Компания Nautilus Data Technologies получила широкую известность благодаря концепции размещения дата-центров на баржах, над которой она работала с момента основания в 2014 году. В сентябре 2022 года инженеры Nautilus провели экскурсию для представителей профильных СМИ, поделившись подробностями об уже реализованном проекте и планах на будущее.

Не успев обосноваться в море, Nautilus готовится к возвращению на сушу

По словам журналистов, посетивших уже введенную в эксплуатацию баржу с ЦОД на борту, оказавшись внутри судна в окружении больших металлических труб и мягкого гула насосов, совершенно не чувствуется, что всего в нескольких десятках метров находится открытый водоем. Только если мимо проплывает большой корабль, слышно отдаленное жужжание винтов и начинается небольшая качка. После этого сразу становится понятно, что данный дата-центр довольно необычный.

Единственный эксплуатируемый плавучий ЦОД Nautilus находится в Стоктоне, штат Калифорния, (США). Представители компании, проводя экскурсию по данному дата-центру, стремились подчеркнуть, что разработанная ими концепция предполагает нечто больше, чем просто создание средства для перемещения серверов по водной глади.

Компания решила не ограничиваться созданием плавучих ЦОД, делая ставку на использование ресурсов водоемов для охлаждения серверов. Ключом к успеху является просто доступ к близлежащей реке / озеру с достаточными запасами воды. Причем предпочтение отдается не стоячей воде.

В связи с этим, вопреки наличию у Nautilus планов на дополнительные баржи, компания надеется создать более традиционные дата-центры на суше, перекачивая воду через свое запатентованное устройство распределения охлаждения (Cooling Distribution Unit; CDU), которое позиционируется как уникальное коммерческое преимущество.

Реализованное на барже CDU забирает забортную воду, прогоняет жидкость в течение 15-16 секунд через теплообменники и отдает ей тепло от внутреннего замкнутого контура, по которому циркулирует чистая вода. Наружная вода выходит из CDU на 4°F/2,5°C теплее.

При размещении ЦОД на суше инженерам понадобится механизм доставки воды к CDU. Как показывают расчеты Nautilus, оптимальным является размещение ЦОД на расстоянии не более 1 километра от реки/озера.

Плюсы и минусы плавучего и наземного ЦОД с CDU от Nautilus

Каждый подход имеет свои преимущества и сопутствующие недостатки. Наземные дата-центры могут увеличиваться в размерах, и даже при условии наличия ограничения в виде максимально допустимого расстояния до водоема строителям ЦОД на выбор доступно большое количество возможных мест для развертывания инфраструктуры.

Тем временем для размещения плавучего сооружения инженеры должны найти водный путь, где разрешено постоянно швартоваться. Например, речной порт. Кроме того, ЦОД водного базирования должен иметь форму баржи или, по крайней мере, чего-то столь же плавучего и устойчивого.

Но, плавучий ЦОД может быть оперативно перемещен в альтернативную локацию в случае необходимости. Его операторам не нужно тратить значительное количество электроэнергии на перекачку воды на большое расстояние. Кроме того, существует небольшой охлаждающий эффект от воды, проходящей рядом с бортами сосуда.

Дополнительным плюсом, как утверждают в Nautilus, является экономия времени на получении разрешений, поскольку есть возможность воспользоваться разрешениями на применение инфраструктуры, полученными ранее администрацией порта базирования.

Не как у Google

Постоянным и давним читателям Telecombloger.ru должно быть известно, что еще примерно полтора десятилетия назад инженеры интернет-корпорации Google реализовали нечто подобное. Они создали кампус ЦОД на месте бывшей целлюлозно-бумажной фабрики в Финляндии и воспользовались уже проложенными ранее прежним владельцем протяженным трубопроводом, соединяющим здание с Финским заливом. Данный трубопровод открыл инженерам доступ к холодной морской воде.

В Nautilus подчеркивают, что сравнивать их концепцию с подходом Google некорректно. Отмечается, что дата-центры Nautilus используют концепцию водяного охлаждения гораздо более агрессивно, чем кампус Google.

Существуют и другие параллели. Помимо установки ЦОД на месте бывшей целлюлозно-бумажной фабрики для получения легкого доступа к холодной воде из близлежащего водоема, инженеры Google также рассматривали возможность сооружения плавучего ЦОД, подав заявку на получение патента на соответствующую концепцию еще в 2008 году.

В период с 2010 по 2012 год интернет-корпорация Google построила четыре баржи, точная информация о назначении которых не разглашалась. Ее представители в определенный момент заявили, что одна из них станет «маркетинговым центром Google Glass» — ныне почти забытого провального проекта корпорации в области смарт-очков.

По жестокой иронии судьбы одна из барж Google оказалась продана на металлолом и разобрана на пути к глубоководному судоходному каналу Сан-Хоакин-Ривер-Стоктон – недалеко от завода Nautilus. Выше по течению реки от места текущего базирования плавучего дата-центра Nautilus Data Technologies все еще находятся некоторые элементы ее каркаса.

Потенциальные клиенты

Теперь в Nautilus надеются, что Google или иная конкурирующая интернет-корпорация с гипермасштабной инфраструктурой вместо попыток построить собственный ЦОД на барже сразу обратятся к компании Nautilus Data Technologies как к партнеру. Дополнительные ресурсы позволят небольшой компании создавать баржи, которые она сможет оперативно доставить в те места, где нанявшему ее провайдеру облачных услуг / контента потребуется больше вычислительных мощностей.

В Nautilus отмечают, что уже сейчас компания наблюдает интерес со стороны одной из интернет-корпораций, располагающей собственными гипермасштабными ЦОД на суше, и еще одной крупной фирмы. Потенциальных клиентов привлекли короткие сроки получения разрешений и быстрое развертывание баржи, о которых говорилось выше.

Точно так же в Nautilus надеются привлечь интерес со стороны оптового арендатора к своему наземному ЦОД в американском штате Мэн. Соответствующий проект продолжает стремительно развиваться, но новый дата-центр пока далек от ввода в эксплуатацию.

Целевой аудиторией называются арендаторы, которым требуется инфраструктура мощностью 30-50 МВт. В Nautilus заявляют о намерении построить в штате Мэн самый экологичный дата-центр в мире. При возведении ЦОД будут применяться новые экологически чистые материалы и механизмы рекуперации энергии нагретой воды. Запланировано развертывание небольшой солнечной электростанции. В компании стремятся к достижению коэффициента эффективности использования энергии (PUE) дата-центра в диапазоне 1,08-1,1.

Команда Nautilus Data Technologies также ведет переговоры с рыбными хозяйствами об использовании теплых сточных вод, перенимая опыт коллег из компании Green Mountain, реализовавших нечто подобное в Норвегии.

Глобальная экспансия

Наряду со своими планами в штате Мэн, компания нацелена на неназванный город в Калифорнии и еще один населенный пункт в Европе. Ее руководство подписало Меморандум о взаимопонимании с фирмой DFNN в рамках проекта по строительству дата-центра на Филиппинах, а также с тайским застройщиком Raimon Land для изучения возможности лицензирования своих технологий в Таиланде и Филиппинах.

Кроме того, у Nautilus Data Technologies имеется давно отложенный проект по строительству баржи-ЦОД в ирландском Лимерике, который пришлось заморозить вследствие пандемии и протестов местной общественности / бизнеса, опасающихся нехватки электроэнергии после ввода ЦОД в эксплуатацию. Сейчас проект якобы возвращается в нужное русло.

Проект по строительству ЦОД, предложенный на рассмотрение ирландским властям в конце 2018 года, был быстро одобрен, несмотря на жалобы местных предприятий. Но новая волна возражений, проблемы с Covid и длительный процесс получения доступа к генерирующим мощностям для нужд дата-центра в Ирландии задержали ввод объекта в эксплуатацию.

Тем не менее, в сентябре 2022 компания получила письмо с подтверждением предложения сотрудничества от ирландской коммунальной службы ESB, представители которой заявили о готовности подключить новую нагрузку до конца 2022 года.

С этими проектами и плавучим колокейшн-дата-центром в порту Стоктона, в котором есть место для других барж, можно было бы подумать, что Nautilus стремился закрепиться на том же рынке колокейшн-услуг, где сейчас доминируют такие известные международные колокейшн-провайдеры как Digital Realty, Equinix и десятки других оптовых и розничных поставщиков площадей ЦОД.

Но, основатели Nautilus, включая бывшего вице-президента колокейшн-провайдера CenturyLink (теперь Cyxtera), который управлял 55 дата-центрами, не намеревались создавать очередной бизнес по лекалам Savvis или CenturyLink. В Nautilus Data Technologies намерены привлечь передовыми технологиями Equinix и DRT и сделать их своими оптовыми клиентами, чтобы новые клиенты затем сдавали площади на баржах-ЦОД и наземных объектах Nautilus в розницу / выкупали подобные дата-центры.

Компания планирует предоставлять клиентам полноценный продукт, строительство которого они (клиенты) профинансируют. У Nautilus будет доля владения после реализации проекта, которую можно фактически назвать маржей. Компания будет продолжать работу над проектом после его сдачи в эксплуатацию и передачи клиенту (через тестирование, длящееся около 24 месяцев).

Выступая в качестве своего рода подрядчика, Nautilus наймет людей для нужд нового ЦОД, обеспечит соблюдение всех требований, а затем, действуя в соответствии с контрактом, заказчик сможет выкупить все, включая долю Nautilus, поскольку увидит, что все работает хорошо и отлажено.

В дальнейшем после успешной реализации нескольких проектов с использованием данной схемы планируется прямое лицензирование технологий и делегирование большей части задач подрядчикам. Сами баржи будут изготавливаться судостроителями по модульному принципу и проектироваться при поддержке команды морских архитекторов из Elliott Bay Design Group.

Допущенные Nautilus ошибки

Но это в будущем, если все пойдет по плану, что отнюдь не гарантировано. На данный момент у компании есть дата-центр, плавающий по проливу Стоктон, при возведении которого были допущены определенные ошибки на начальном этапе работ.

В частности, было решено купить подержанную баржу, чтобы сэкономить на стали и подчеркнуть экологическую устойчивость концепции плавучих ЦОД. В итоге компания потратила примерно в два раза больше на ремонт, чем стоила бы новая баржа. При этом площадь отремонтированной баржи оказалась далеко не идеальной. Теперь компании приходится мириться с ограничениями по площади.

Это объясняет, почему PDU-блоки находятся в машзале – там же, где и клиентское IT-оборудование. Инженеры усвоили урок и при реализации нового проекта размещают электрическое оборудование в отдельном помещении.

Другая ошибка заключалась в том, что в Калифорнии существует процесс получения разрешений, связанных с «затенением водного пути», когда для размещения постоянных платформ, которые блокируют солнечный свет в русле реки, требуется специальное разрешение. Компания не учла, что при покупке уже функционирующей баржи (не выведенной из эксплуатации и подлежащей ремонту), судно поставляется в комплекте с подобным разрешением.

Первый плавучий ЦОД компании представляет собой наглядную демонстрацию того как стоит учиться на собственных ошибках и использовать извлеченный опыт для последующего улучшения проекта. Ценность данного подхода становится очевидной, если проследить изменение конструкции ЦОД от самого раннего первого машзала до более современного четвертого, включая повышение мощности IT-нагрузки с 2 МВт до 2,5 МВт и замену свинцово-кислотного ИБП на литий-ионный.

Изначально судно вмещало 440 серверных стоек. Благодаря конструкционным улучшениям данный показатель удалось увеличить до 480 единиц. Эволюция также очевидна и в области теплохладотехники, которую журналистам не разрешили фотографировать, опасаясь попадания ценной информации о фирменном CDU от Nautilus в руки конкурентам.

Первое помещение с CDU, получившее название Gen One (первое поколение), представляет собой олицетворение хаоса из насосов и машин, напоминая джунгли. Усовершенствованное помещение Gen Two (второе поколение), находящееся этажом выше, уже ближе к саду бонсай.

Большая часть находящегося внутри обоих помещений оборудования является частью интеллектуальной собственности Nautilus, которую компания купила у партнера из Великобритании и с тех пор продолжала обновлять.

Так, в разработке находится Gen Three. Руководство компании также ожидает, что Nautilus удастся наладить централизованное изготовление значительной части инфраструктуры в виде модулей на удаленном заводе, что сократит продолжительность процесса ввода ЦОД в эксплуатацию.

Программное обеспечение для мониторинга насосов и систем управления теплохладотехникой было разработано Nautilus собственными силами.

Оптимизированная водозаборная система ЦОД

В месте текущей швартовки плавучего ЦОД чувствуется странный сернистый запах водорослей, иногда перебиваемый промышленными запахами со стороны функционирующей портовой инфраструктуры.

За бортом можно наблюдать множество загрязнителей естественного и техногенного происхождения, включая полусгнившие коряги и мусор, а также рыбу. Подобные объекты часто встречаются на всех основных водотоках. Как утверждают в Nautilus, они не представляют угрозы для водозаборной системы баржи-ЦОД.

Чтобы минимизировать соответствующие риски, компании не пришлось разрабатывать новую интеллектуальную собственность, заново “изобретая водное колесо”. В Nautilus нашли инженеров, которые занимаются этим уже 50 лет, и использовали их опыт. Подрядчикам потребовалась лишь информация о месте размещения баржи (координаты водоема) и скорости потока, чтобы определить размер первичных фильтров водозаборной системы. Используя данные фильтры, баржа-ЦОД может функционировать, не мешая рыбе, которая плавает рядом.

Сначала система отфильтровывает крупный мусор, рыбу и личинок. Затем вода ионизируется, чтобы находящиеся в ней вещества ни к чему не прилипали. Трубы, через которые проходит жидкость, вибрируют под воздействием ультразвуковых преобразователей. Данную технологию разработали американские ВМС для предотвращения прикрепления ракушек к кораблям. Затем вода проходит через трубы из нержавеющей стали или полиэтилена высокой плотности, к которым трудно прикрепиться и которые не выделяют в жидкость вредные химические вещества.

Если природа в своей неуемной изобретательности найдет выход и создаст затор, струя жидкости может быть обращена вспять для промывки системы. В крайнем случае, если фильтры и прочие системы дадут сбой, теплообменник может быть открыт для очистки. Если очистка временно невозможна, ЦОД переключится на резервный теплообменник (дублирующий модуль предусмотрен для каждого машзала).

В случае дата-центра в Стоктоне забор воды осуществляется с глубины 3,3-3,6 метра ниже уровня поверхности водоема, чтобы обеспечить постоянную температуру. Жидкость на соответствующей глубине не нагревается палящим калифорнийским солнцем. При этом горизонт водозабора не настолько низкий, чтобы всасывать ил.

Риск затопления

Рядом с плавучим ЦОД периодически перемещаются другие суда. Например, огромный нефтяной танкер, медленно проплывающий в сопровождении двух защитных буксиров по бокам, чтобы избежать ситуации, случившейся с танкером Эвергивен в Суэцком канале.

Но ошибки иногда могут случаться. 200-метровый танкер теоретически может отклониться от проложенного маршрута. Благо, крупные суда движутся по достаточно глубокому, но очень узкому каналу и в случае схода с курса они вряд ли доплывут до пришвартованной на мелководье баржи-ЦОД, поскольку очень быстро сядут на мель.

Тем не менее, могут произойти и иные происшествия. Например, небольшая лодка способна пересечь канал и врезаться в баржу. Что это будет означать для драгоценного груза внутри ЦОД? Он вряд ли затонет.

Баржа имеет 13 водонепроницаемых отсеков, пять из которых должны быть разрушены и залиты водой, чтобы судно затонуло. Даже в случае затопления все IT-оборудование все еще будет находиться выше ватерлинии, если баржа коснется русла реки.

В другом запланированном месте размещения плавучего ЦОД в Калифорнии, где вода глубже, под судно будут забиваться сваи, чтобы в случае затопления критически важное IT-оборудование оставалось над ватерлинией. Все оборудование под ватерлинией не получит серьезного ущерба при затоплении.

Защита от физического проникновения злоумышленников

На небольшой палубе можно увидеть признаки того, что баржа “прожила целую жизнь”, прежде чем стала дата-центром. В течение 2 десятилетий судно курсировало между Калифорнией и Гавайями, перевозя щебень и иные грузы туда и обратно.

Со стороны суши величественно возвышается традиционный высокий забор из колючей проволоки. Но со стороны реки между баржей и открытой водой только перила. Через канал видны жилые дома.

Из-за этого соответствующая сторона плавучего дата-центра кажется странно открытой и незащищенной. Но это не так. Всего в 15 метрах находится пост Службы национальной безопасности, которая контролирует периметр и при необходимости направляет патрульный катер навстречу чересчур любознательным морякам, слишком сильно приближающимся к плавучему ЦОД.

Однажды команда Nautilus проводила еженедельные анализы воды и забыла уведомить об этом данное ведомство. Когда лодка с инженерами приблизилась к барже, к ней наперерез двинулся быстроходный катер с пулеметом M16 на носу.

Еще один инцидент спровоцировал рыбак, ловивший рядом с ЦОД окуней. Операторы дата-центра пытались вежливо разъяснить рыбаку ситуацию и попросили держаться подальше, но рыбак попросил не указывать, что ему делать. К несчастью для рыболова запись с камеры наблюдения моментально попала в распоряжение портовой полиции и Службы национальной безопасности. Стражи правопорядка конфисковали его лодку и указали, что рыбак сможет вернуть ее примерно через год.

Другая сторона дата-центра, где он связан с землей, кажется более защищенной и надежной не только вследствие присутствия забора, но и благодаря наличию внушающей доверие инфраструктуры.

Силовые кабели и подводные оптоволоконные кабели переплетаются и соединяют баржу с сушей. Они способны двигаться вверх и вниз, потому что в ходе приливов и отливов поверхность реки может смещаться относительно суши. Согласно расчетам инженеров, судно способно справиться с 5-метровой волной или ветром со скоростью более 180 километров в час.

Дизельные генераторы и хранилище топлива расположены на земле, равно как и небольшой склад, а также помещение с сетевой инфраструктурой. Но, как отмечают инженеры, при желании клиента все эти элементы можно разместить на плавучей платформе.