Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

Прошлым летом с морского дна у берегов Оркнейских островов Шотландии подняли дата-центр размером с транспортный контейнер. Весь в водорослях и ракушках, он провел на глубине 35 с половиной метров больше двух лет. Нет, это не секретный тайник хентая, который Билл Гейтс прятал от людей. Это эксперимент Microsoft. Компания проверяет работоспособность концепции подводных дата-центров.

Контейнер отмыли, доставили на берег и открыли. Внутри — под тысячу серверов и почти 28 петабайт данных, которые никто физически не трогал на протяжении двух лет. Тем самым Microsoft начала заключительную фазу многолетнего проекта Natick. Уже сейчас он доказал свою состоятельность, признан практичным с точки зрения логистики, экологии и экономики.

Истоки Natick

50% населения Земли живет у морских берегов. Почему там же не хранить наши данные? Таким вопросом задался в 2013 году сотрудник Microsoft Шон Джеймс, который в прошлом служил на подводной лодке. Джеймс подготовил доклад, положил его на стол начальству. В конце 2014 года стартовал проект Natick.

Тут стоит сделать отступление и отметить, что объем данных, которые накапливает и продолжает генерировать человечество, постоянно растет гигантскими темпами. Мировые технологические гиганты хранят эти данные на серверах по всему миру. А чтобы эти дата-центры работали без перебоев, их нужно постоянно охлаждать. На то, чтобы серверы не перегревались и не выходили из строя, тратится почти половина электроэнергии, которую они потребляют. Стоит эта энергия недешево.

Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

1 зетабайт равен примерно 1 млрд терабайт

Инженеры и архитекторы используют всевозможные методы охлаждения. От банального обдува до строительства ЦОДов в холодном климате, размещения пакетов с жидким хладагентом внутри серверных блоков. Чтобы энергия на охлаждение тратилась более эффективно, отведенное тепло используют для обогрева зданий и нагрева воды.

Зачем помещать дата-центр в столь непростое для доступа и обслуживания человеком место? В условно прибрежной полосе (200 км от большой воды) проживает примерно половина населения Земли. Прибрежные дата-центры — это хороший способ подключить огромное число людей к интернету, не тратясь на аренду или покупку земельной недвижимости. 200 км — это небольшое расстояние для путешествия данных от дата-центра к пользователю.

К тому же океан обладает крайне высокой степенью поглощения тепла. А если у тебя есть вода из океана для охлаждения, то тебе не нужна для забора и охлаждения свежая пресная вода из источников, которые потребляет человек, жизненно важных для сельского хозяйства и дикой природы.

Первая фаза

В начале проекта Natick родился первый прототип подводного дата-центра. В 2015 году небольшой герметичный контейнер с серверным блоком погрузили под воду всего на 11 метров в километре от побережья Калифорнии. Температура воды там колебалась между 14—18 градусами по Цельсию. Прототип успешно работал на протяжении четырех месяцев. Его снабдили большим количеством теплообменников, которые отводили тепло от серверов в холодную воду.

Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

На прототипе проверили, удастся ли всей конструкции спасти серверы от намокания. Эксперимент был успешным. Можно было переходить ко второй фазе проекта, во время которой хотели выяснить самое важное: удастся ли серверам работать долгое время без вмешательства человека. Долгое время — это около четырех-пяти лет перед плановым обновлением систем дата-центра.

На суше у дата-центров много «врагов» — переменных, которые способны привести к отказу оборудования: коррозия из-за кислорода и влажности, температурные колебания, вмешательство людей, которые обслуживают серверы, заменяют оборудование и могут неловким движением повредить оборудование. Научиться делать дата-центры достаточно надежными, чтобы они не требовали вмешательства человека, это мечта, которую озвучивают в Microsoft.

Вторая фаза

Для реализации второй фазы Microsoft заключила контракты со специалистами по логистике, судостроению и возобновляемым источникам энергии. Контейнер для дата-центра делала компания Naval Group, эксперт в области морской обороны, создании подводных лодок и боевых кораблей. Ее подразделение Naval Energies специализируется на морских возобновляемых источниках энергии. Они сделали кабель, который подключили к местной электросети.

Материнская компания разработала и произвела треугольную базу для установки дата-центра на дне, а также цилиндр под давлением размерами 12,2 метра на 2,8 метра. В него поместилось 12 стоек с серверами, двойная система охлаждения воздух/вода и высоковольтный генератор. Все это заполнили сухим азотом, запечатали и с помощью специальной платформы опустили на морское дно возле Оркнейских островов в Шотландии.

Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

Точку для эксперимента выбрали не просто так. В регионе северных островов развернут испытательный полигон Европейского центра морской энергии. Там проверяют приливные турбины и преобразователи энергии волн. Место «жирное», приливные течения там движутся со скоростью до 15 км/ч, а поверхность моря будоражат волны, которые в штормовых условиях достигают 18 метров.

Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

Все два года, что центр обработки данных провел на дне, его работу мониторили на суше, а установленные на треугольной базе камеры показывали, как со временем поверхность цилиндра зарастала водорослями, ракушками и актиниями.

Летом 2020 года дата-центр подняли, отмыли от непрошеных жителей и грязи и открыли. В штаб-квартиру Microsoft отправили отказавшие сервер и кабели. Анализ этого оборудования поможет понять, почему серверы в подводном центре обработки данных оказались в восемь раз надежнее собратьев на суше.

Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

Выводы эксперимента

Да, эксперимент оказался удачным. И ЦОД на дне морском показал себе более отказоустойчивым и надежным. Уровень отказа в воде составил одну восьмую от того, что бывает в ЦОДах на суше. Как считается, благодаря азотной атмосфере, которая менее агрессивна, чем кислород, и отсутствию людей, способных случайно толкнуть серверную стойку.

Для наземных дата-центров электрические сети на возобновляемых источниках энергии считаются ненадежными. А в месте установки подводного ЦОДа сеть на 100% снабжается ветровой, солнечной энергией, а также экспериментальными технологиями Европейского центра морской энергии. И по словам руководителей проекта Natick, их ЦОД отработал на такой сети прекрасно. Вполне может быть, что подводные серверы в будущем будут размещать рядом с морскими ветряными фермами. И даже при слабом ветре им хватит мощности, так как энергопотребление под водой падает чуть ли не на 95% по сравнению с сушей.

Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

Все это звучит очень круто и вдохновляюще, но что насчет влияния на окружающую среду? Microsoft заверяет, что все в порядке. Они мониторили температуру воды за стенками дата-центра и не заметили каких-либо серьезных изменений. Что касается морских обитателей, то цилиндр им приглянулся. Там  периодически замечали стайки рыбок, а однажды попозировать на камеру приплыл тюлень.

Пока проект Natick остается экспериментом. Он показал неплохие результаты, но экспертам еще предстоит проанализировать все данные, полученные в ходе эксперимента. И, самое главное, придумать, как все это масштабировать до уровня наземных центров обработки данных. Пока кажется, что облачные хранилища данных пусть частично, но переберутся под воду. После чего объяснять родителям, что такое облака, станет еще сложнее, а словосочетание «цифровой океан» приобретет больше связей с реальностью.

Экономим время на уборке дома – стеклоочистители и роботы-мойщики окон в Каталоге

Сервер Microsoft со дна океана. Как развивался Project Natick?

#ГАДЖЕТЫ
Источник