d’ébullition, qui est généré par le travail des serveurs, évacue la chaleur des processeurs informatiques qui travaillent.
L’ébullition à basse température permet aux serveurs de fonctionner en continu à pleine puissance sans risque de panne due à une surchauffe. Au sein du réservoir qui héberge les serveurs, la vapeur qui s’élève du fluide en ébullition entre en contact avec un condenseur refroidi situé dans le couvercle du réservoir, ce qui transforme la vapeur en liquide et la fait retomber en pluie sur les serveurs immergés. Microsoft estime que cela crée un système de refroidissement en boucle fermée, réduisant ainsi les coûts, car aucune énergie n’est nécessaire pour déplacer le liquide dans le réservoir.
Dans le même temps, aucun refroidisseur n’est nécessaire pour le condenseur non plus. « C’est essentiellement une baignoire », explique Christian Belady, vice-président du groupe de développement avancé des centres de données de Microsoft. « Le rack s’allongera à l’intérieur de cette baignoire, et ce que vous verrez, c’est l’ébullition, tout comme vous verriez l’ébullition dans votre casserole. L’ébullition dans votre casserole est à 100 degrés Celsius, et dans ce cas, elle est à 50 degrés Celsius ».
L’industrie se tournera-t-elle vers cette nouvelle méthode de refroidissement ?
Microsoft croît au potentiel et aux multiples avantages de cette technologie empruntée au monde des cryptomonnaies et répond par l’affirmative. « Le déploiement en environnement de production du refroidissement par immersion à deux phases est la prochaine étape du plan à long terme de Microsoft pour répondre à la demande d’ordinateurs plus rapides et plus puissants dans les centres de données, à un moment où les progrès fiables de la technologie des puces informatiques refroidies par air ont ralenti », confie l’entreprise.
En effet, la plupart des centres de données sont actuellement refroidis par air, c’est-à-dire qu’ils utilisent l’air extérieur et le refroidissent en le faisant descendre à des températures inférieures à 35 degrés Celsius par évaporation. Cette technique est connue sous le nom de refroidissement par marais, mais elle utilise beaucoup d’eau dans le processus. Cette nouvelle technique de bain liquide est conçue pour réduire l’utilisation de l’eau. « Le refroidissement par air ne suffit pas. C’est ce qui nous pousse vers le refroidissement par immersion, où nous pouvons faire bouillir directement les surfaces des puces », a déclaré Belady.
Selon lui, le transfert de chaleur dans les liquides est plusieurs fois plus efficace que dans l’air. « Elle permettra potentiellement d’éliminer la consommation d’eau dans les centres de données, c’est donc une chose très importante pour nous », déclare Belady. « Il s’agit vraiment de conduire moins et d’avoir un impact plus faible pour tout endroit où nous atterrissons », a-t-il ajouté. Ce nouveau type de serveurs permet également à Microsoft de regrouper plus étroitement le matériel, ce qui devrait réduire l’espace nécessaire à long terme par rapport au refroidissement par air traditionnel.
Microsoft teste ce système dans un premier temps avec une petite charge de travail de production interne, et prévoit de l’utiliser à plus grande échelle à l’avenir. « Il s’agit d’un petit centre de données, et nous envisageons l’équivalent d’un rack », explique Belady. « Nous avons toute une approche par étapes, et notre prochaine phase est assez proche avec plusieurs racks ». Microsoft va surtout étudier les implications de ce nouveau refroidissement en matière de fiabilité et les types de charges de travail pour lesquels il pourrait aider pour la demande de cloud et d’IA.
« Nous nous attendons à une bien meilleure fiabilité. Notre travail avec le projet Natick il y a quelques années a vraiment démontré l’importance d’éliminer l’humidité et l’oxygène d’un environnement », explique Belady. Le projet Natick a vu Microsoft couler un centre de données entier au fond de la mer écossaise, plongeant 864 serveurs et 27,6 pétaoctets de stockage dans l’eau. L’expérience a été un succès, et Microsoft a enregistré un taux de défaillance huit fois moins élevé que celui d’un centre de données terrestre. « Ce que nous attendons de l’immersion, c’est une tendance similaire », a déclaré Belady.
Une partie de ce travail est également liée à la promesse environnementale de Microsoft de lutter contre la pénurie d’eau. L’entreprise s’est engagée à reconstituer, d’ici à 2030, une quantité d’eau supérieure à celle qu’elle utilise pour ses activités mondiales. Microsoft utilise notamment un système de collecte d’eau de pluie sur site dans ses bureaux et récupère la condensation des climatiseurs pour arroser les plantes. Néanmoins, Microsoft aurait prélevé près de 8 millions de mètres cubes d’eau dans les systèmes municipaux et autres sources locales en 2019, contre un peu plus de 7 millions en 2018.
Enfin, l’on estime que l’effort de Microsoft pour s’attaquer à sa consommation d’eau sera extrêmement difficile compte tenu de sa tendance à utiliser davantage d’eau. Cependant, des projets comme l’immersion biphasée seront certainement utiles s’ils sont déployés à plus grande échelle. « Notre objectif est de parvenir à une consommation d’eau nulle. C’est notre critère de mesure, et c’est donc ce vers quoi nous tendons », a conclu Belady.
Source : Microsoft
