Подводный ЦОД Microsoft с успехом выдержал испытания

03 февраля 2016 г. | Категория: Мир

Судя по всему, инженеры Microsoft, ответственные за проектирование и строительство инновационных дата-центров софтверного гиганта, вдохновлялись произволениями Жюля Верна при реализации своего нового проекта. Ведь этот проект предполагал размещение ЦОД не где-нибудь, а под поверхностью мирового океана. Специалисты Microsoft протестировали прототип автономного дата-центра, который может работать на глубине в десятки метров под поверхностью воды в море или океане. Такой подход позволит избавить индустрию ЦОД от одной из самых главных проблем: дороговизны охлаждения серверов.

Тысячи серверов внутри современных дата-центров решают самые разные задачи (от организации потоковой трансляции видео-контента  в социальных сетях до обслуживания электронной почти), генерируя при этом огромное количество тепловой энергии. Если тепловой энергии генерируется слишком много, растет риск выхода серверов из строя из-за перегрева.

Предложенная инженерами Microsoft концепция размещения аппаратного обеспечения внутри герметичной капсулы в холодных водах океана позволит решить эту проблему. Их проект также должен помочь в поиске решения еще одной проблемы, связанной с растущими в геометрической прогрессии энергетическими потребностями индустрии ЦОД. Все потому, что специалисты Microsoft рассматривает возможность эксплуатации подводных дата-центров в связке с турбинами или приливными электростанциями, используемыми для выработки экологически чистой электроэнергии.

Их проект, получивший кодовое имя Project Natick (Проект Натик), может привести к тому, что уже в ближайшее время на морском дне разместятся ряды гигантских стальных трубовидных конструкций с серверами внутри, соединенных волоконно-оптическими кабелями. Инженеры Microsoft также рассматривают возможность размещения под поверхностью моря или океана контейнеров обтекаемой формы, которые помогут использовать мощь подводных течений и преобразовывать ее электричество с помощью турбин.

Авторы проекта признаются, что первоначально их пугала перспектива размещения под водой мощного электромеханического оборудования и вычислительной техники, потребляющих электричество в огромных количествах. Но со временем эта концепция в их глазах становилась все более перспективной и рациональной.  

Да, реализация столь радикальной идеи сопряжена с огромным множеством очевидных проблем и подводных камней: от непредвиденных сложностей технического плана до риска нанесения вреда экосистеме. Но исследователи из Microsoft считают, что все эти проблемы вполне решаемые. По их мнению, массовое производство подводных дата-центров-капсул позволит сократить время развертывания новых ЦОД с двух лет (в настоящее время процесс развертывания ЦОД на суше занимает примерно два года) до всего лишь 90 дней. При этом новый подход также предлагает огромные преимущества с точки зрения минимизации капитальных и эксплуатационных затрат.

Размещение серверов внутри герметичных  контейнеров под водой также может способствовать ускорению всевозможных веб-сервисов. Как известно, большая часть населения планеты проживает в городских центрах, расположенных неподалеку от морей и океанов. При этом эти люди живут достаточно далеко от самых мощных серверных ферм планеты (так называемых гипермасштабных ЦОД). Последние, как правило, возводятся в удаленных от центров цивилизации регионах с дешевой землей и электричеством, низкими налогами и широкими возможностями для использования фрикулинга с целью минимизации эксплуатационных затрат. Возможность размещения вычислительных мощностей в больших количества непосредственно рядом с пользователями сулит снижение задержек при передаче данных и, как следствие, повышение качества обслуживания конечных пользователей веб-сервисов.

А размещение рядом с подводными ЦОД специально разработанных генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии, в свою очередь, поможет решить еще одну проблему. В течение многих лет основные поставщики облачных сервисов очень тщательно искали по всему миру перспективные площадки для размещения своих серверных ферм, не только чтобы воспользоваться особенностями окружающей среды для минимизации расходов на охлаждение серверов. Они также стремились организовать поставки в новые ЦОД "зеленой" электроэнергии с соседних ветровых ферм, ГЭС, ГеоЭС , гелиоэлектростанций и других генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.

На реализацию Project Natick инженеров Microsoft сподвигла необходимость дальнейшего совершенствовать корпоративной инфраструктуры на фоне взрывного роста объема хранимых и обрабатываемых данных. Спрос на вычислительные мощности растет в геометрической прогрессии. Уже сейчас Microsoft управляет более чем сотней дата-центров по всему миру и активно строит новые ЦОД. Корпорация потратила более $ 15 млрд. на свои серверные фермы, которые в настоящее время используются для предоставления более чем 200 интернет-сервисов.

В 2014 году инженеры исследовательского подразделения американской корпорации (Microsoft Research), начали поиск новых возможностей для ускорения процесса масштабирования вычислительной инфраструктуры, лежащей в основе ее облачных платформ и сервисов. С этого и началась работа в рамках инициативы Project Natick. Недавно компания завершила 105-дневное тестирование пробной версии стальной герметичной капсулы диаметром примерно в два с половиной метра, которая была помещена на 10-метровую глубину под водой в Тихом океане у побережья американского штата Калифорния. Результаты теста превзошли все ожидания специалистов Microsoft.

Исследователи опасались аппаратных сбоев и протечек. Поэтому подводный ЦОД был изначально оборудован сотней различных датчиков для измерения давления, влажности, движения и других параметров. Данные с этих сенсоров помогли инженерам понять специфику эксплуатации ЦОД в условиях, когда невозможно просто взять и отправить ремонтника на серверную ферму посереди ночи.

Исследователи Microsoft в ходе своего эксперимента также изучили влияние своего подводного контейнерного ЦОД на хрупкую экосистему океана. Они использовали акустические датчики, чтобы оценить уровень шумового загрязнения от вращающихся магнитных дисков HDD и прочих механических компонентов дата-центра, размещенных внутри стального контейнера. Специалисты обнаружили, что все шумы, создаваемые внутри контейнера, успешно заглушали креветки, которые плавали рядом с ЦОД и издавали характерное щелканье.

Система изначально функционировала без сбоев. Это воодушевило инженеров и заставило продлить продолжительность эксперимента. В конце концов, они настолько уверовали в надежность своей системы, что даже начали использовать ее для обслуживания коммерческих проектов: подводный ЦОД стал использоваться для обработки данных пользователей облачной платформы Microsoft Azure.

Недавно исследовательская группа начала проектирование подводного дата-центра, который будет в три раза больше прототипа. Он будет построен в сотрудничестве с партнером Microsoft, который займётся созданием системы альтернативного энергоснабжения ЦОД, использующей мощь океана. Инженеры Microsoft заявили, что новый тест начнется в следующем году. Вероятнее, всего он будет проходить недалеко от побережья американского штата Флорида или в Северной Европе, где уже есть генерирующие мощности, использующие энергию океана.

Первый прототип, получивший название Leona Philpot (Леона Филпот) в честь персонажа серии видеоигр Halo от компании Microsoft, был поднят со дна, частично покрытый ракушками. Теперь он находится на территории корпоративного кампуса американской корпорации. Это большая белая стальная труба, покрытая теплообменникам. Внутри этого дата-центра имеется серверная стойка с вычислительным оборудованием, помещенным в азот под давлением для эффективного удаления излишней тепловой энергии от микрочипов во время испытания системы на дне океана. Интересно, что над проектом трудился сотрудник Microsoft с опытом работы на подводной лодке ВМФ США.

Эксперты отмечают, что даже если новая концепция и не станет массовой, подводные ЦОД могут использоваться в качестве эффективной площадки для решения рада важных задач практического плана. К примеру, с их помощью можно будет оценивать надежность серверного оборудования. Этот подход к развертыванию ЦОД также послужит толчком к переосмыслению конструкции серверных стоек. Кроме того, он будет способствовать развитию систем выработки электроэнергии, использующих силу движения морской воды.

Источник

Теги: Microsoft, подводный ЦОД, Project Natick, Проект Натик