Дата центры под водой

Microsoft затопила дата-центр в Северном море на 5 лет

Дата-центр проекта Natick компании Microsoft осуществил успешное погружение на морское дно около Оркнейских островов (Шотландия) в Северном море. На глубине 35,7 метра он будет работать пять лет, передавая данные по оптоволоконному каналу на берег, если ничего не сломается.

Основная идея подводных дата-центров — экономия на охлаждении и аренде земли. Главным образом, на охлаждении. Дата-центры потребляют огромное количество электричества (420 тераватт, то есть почти 3,5% мирового энергопотребления приходится на дата-центры), а 15−20% этой энергии уходит на охлаждение компьютеров.

Теоретически, в холодных водах Северного моря можно значительно сэкономить. Эксперименты показали, что тепло эффективно передаётся на корпус дата-центра и рассеивается в океане.

Дополнительное преимущество — отсутствие человеческого персонала в дата-центрах. Воздух с водяными парами и вредным кислородом в серверных заменяют осушенным азотом. За счёт этого существенно снижается коррозия и износ металлических деталей — известная проблема в дата-центрах.

Конечно, в таких условиях невозможно заменить вышедшее из строя оборудование, но инициаторы проекта надеются, что сами условия эксплуатации способствуют снижению количества сбоев и отказов оборудования.

Инженеры устанавливают стойки серверов Microsoft и инфраструктуру системы охлаждения в дата-центре Northern Isles проекта Natick на объекте Naval Group в Бресте (Франция). Дата-центр примерно соответствует размеру корабельного контейнера ISO длиной 12 м. Фото: Frank Betermin

Погруженная под воду капсула — лишь крошечная копия настоящего дата-центра. В 12-метровом контейнере всего 12 стоек, 864 сервера и система охлаждения. Но нужно понимать, что это модульный дата-центр. На морском дне относительно несложно сцеплять между собой контейнеры, как космические модули на МКС. В результате образуются длинные «сосиски» с практически неограниченной масштабируемостью.

Сервера загружают в герметичную подводную капсулу

Первый подводный эксперимент с дата-центром Microsoft провела в 2015 году: тогда контейнер под названием Leona Philpot затопили на 5 месяцев. Если нынешний эксперимент Project Natick докажет свою успешность, то на следующем этапе Microsoft планирует топить группы по пять модулей. Одновременно будет проверена возможность разворачивать в море дата-центры в течение 90 суток.

Данный эксперимент проведён в сотрудничестве с несколькими компаниями. Французская Naval Group соорудила и оборудовала герметичные контейнеры. После проверки всех систем дата-центр погрузили на грузовик и перевезли из Франции в Шотландию, где его прикрепили к заполненной балластом треугольной базе для развёртывания на морском дне. Другой партнёр European Marine Energy Centre (EMEC) помог проложить кабели и подключить дата-центр к береговым узлам. Компания EMEC имеет опыт в подобных работах: она специализируется на прокладке подводных кабелей для подключения морских ветряных энергетических установок и других объектов…

Потребление электричества дата-центрами растёт уже десяток лет. Сейчас оно приближается к 3,5% мирового энергопотребления, а некоторые эксперты прогнозируют, что оно может вырасти до 20% или даже больше в ближайшие десятилетия. Но специалисты надеются, что закон Мура здесь сыграет нам на руку в том смысле, что энергопотребление процессоров из расчёта на один транзистор продолжит снижаться.

Microsoft считает, что размещение дата-центров на морском дне предпочтительно и с точки зрения логистики, ведь более 50% мирового населения живёт у морского побережья (ближе 200 км).

Впрочем, насчёт логистики можно поспорить, ведь 90% европейских дата-центров и сейчас располагаются около или внутри крупных городов: в Лондоне, Франкфурте и других крупнейших мировых точках обмена трафиком. Так что вряд ли логистика сильно улучшится от переноса серверов в море.

Источник

Под водой и над водой: два почти фантастических проекта дата-центров от Microsoft и Google

Мы в King Servers стараемся отслеживать новые тенденции из мира телекоммуникаций для того, чтобы идти в ногу со временем. Правда, некоторые проекты выглядят иногда очень необычно, если не сказать, что фантастично. На днях два телекоммуникационных гиганта — Microsoft и Google представили два проекта новейших дата-центров. Объединяет эти проекты одно — вода.

В остальном они разные. Так, корпорация Microsoft патентует подводный дата-центр, причем с искусственным рифом. А Google разрабатывает проект плавающего дата-центра, приводимого в движение воздушными змеями. Давайте посмотрим, что это за проекты и для чего они могут использоваться.

Microsoft и ее подводный дата-центр

Корпорация Microsoft, как и многие другие крупные телекоммуникационные компании современности, старается выглядеть максимально «зеленой», то есть быть дружественной по отношению к окружающей среде. Это — одна из причин, побудившая корпорацию разработать проект подводного дата-центра с искусственным рифом. Здесь, по мнению разработчиков, сочетается почти нулевое влияние на окружающую среду и возможность зарабатывать деньги.

Одна из проблем современности — вымирание кораллов. Причины, которые приводят к этому результату, самые разные. Иногда это инфекции, но чаще всего речь идет о глобальном потеплении и изменении кислотности и некоторых других параметров морской воды.

Для того, чтобы как-то компенсировать вымирание старых рифов, люди стали стараться создавать подходящую среду для образования новых. Для этого используются самые разные способы и объекты, включая затопленные грузовые корабли, выходящие из эксплуатации. Но такие объекты не являются оптимальными для указанной цели.

Корпорация Microsoft предложила собственное решение — это модульный ЦОД, который будет служить основой для образования коралловых «зарослей». По мнению специалистов, способствовать привлечению обитателей шельфа будет избыточное тепло, выделяемое ЦОД-ом. Разработчики компании предусмотрели и еще один ход, который позволит морским существам закрепиться в месте расположения подводного дата-центра. Это питательные вещества, которые будут распространяться при помощи особых инструментов.

У корпорации Microsoft уже есть опыт в использовании глубин водоемов в качестве инструмента для охлаждения оборудования вычислительных центров. Так, несколько месяцев назад корпорация объявила об успешном тестировании подводного контейнера с размещенным там сетевым оборудованием. Сейчас проект решено масштабировать. Чтобы дата-центр не сносило подводными течениями, модули будут закреплять специальными якорями. Глубина расположения ЦОДов будет достаточной, чтобы они не повреждались в результате воздействия таких факторов, как ураганы или штормы.

По словам представителей компании, ЦОД такого типа представляет собой несколько десятков герметично закрытых контейнеров. Между собой они будут соединяться сетевыми и энергетическими каналами, что позволит ДЦ работать, как единой системе. При необходимости все контейнеры или часть можно поднимать на поверхность для технического обслуживания. Энергию такой объект будет получать от волн, течений и приливов. Но это будет один из источников электричества, остальное придется доставлять обычным способом — по кабелю.

Конечно, предложенная конструкция тоже не идеальна. Ведь подводный дата-центр, кроме волн и ураганов, может быть поврежден в результате воздействия большого числа факторов. Это и прямой саботаж, и аварии с участием подводных или надводных кораблей, и повреждение контейнеров морскими животными, и попадание антропогенного мусора на охладители (радиаторы).

В то же время, инженеры корпорации предусмотрели несколько способов избежать нежелательных проблем. В числе прочих — система обнаружения несанкционированного физического вторжения. Такая система будет состоять из большого количества разного рода сенсоров и датчиков.

А что у Google?

Корпорация Google, в отличие от Microsoft, коралловые рифы громоздить не собирается. Вместо этого компания планирует запустить свои дата-центры в дальнее плавание, чтобы можно было обеспечить отсутствие претензий со стороны регуляторов разных стран относительно данных, хранимых на своих серверах. Конечно, это всего лишь фантазия, но если дата-центр поместить в нейтральные воды, то все может быть. Возможно, компании удастся осуществить задуманное благодаря своему новому проекту создания дата-центров, ведомых воздушными змеями. Именно такой патент компания получила в конце прошлого года.

Что касается самих плавучих дата-центров, то тут ничего особо нового нет — та же компания Nautilus Data Technologies планирует спустить первый подобный ЦОД на воду уже в этом году. В корпорации Google пошли дальше и решили создать оригинальную систему движения для барж — дата-центров.

Смысл проекта заключается в том, чтобы обеспечить плавучий дата-центр энергией ветра. Ее будут генерировать воздушные змеи огромных размеров, находящиеся высоко над поверхностью океана. На такой высоте ветры дуют постоянно, так что проблем в генерации электричества не будет. Кроме того, воздушные змеи — генераторы будут еще и приводить суда в движение.

Некоторое время назад корпорация Google занималась разработкой плавучих ЦОД-ов, возможно, этот опыт будет внедрен и в новом проекте. Охлаждение здесь, как и в случае проекта Microsoft, будет производиться с использованием морской воды. Это позволит экономить значительное количество энергии. Несмотря на то, что компания будет получать электричество по невысокой цене (себестоимость энергии, к сожалению, пока неизвестна), его все равно придется экономить.

Генерируемое электричество будет аккумулироваться в специальной системе, откуда энергию можно будет брать по мере необходимости. Ну а баржи с дата-центрами на борту можно будет перемещать по всему Мировому океану.

Насколько реальны оба проекта? Кто знает. Пока что это все находится лишь в состоянии концепта, хотя компании и получили патенты на свои разработки. Но, как мы знаем, современные корпорации иногда быстро реализуют то, что еще вчера казалось совершенно фантастическим. Так что остается лишь ждать.

Источник

Microsoft отчиталась об успешном проведении эксперимента по созданию подводного дата-центра

Летом 2018 года в рамках второй фазы испытаний проекта Natick по производству и эксплуатации экологичных и автономных сетевых систем, команда инженеров затопила в прибрежных водах Шотландии контейнер с небольшим дата-центром внутри.

Цель эксперимента была крайне проста: можно ли создать полностью автономный аппаратный кластер, и если да, то как долго и в каких условиях его можно эксплуатировать.

Microsoft Project Natick — это многолетние исследование по изучению методов производства и эксплуатации экологически устойчивых предварительно укомплектованных ЦОД стандартизированного формата и размера, которые можно быстро развернуть и оставить на годы с «выключенным светом» на морском дне.

Спустя два года команда проекта подняла со дна у Оркнейских островов контейнер с дата-центром внутри и отчиталась о результатах: эксперимент прошел более, чем успешно.

Проект Natick начался еще в 2015 году. Тогда команда инженеров Microsoft разработала концепцию дата-центра в затопленном контейнере и провела испытания первого прототипа, названного «Leona Philpot».

«Leona Philpot» — пробный дата-центр в контейнере разработки Microsoft, август 2015 года

Именно на «Leona Philpot» инженеры Microsoft опробовали систему охлаждения оборудования за счет естественной внешней среды — морской воды. Испытания проводились в Тихом океане, в 1 километре от побережья США. Конкретные локации не упоминаются, но, судя по пейзажам на фотографиях, слишком далеко на север инженеры тогда не забрались: вполне вероятно, первые испытания проводились вблизи побережья Калифорнии.

Сама идея экологичного мобильного подводного дата-центра — это не просто референс в сторону зеленых технологий, но и более чем практичное решение. По словам разработчиков, половина населения планеты живет в

200 километровой прибрежной зоне. Это делает размещение дата-центров под водой привлекательным решением, потому что снимается масса вопросов по строительству, аренде, коммуникациям на чужой территории и так далее. Кроме того, использование морской воды как теплоносителя системы охлаждения также намного лучше, чем построение таких же систем в обычном дата-центре, и уж точно дешевле.

Сборка «Leona Philpot» на берегу перед погружением

Плюс, это почти двукратная экономия электроэнергии: на охлаждение в классическом дата-центре тратится почти столько же мощностей, сколько и на саму работу оборудования, это термодинамика. Поэтому затопляемый дата-центр выглядит привлекательно и с этой точки зрения.

Испытания длились с августа по октябрь 2015 года, заняли 105 дней и показали, что в целом концепция жизнеспособна и ее можно развивать: на сборку и установку контейнерного дата-центра требуется три месяца против года на строительство очереди дата-центра, развертывание не вызывает особых сложностей, так как человечество уже давно использует погружные аппараты, а управлять дата-центром можно удаленно с редкими инспекциями внешнего состояния корпуса. Сам дата-центр в контейнере является типовым решением и может продаваться предварительно укомплектованным.

В 2018 году эксперимент повторился. На этот раз инженеры собрали конфигурацию, близкую к коммерческой: выросло число серверов внутри контейнера, да и сам контейнер стал по размерам больше похож на железнодорожную цистерну, чем на бочку. Если быть точным, то это и есть цистерна. За основу корпуса взяли доработанный транспортный контейнер стандарта ISO, который активно используется по всему миру в грузоперевозках. Такое решение сняло вопрос не только по производству корпусов дата-центра, но и по его транспортировке стандартной логистикой к месту погружения. Планируемый ресурс бесперебойной работы итогового продукта — пять лет под водой. Прототип получил название «Northern Isles» — «Северные острова».

Основные разработчики проекта Natick, слева направо: Майк Шепперд, старший инженер по исследованиям и разработкам, Сэм Огден, старший инженер-программист, Спенсер Фауэрс, старший технический специалист, Эрик Петерсон, исследователь и Бен Катлер, менеджер проекта

Теперь дата-центр затопили в холодных водах Шотландии, недалеко от Оркнейских островов. Контейнер опустили на морское дно, на глубину 35 метров, а подключался он к «земле» силовым и оптоволоконным кабелем.

В рамках второй фазы экспериментов проекта Natick исследователи хотели убедиться, является ли их разработка экономически целесообразной. Вопросов было много: как будет вести себя оборудование на большой глубине, возникнет ли проблема с питанием и передачей данных, так как сервер залегает в активной прибрежной зоне и у тех же подводных интернет-кабелей есть проблемы с морской живностью и якорями рыболовецких судов. И, наконец, насколько много оборудования выйдет из строя без постоянного физического мониторинга и обслуживания.

Инженеры, понимая что последнее — выход из строя оборудования внутри контейнера — является наибольшей угрозой для коммерческого использования их разработки, приняли элегантное решение. Внутри герметичного контейнера организована бескислородная среда. Вместо обычного воздуха в полость «Northern Isles» был закачан дешевый и безопасный азот, а влажность сведена к нулю.

Подобное техническое решение сняло сразу несколько вопросов. В первую очередь, отсутствие кислорода исключило пожар внутри контейнера в ходе эксплуатации. Оплавление отдельных элементов все еще было возможно, но открытого огня, который мог бы переброситься на другое оборудование и уничтожить весь дата-центр — нет. Кроме того, азот как среда менее агрессивен, что снижает нагрузку на металлические элементы вычислительной техники, которые могут быть подвержены коррозии.

Фото загруженной в контейнер «мегастойки» из 12 серверных стоек, в общей сложности на 864 сервера, 2018 год

В такой комплектации «Northern Isles» был затоплен у шотландских берегов и провел под водой два года.

Дата-центр после двух лет нахождения на морском дне

И вот, вчера, 14 сентября, Microsoft отчиталась о результатах своего эксперимента после подъема дата-центра.

Первое и самое важное — за время работы из строя вышло в 8 раз меньше серверов, чем в аналогичной конфигурации в дата-центре на поверхности земли. Точные цифры, к сожалению, не указываются, но очевидно, что они не слишком велики. Подобный отличный результат исследователи объясняют двумя вещами: неагрессивная для оборудования азотная среда плюс исключение человеческого фактора в лице праздно шатающихся мимо серверов сотрудников. Последнее буквально иллюстрация всем известного правила «работает — не трогай».

Исследователи собрали все неработающее оборудование, в том числе вышедшие из строя кабели, и подвергнут его тщательному анализу, чтобы понять причины поломки.

Сам контейнер от пребывания на морском дне почти не пострадал. Как видно на фото выше, после очистки водяной фрезой, на его поверхности не наблюдается серьезных повреждений или коррозии, хотя морская среда крайне агрессивна для металлов.

Разработкой команды проекта Natick еще два года назад очень заинтересовались коллеги из Azure. Как признался их директор, возможность развертывания мобильных и автономных дата-центров, не требующих участия человека — это «мечта». Подобное решение точно будет востребовано в Юго-Восточной Азии, Африке, ряде регионов Европы.

Кроме того, разработка Microsoft может подстегнуть и развитие «зеленой» энергетики, то есть вызвать каскадный эффект. Пока инженерам приходится тащить питание вместе с оптоволоконным кабелем с суши, но при развитии автономных приливных электростанций дата-центры проекта Natick можно будет запитывать от них. Это не только укладывается в концепцию «зеленого ДЦ», но и значительно повышает автономность дата-центра, делая его в плане питания практически независимым от происходящего на берегу.

На правах рекламы

Виртуальные серверы с защитой от DDoS-атак и новейшим железом, серверы размещены в одном из лучших российских дата-центров — DataPro. Всё это про наши эпичные серверы. Максимальная конфигурация — 128 ядер CPU, 512 ГБ RAM, 4000 ГБ NVMe! Поспешите заказать.

Источник