خداحافظی با داغ کردن حافظه‌ها در دیتاسنترهای هوش مصنوعی؛ رونمایی کیوکسیا از SSDهای مجهز به خنک‌کننده مایع

وقتی صحبت از سیستم‌های خنک‌کننده مایع (Liquid Cooling) به میان می‌آید، معمولاً یاد مهار حرارت بالای پردازنده‌ها و کارت‌های گرافیک غول‌پیکر می‌افتیم. اما شرکت ژاپنی کیوکسیا (Kioxia)، از پیشگامان تولید حافظه‌های فلش، تصمیم گرفته این قاعده بازی را عوض کند. این غول دنیای ذخیره‌سازی اخیراً از یک درایو SSD جدید و مجهز به خنک‌کننده مایع با نام NX1 رونمایی کرده که مشخصاً برای رفع نیازهای مراکز داده هوش مصنوعی و محیط‌های هایپراسکِیل (Hyperscale) طراحی شده است.

درایوهای NX1 کیوکسیا با پشتیبانی از استانداردهای PCIe 5.0 و NVMe 2.0، پهنای باند و سرعت انتقال دیتای سرسام‌آوری را در اختیار سرور‌ها می‌گذارند. این درایوها در اسلات‌های اختصاصی سرور، یعنی E1.S روی مادربرد نصب می‌شوند و در دو فرم‌فاکتور ۹.۵ میلی‌متری و ۱۵ میلی‌متری در دسترس قرار می‌گیرند. البته نکته جالب اینجاست که فقط مدل‌های باریک‌تر ۹.۵ میلی‌متری از خنک‌کننده مایع پشتیبانی می‌کنند و نسخه ۱۵ میلی‌متری تنها به خنک‌کننده بادی مجهز است. طبق ادعای کیوکسیا، این درایوهای حالت جامد در بخش نوشتن ترتیبی (Sequential Write) تا ۳۸ درصد سریع‌تر از نسل قبل عمل می‌کنند؛ نسلی که خودش هم با سرعت خیره‌کننده ۵.۸ گیگابایت بر ثانیه حسابی خبرساز شده بود.

از نظر ظرفیت ذخیره‌سازی، دست دیتاسنترها کاملاً باز است و این درایوها در ظرفیت‌های متنوعی از ۱.۹۲ ترابایت تا ۱۵.۳۶ ترابایت عرضه می‌شوند. علاوه بر این، نرخ مقاومت و دوام آن‌ها برابر با 1 DWPD (یک‌بار نوشتن کل ظرفیت در روز) اعلام شده؛ یعنی کاربران و سرور‌ها می‌توانند حداقل در طول دوره گارانتی، هر روز کل حجم درایو را به طور کامل پر و خالی کنند، بدون اینکه نگران آسیب دیدن یا افت کیفیت آن باشند. در حال حاضر، درایوهای NX1 فقط در اختیار برخی مشتریان بزرگ هایپراسکِیل کیوکسیا قرار گرفته‌اند و هنوز جزئیاتی درباره قیمت نهایی آن‌ها منتشر نشده است.

اصلاً چرا حافظه‌های SSD به سیستم خنک‌کننده نیاز دارند؟

حافظه‌های SSD هیچ قطعه مکانیکی متحرکی ندارند، اما برای ذخیره، خواندن و نوشتن داده‌ها دائماً بارهای الکتریکی را جابه‌جا می‌کنند؛ فرآیندی که در هر لحظه گرما تولید می‌کند. این گرما در سیستم‌های خانگی چندان مشکل‌ساز نیست، اما در مراکز داده بزرگ که ده‌ها هزار درایو در هر ثانیه میلیاردها تراکنش و پردازش سنگین را مدیریت می‌کنند، کنترل دما ناگهان به یک چالش حیاتی بدل می‌شود. ماجرا وقتی نگران‌کننده‌تر می‌شود که بدانیم اگر دمای درایوها از حد مشخصی بالا‌تر برود، دچار پدیده افت کارایی حرارتی یا همان ترمال تراتلینگ (Thermal Throttling) می‌شوند؛ یعنی درایو برای محافظت از خود در برابر سوختن، ترمز سرعت را می‌کشد و عملکردش افت شدیدی پیدا می‌کند. به زبان ساده، خنک‌کاری نامناسب تأثیر مستقیمی روی کاهش پهنای باند و سرعت انتقال داده‌ها دارد و حرارت بیش‌ازحد نیز عمر مفید قطعات را به شدت کاهش می‌دهد.

درایوهای NX1 کیوکسیا با سیستم خنک‌کننده مایع مستقیم (Direct Liquid Cooling) سازگار هستند؛ سازوکاری که در آن مایع خنک‌کننده از روی یک صفحه فلزی متصل به درایو عبور داده می‌شود. آب حرارت درایو را جذب می‌کند و سپس به سرعت به سمت رادیاتوری دور‌تر پمپاژ می‌شود تا دمای آن کاهش یابد. از آنجا که بسیاری از مراکز داده پیشرفته هم‌اکنون نیز برای خنک نگه داشتن سخت‌افزارهای خود از این راهکار بهره می‌برند، پیاده‌سازی و یکپارچه‌سازی این درایوهای جدید با سامانه‌های خنک‌کننده فعلی کار دشواری نخواهد بود و هزینه‌های اضافه را مهار می‌کند.

البته این سیستم‌ها در فرآیند خنک‌کاری مقادیری آب مصرف می‌کنند که حجم دقیق آن به ساختار و پیکربندی تأسیسات بستگی دارد. با این حال، با توجه به اینکه مراکز داده همین حالا هم زیر ذره‌بین فعالان محیط‌زیست و رسانه‌ها قرار دارند و به دامن زدن به افزایش قیمت انرژی و تحت فشار قرار دادن منابع آب متهم می‌شوند، حرکت تمام‌عیار به سمت این فناوری با چالش‌های اجتماعی همراه است. هرچند موافقان استدلال می‌کنند مصرف آب دیتاسنترها تفاوتی با مصرف یک رستوران ندارد، اما این توجیه‌ها بعید است ساکنان مناطقی را که با بحران خشکسالی و افت سفره‌های آبی روبه‌رو هستند، راضی کند.

خنک‌کاری با مایع اگرچه در مقایسه با روش‌های بادی گرما را بسیار کارآمدتر دفع می‌کند، اما بی‌نقص هم نیست. مهاجرت به این زیرساخت‌ها هزینه‌های گزافی روی دوش سازمان‌ها می‌گذارد و خطر نشتی احتمالی لوله‌های آب نیز می‌تواند به قطعات گران‌قیمت دیگر آسیب جدی بزند. با همه این اوصاف، غول‌های فناوری معمولاً هزینه خرابی‌ها و ریسک‌های پیش‌بینی‌شده را در دل هزینه‌های جاری خود لحاظ می‌کنند و در کورس رقابت جنون‌آمیز هوش مصنوعی، رسیدن به اوج قدرت پردازشی را به هر ریسکی ترجیح می‌دهند.