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數據中心放入海底?微軟開始測試“潛艇式”海底數據中心
雙擊自動滾屏 發布者:中梁建材 發布時間:2018-6-14 【字體:

本月初,一個大霧籠罩的工作日,一群微軟工程師聚集在蘇格蘭奧克尼群島上,執行一項宏偉且不太尋常的任務。

還有個大家伙從法國遠道而來:一艘12米(40英尺)長的潛艇,里面裝有864臺服務器和相關的冷卻系統基礎設施。沒錯,這是微軟程序員今天要完成的大任務,將這個代號“北方群島”(Northern Isles)的大型數據中心部署到海里。

微軟在蘇格蘭部署海底數據中心,標志著微軟海底數據中心項目的又一里程碑。在人們對網絡和計算的需求呈指數級增長的今天,已有的數據中心已經無法滿足人們生產、生活的需要。因此微軟在2014年開啟了代號為“Natick”的海底數據中心項目,旨在滿足世界人口密集區域對云計算基礎設施的大量需求。

正在部署的微軟海底數據中心

50年前人們將視線瞄準云端之上的月球,今天,微軟又將目光沉入萬里之下的深海。近日,微軟宣布,在蘇格蘭奧克尼群島附近的一片海域,一個集裝箱大小的海底數據中心已經開始運轉。

在云計算中,數據中心擔任著不可取代的角色,為了降低運營數據中心帶來的大量能耗,微軟于2014年開啟了Natick項目,探索在深海底部建立數據中心的可能。如今這個項目已經進入了第二階段,微軟嘗試運用潛艇技術和可再生能源開發新型海底數據中心,為沿海城市提供高速度、低能耗的云服務。

探索大洋深處

數據中心在今天的重要性已經不言而喻,它是互聯網的核心,是云計算的物理依托,也是人們利用規模經濟效應,安全地存儲和處理數據、訓練機器學習模型、運行人工智能算法的地方。

近年來,越來越多的企業將網絡和計算需求轉移到云端,智能手機、機器人等設備也大量地進入人們的生活,計算行業對數據中心的需求呈指數級增長,數據中心正迅速成為21世紀基礎設施的重要組成部分,現有的數據中心已經遠遠無法滿足人類的需求。

如此大費周章去海底布置數據中心,微軟的考量有自己的考量。

海底數據中心的想法最初是在2013年的微軟的年度創新活動“ThinkWeek”中提出的,希望可以利用海水冷卻服務器達到降低能耗的目的。除此之外,這個項目還具有多重優勢,世界上有一半以上的人口生活在距離海岸約193公里以內的區域,將數據中心部署在沿海城市的附近水域可以極大地縮短數據與用戶的距離,使得網速提升,沿海居民打游戲、看視頻的流暢度相應提升。最重要的是,還能加快AI任務,使AI驅動技術能夠為人們營造更加流暢、真實的用戶體驗,滿足人口密集區域對云計算基礎設施的大量需求。

 

微軟Natick項目團隊

目前,Natick項目由微軟全球資深副總裁、微軟研究院新體驗與新技術部(New Experiences and Technologies,簡稱NExT)負責人Peter Lee所領導的團隊負責實施。項目最初于20147月啟動,團隊在實驗室里用了短短12個月的時間就完成了概念原型機的制作,然后將機器部署到了加州附近一塊風平浪靜的淺水海域。

經過了105天在海底的平穩運行,原型機在可行性上驗證了海底數據中心的設想。Natick項目團隊深受鼓舞,開始了項目的下一階段,嘗試在蘇格蘭附近的歐洲海洋能源中心部署一個完整的、五年免維護的數據中心。

近日,隨著部署在歐洲海洋能源中心的北島數據中心的運行,微軟Natick項目又迎來一個新的里程碑。這個階段的研究工作將為期一年,旨在探索環境可持續型預裝數據中心的制造和運維方法,以及在物流、環境和經濟上的可行性。根據設想,數據中心的每個單元可以按尺寸定制,并且做到快速部署。

微軟CEO薩提亞·納德拉稱Natick項目極具探索性,但很有可能為微軟的核心業務做出重要貢獻,甚至為整個計算機行業帶來變革。

“潛艇式”數據中心

運行在海底的數據中心跟潛艇之間存在很多相似之處。本質上,潛艇是一種大型抗壓容器,里面安裝了各種基礎設施,包括用于艦艇管理的復雜數據管理系統等,這些系統需要滿足潛艇對于電力、體積、重量、熱平衡和冷卻等各方面的嚴格要求。

為了能夠建造這種類似潛艇的數據中心,微軟與擁有400年悠久歷史的法國Naval集團進行合作。Naval集團在軍艦、潛艇的工業設計、制造和維護,以及海洋能源應用等方面都擁有全球領先的專業技術。

Naval集團將通常用于潛艇冷卻的熱交換系統加以改造,用于海底數據中心。系統通過管道將海水直接通過服務器機架背面的散熱器,然后排回大海。數據中心排出的熱海水可以很快與周圍水流融合冷卻。

正在裝配的海底數據中心

這個40英尺,擁有12個機架,搭載了共計864臺服務器和相應冷卻設施的數據中心在法國完成封裝、檢驗。為了最大程度地利用現有的物流供應鏈來進行運輸,這個數據中心的尺寸被設計成與船舶、火車和卡車運輸中使用的集裝箱大致相當。

團隊用一輛18輪的平板卡車將數據中心從法國運送到蘇格蘭奧克尼群島。在那里,數據中心被安裝到一個填滿壓艙重物的三角形基座上,然后緩緩沉入117英尺之下的巖質海床。海底數據中心通過鋪設的海底電纜與陸上操作中心相連。

可持續發展

微軟海底數據中心的部署地——歐洲海洋能源中心是潮汐渦輪機和海浪能量轉換器的實驗場地,這些裝置可借助海水的流動產生電力。在那里,潮汐速度最高可達每小時9英里,海面周期性地洶涌著10英尺高的巨浪,如果遇到風暴,海浪高度可飆升到60英尺以上。

同時,海岸上還有高聳的風力發電機和布滿屋頂的太陽能電池板,它們每天以100%可再生能源的方式為島上10,000名居民提供豐富的電力。海底數據中心的電力供應也將來源于這些可再生能源。滿負荷運行時,數據中心的功率將低于250千瓦。

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蘇格蘭奧克尼群島上的風車

微軟希望數據中心可以做到電力自給自足,而將數據中心建在海洋可再生能源設施附近只是這一愿景的第一步。未來,這樣的數據中心將部署在數據所能觸及的任何地方,滿足所有客戶對計算能力的需求。這樣,在一些缺乏可靠電力供應的地區就無需配備昂貴的備用發電機來應對電網故障等情況。

海底數據中心可以借助大洋深處提供的不間斷免費冷卻系統節省大量的成本,同時還可以促進海上風力發電場、潮汐渦輪機組等海洋可再生能源行業的共同發展。

在接下來的12個月里,Natick項目團隊將密切監測海底數據中心,詳細記錄功耗、濕度、聲音強度和溫度等各個方面的數據。

目前,Natick項目仍然處于研究階段,需要通過目前階段的實驗,定在人口密集區域周邊運營集裝箱式海底數據中心的經濟可行性,為這個需求急劇增長的世界提供更便利、更經濟、更快速、同時對環境更友好的云計算服務。

微軟全球資深副總裁Peter Lee表示,“不管海洋數據中心最終能否成功,我們都能從研究過程中學到很多東西。這個過程中我們了解到的關于磁盤故障、機架設計、冷卻系統機械工程等方面的知識都將對常規數據中心的建立和運營產生幫助!

其實海上數據中心這事,不只微軟這么酷,谷歌、騰訊等科技巨頭開啟數據中心的姿勢都蠻具腦洞。

一起欣賞下——

Google的郵輪

雖然潛水艇式數據中心屬于微軟創新,但利用海洋幫助解決計算能耗問題,Google在2013年就實踐了。

當時Google牌郵輪現身紐約港和緬因州海港,據稱即為Google之前傳聞依舊的“海上數據中心”,在這些裝載集裝箱的運輸船上,每個每個集裝箱都有很多獨立窗口,還采用了45°的獨特傾斜設計。

其實早在2007年,Google就提交了一份相關專利申請,內容中顯示,打造一個漂浮海上的數據中心,要利用風力渦輪機和波浪能發電機供電,海水則負責為散發巨大熱量的服務器降溫。

當然,Google把目光投向海洋,騰訊則選擇將數據中心藏到山洞里。

騰訊的山洞數據中心

就在2018年愚人節當天,騰訊戲稱將在貴州山洞“AI養鵝”,引發關注。

但最近答案揭曉,騰訊在貴州省貴安新區兩座山的山體所建的,實際為一座存放30萬臺服務器的災備數據中心,取名騰訊貴安七星數據中心。

騰訊貴安七星數據中心

據騰訊方面透露,整個數據中心總占地面積約為47萬平方米,隧洞的面積超過3萬平方米,能塞下4個標準足球場還有富余。

騰訊方面還說,利用山洞建數據中心,主要出于兩方面考慮。

一是山洞結構可以散熱。山洞特殊的結構,就像一個巨大的空調。山洞外的冷空氣從主洞口進入,經過制冷模塊與IT設備熱回風進行間接換熱后,從豎井排出。這樣既可以充分利用外部自然冷源,又避免了外界空氣對設備的影響。

更主要的是安全。騰訊稱,貴安七星數據中心是參照我國高等級人防標準建設,具備突發防護能力,可防相應級別常規打擊和核打擊。發生突發事件時,它將自動切換到防護模式不間斷運行。

而且利用最新AI技術,該數據中心還能實現網絡、主機、業務3級云安全布防,人臉識別、安防機器人等均被應用其中,此外騰訊還在計劃部署無人機入侵防控系統。


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