Com fluxos constantes de dados surgindo da Internet das Coisas, vídeo, inteligência artificial, entre outras, não é de surpreender que devemos gerar 463 exabytes de dados todos os dias até 2025.

A forma como acessamos e interagimos com os dados está em constante mudança e terá um impacto real na forma como esses dados são processados e armazenados. Em apenas alguns anos, o armazenamento global de dados deve ultrapassar 200 zettabytes, com metade dessa quantidade armazenada na nuvem. Isso representa um desafio único para data centers de hiperescala e sua infraestrutura de armazenamento.

De acordo com a Seagate, os data centers em nuvem escolhem unidades de hard disk (HDDs) de alta capacidade para armazenar 90% de seus exabytes. Os hard disks são uma tecnologia comprovada normalmente encontrada em formato de 3,5 polegadas. Eles continuam a oferecer aos operadores de data center armazenamento econômico em escala.

O melhor hard disk hoje tem capacidade de 20 TB. Até o final da década, espera-se que atinja mais de 120 TB, tudo dentro do fator de forma de 3,5 polegadas existente.

As implicações práticas disso mostram a necessidade de melhores soluções de resfriamento térmico. Mais armazenamento de dados significa mais giro dos discos, motores de maior velocidade e mais atuantes, o que se traduz em maior uso de energia. À medida que os discos aumentam em potência, aumenta também a quantidade de calor que produzem.

Então, com a introdução do hélio nos hard disks na última década, o desempenho não só melhorou graças à menor resistência às unidades, como agora as unidades são fechadas.

Também é preciso considerar a conformidade ESG. Com os data centers consumindo cerca de 1% da demanda mundial de eletricidade e a energia de resfriamento respondendo por mais de 35% do consumo total de energia de um data center, os proprietários de data centers estão sob pressão para reduzir esse consumo.

Comparação de Tecnologias de Refrigeração

Tradicionalmente, os ambientes de data center usam tecnologia de resfriamento a ar. A principal maneira de remover o calor com métodos de resfriamento de ar é sugar volumes crescentes de fluxo de ar através do chassi do equipamento.

Normalmente, há um corredor quente atrás dos racks e uma configuração de corredor frio na frente que dissipa o calor trocando o ar quente pelo ar mais frio. O resfriamento a ar é amplamente utilizado e bem compreendido. Ele também está bem enraizado em quase todos os data centers do mundo.

No entanto, à medida que o volume de dados evolui, é cada vez mais provável que o resfriamento a ar não consiga mais garantir um ambiente operacional adequado para equipamentos de TI com uso intensivo de energia.

Tecnologias como o resfriamento líquido estão provando ser uma maneira muito mais eficiente de remover o calor dos equipamentos de TI. O resfriamento líquido de precisão, por exemplo, faz circular pequenos volumes de fluido dielétrico pela superfície do servidor, removendo quase 100% do calor gerado por componentes eletrônicos.

Não há pontos críticos que reduzam o desempenho, não há resfriamento a ar frontal e não há restrições de imersão de baixo para cima presentes nas soluções de tanque.

Enquanto as aplicações iniciais de resfriamento líquido de precisão eram feitas em um chassi fechado para resfriar componentes do servidor pela maior demanda de energia dos hard disks, os dispositivos de armazenamento também são uma aplicação ideal.

Demandas de armazenamento de alta densidade

Com hard disks de alta densidade, o resfriamento a ar tradicional empurra o ar através do sistema da frente para trás. O que geralmente acontece nesse ambiente é que os discos na frente ficam muito mais frios do que os de trás.

À medida que o ar frio chega e viaja através do dispositivo JBOD, o ar aquece. Isso pode causar uma diferença de temperatura de 20°C ou mais entre os discos na parte frontal e traseira da unidade, dependendo da capacidade do hard disk.

Para qualquer operador de data center, a consistência é fundamental. Quando os discos variam aproximadamente 20°C da frente para trás, ocorre um desgaste inconsistente nas unidades, levando a falhas imprevisíveis. O mesmo vale para a variação na altura da moldura, já que dispositivos mais baixos tendem a consumir o fluxo de ar mais frio que sai dos pisos.

Refrigeração líquida para armazenamento

Embora sempre existam variações e tolerâncias diferentes em qualquer ambiente de data center, o resfriamento líquido pode atenuar essas variações e melhorar a consistência.

Em 2022, a Meta publicou um estudo mostrando como um sistema de armazenamento de alta densidade refrigerado a ar foi remodelado para usar resfriamento líquido monofásico. O estudo descobriu que o resfriamento líquido de precisão foi um meio mais eficiente de resfriamento de racks de hard disk com os seguintes resultados:

• A variação de temperatura de todos os hard disks foi de apenas 3°C, independentemente da localização dentro dos JBODs.

• Os sistemas de hard disk podem operar de forma confiável em temperaturas de entrada de água do rack de até 40°C.

• A energia de resfriamento no nível do sistema foi inferior a 5% do consumo total de energia.

• Atenua os problemas de vibração acústica.

Embora a consistência seja um benefício fundamental, também é importante resfriar todos os hard disks em uma temperatura de água mais alta. Isso significa que os operadores de data center não precisam fornecer água fria à unidade.

A redução do consumo de recursos (eletricidade, água, espaço, ruído sonoro, etc.) leva a uma maior redução do TCO e a uma melhor conformidade ESG. Ambos são os principais benefícios para os operadores de data center atuais.

À medida que a demanda por armazenamento de dados continua a aumentar, o mesmo acontece com as soluções que os fornecedores de data center de hiperescala precisam para resfriar equipamentos com eficiência. O resfriamento líquido para armazenamento de alta densidade está provando ser uma alternativa viável, já que resfria drives em uma temperatura mais consistente e elimina a vibração do ventilador, com menor consumo geral de energia final e melhor conformidade ESG.

Em um momento em que os operadores de data centers estão sob crescente pressão para reduzir o consumo de energia e melhorar as métricas de sustentabilidade, a tecnologia pode não ser boa não só ao planeta, como também às empresas.

Permitindo a inovação em sistemas de armazenamento

Os hard disks atuais são projetados levando em consideração o resfriamento a ar forçado, então é lógico que o resfriamento a ar continuará a ter um papel importante no curto prazo. Para que os fabricantes de armazenamento adotem novas alternativas, demonstrações de tecnologia de resfriamento líquido como a que a Meta realizou são fundamentais para garantir a utilização.

Se olharmos para o avanço das tendências tecnológicas, aumentar constantemente a potência dos ventiladores em um rack não será uma solução sustentável a longo prazo.

Os data rooms não estão ficando maiores, e os custos de resfriamento de um rack estão aumentando. A necessidade de mais capacidade de armazenamento de dados com maior densidade cresce exponencialmente.

O armazenamento projetado para resfriamento líquido será menor, usará menos materiais e componentes custosos, funcionará mais rápido e falhará com menos frequência. A capacidade de oferecer uma solução de armazenamento em hard disk mais econômica no mesmo espaço cúbico oferece não apenas um benefício de TCO, mas também contribui para um valor ESG mais alto.