В свое время на нашем сайте была опубликована развернутая статья о Project Natick – инициативе софтверного гиганта Microsoft по созданию подводных ЦОД. Работы в рамках этого проекта еще несколько лет назад были успешно доведены до стадии прототипа, который был помещен под воду у побережья Калифорнии (США). Амбиционный проект не был свернут и все еще реализуется, помогая инженерам Microsoft понять, есть ли смысл в развертывании центров обработки данных под поверхность океана или моря.
Недавно команда исследователей создала и затопила 12-метровый прототип, наполненный серверами, недалеко от Оркнейских островов (Шотландия). ЦОД был помещен на глубину в 36 метров ниже поверхности океана. Это гораздо более крупный ЦОД, чем первый прототип, развёрнутый в рамках инициативы Project Natick в 2015 году у американского побережья.
Команда Microsoft подробно рассказала о развертывании подводного ЦОД в корпоративном блоге. Инженеры, в частности, ответили на самый главный вопрос о том, зачем опускать центр обработки данных в океан, вместо того чтобы строить еще один на суше. Ведь инженеры Microsoft крайне активно строят центры обработки данных на суше, инвестируя миллиарды в расширение глобальной вычислительной инфраструктуры для нужд своей облачной платформой.
Инициатива Project Natick является одним из проектов Microsoft по реализации на практике передовых идей, способных трансформировать ядро бизнеса корпорации и индустрию компьютерных технологий. Такие проекты могут выгореть или нет – целью инженеров Microsoft выступает лишь проверка идеи. Но если это действительно сработает, то может произойти сдвиг парадигмы.
После развертывания очередного подводного ЦОД инженеры компании будут эксплуатировать его, исследуя ключевые параметры и при необходимости проводя восстановление. Это позволят исследователям сопоставить свои ожидания с реальностью.
Команда Microsoft подчеркивает, что развертываемый в рамках инициативы Project Natick подводный ЦОД является «прикладным исследовательским проектом». То есть это не научный проект, а реальная вычислительная система, поддерживающая обычные приложения. В частности, с помощь этого ЦОД в конечном итоге можно будет запустить некоторые вычислительные задачи в рамках облачных платформ.
Члены исследовательской группы Microsoft по специальным проектам отмечают, что новый подводный ЦОД был затоплен у побережья Оркнейских островов с использованием треугольной платформы с системой регулирования балласта, которая опирается на морское дно.
Каким именно образом новый подводный ЦОД, развернутый в рамках инициативы Project Natick, отличается от своего предшественника?
Согласно официальной информации, первый ЦОД выступал сугубо экспериментальным и использовался для проверки концепции. Он предназначался для того, чтобы показать, возможна ли реализация подобной идеи в принципе. Целью второго этапа выступает выяснение того, насколько подводный ЦОД практичен с точки зрения экономики, логистики и экологической устойчивости.
Второй ЦОД намного больше, чем первый, который был вертикальным цилиндром и содержал только одну стойку с IT-оборудованием. В новом подводном центре обработки данных имеется 864 сервера, размещенных внутри 12 стоек, а также вся необходимая для их обслуживания инфраструктура охлаждения. Новый центр обработки данных имеет такие же размеры как стандартный 40-футовый транспортный контейнер ISO-образца, который можно увидеть на кораблях, поездах и грузовиках.
Подводный ЦОД нового образца, который официально называется SSDC-002, имеет 12,2 метра в длину и 3,18 метра в ширину. Мощность этого дата-центра составляет 250 кВт. Он может похвастать дисковым хранилищем емкостью в общей сложности 27,6 петабайт. То есть данный центр обработки данных имеет достаточно дискового пространства для размещения примерно пяти миллионов полноразмерных фильмов.
Первый подводный ЦОД эксплуатировался под водой в течение только лишь 105 дней. Второй, как ожидается, будет оставаться на дне океана в течение многих лет. Это полномасштабный модуль, который приближен к тому, как будут выглядеть подводные дата-центры Microsoft в будущем, если эксперимент будет успешным, и компания начнет развертывать их для поддержки своей облачной платформы глобального масштаба.
Каким образом осуществляется электроснабжение, и как подводный ЦОД отправляет данные на землю?
Центр обработки данных подключен к силовому кабелю, идущему от центральной сети Оркнейских островов, которая получает всю свою электроэнергию от возобновляемых источников (ветер и солнечная энергия). Этот же кабель включает волоконно-оптическую проводку, которая соединяет подводную капсулу с телекоммуникационной сетью Microsoft.
Охлаждаются ли серверы внутри подводного ЦОД морской водой? Да! Инженеры компании Naval Group (французский производитель кораблей военного назначения и подводных лодок), которых софтверный гигант Microsoft нанял для разработки своего подводного центров обработки данных, применили ту же технологию охлаждения, которую использовали на своих подводных лодках. Система пропускает морскую воду прямо через радиаторы на задней стенке каждой стойки сервера и удаляет жидкость обратно в океан.
Что, если внутри подводного ЦОД что-то сломается? Инженеры надеются, что ничего не случится. По крайней мере, поначалу. Новейший модуль Project Natick предназначен для использования без обслуживания «до пяти лет». Тем не менее, техническое обслуживание — одна из самых сложных частей всей этой концепции. Этот процесс включает всевозможные логистические сложности. Если что-то пойдет не так, как планировалось раньше, судно с высокой долей вероятности будет выведено на поверхность преждевременно – либо для последующего возвращения в воду после устранения проблемы, либо для полного извлечения и анализа данных, собранных до момента поломки.
Разве не дешевле и менее рискованно хранить дорогостоящие серверы в здании на суше?
Несомненно! Но концепция погружения центра обработки данных под воду также обеспечивает множество преимуществ. По мнению инженеров Microsoft, получить разрешение на развертывание центра обработки данных под водой может быть гораздо проще, чем разрешение на строительство крупного ЦОД в популярном районе мегаполиса с высокой плотностью населения.
Также сокращаются затраты на электроэнергию. Поскольку погруженный центр обработки данных может охлаждаться морской водой, ему не нужны механические чиллеры, которые являются одними из крупнейших потребителей электричества в традиционных ЦОД. Инженеры Microsoft также рассматривают возможность организации прямого электроснабжения с оффшорных ветряных электростанций и приливных турбин.
Кроме того, ЦОД можно быстро транспортировать по морю и развертывать рядом с нуждающимися в дополнительных вычислительных мощностях мегаполисами. Это крайне важно, поскольку, как отмечают в Microsoft, более половины населения мира живет менее чем в 200 километрах от побережья.
Насколько развертывание ЦОД под водой затрудняет логистику?
Значительно. На самом деле одна из ключевых задач в рамках нового этапа инициативы Project Natick заключается в выяснении, стоит ли об этом беспокоиться. Корпорация Microsoft может нанять по существу любую крупную строительную фирму для создания стандартного ЦОД на суше практически в любой точке мира. Но не так уже и много компаний помогут ей с подводным ЦОД. Ведь в данном случае нужны фирмы, которые специализируются на строительстве подводных лодок.
После того, как подводный ЦОД спроектирован, построен, снабжен серверами, сетевыми устройствами и вспомогательным оборудованием, его необходимо доставить в порт отправления. Новейший ЦОД был доставлен к месту развертывания по суше на 18-колесном грузовике. И это притом, что он был намеренно создан с учетом размеров, аналогичных размерам стандартного грузового контейнера.
Самой трудной частью стал спуск ЦОД на морское дно. Для этого потребовалось 10 лебедок, кран, баржа и дистанционно управляемая подлодка. Подлодка с дистанционным управлением подняла кабель, содержащий волоконно-оптическую и силовую проводку, с морского дна и доставила его на поверхность, где он был проверен и подключен к дата-центру. После этого дата-центр был включен.
ЦОД был прикреплен к базе с балластом и выгружен в море, частично погруженный в воду и закрепленный лебедками и кранами между понтонами промышленной катамаранной баржи. Подлодка сопровождала центр обработки данных под водой.
Разве это не плохо для морской жизни?
Самая большая экологическая проблема в такой системе — это тепло, которое она производит как побочный продукт при осуществлении вычислений. Исследователи Microsoft утверждают, что тепло, которое выделяет подводный ЦОД, не способно оказывать сколь-либо существенное влияние на окружающую среду.
Результаты первого этапа Project Natick показали, что тепло быстро смешивается с холодной водой и рассеивается из-за течений. Выяснилось, что вода всего в нескольких метрах ниже по течению становится максимум на несколько тысячных градусов теплее. Таким образом, воздействие на окружающую среду будет очень скромным.
Интересно, что инженеры Microsoft подали заявку на патент на подход к проектированию подводных центров обработки данных таким образом, чтобы стимулировать развитие морской жизни рядом с ними, превращая ЦОД в искусственные рифы.
