Высококонкурентный рынок дата-центров претерпевает изменения – дата-центры ищут пути снижения затрат и повышения производительности, экспериментируют с применением возобновляемых источников энергии, машинным обучением и AI. Microsoft запустила амбициозный пилотный проект – летом 2018 года компания погрузила на морское дно первый в мире подводный ЦОД. Разбираемся, есть ли перспективы у подобного рода проектов.
В 2013 году Microsoft сформировала рабочую группу для изучения идеи размещения компьютеров и центров обработки данных в воде. Первый этап экспериментального проекта, названного Natick, реализован в 2015 году – компания запустила судно в Тихий океан. С августа по ноябрь рабочая группа изучала возможность применения энергии ветра и воды для работы дата-центра. В июне этого года Microsoft объявила о старте второго этапа – компания развернула подводный центр обработки данных у побережья Оркнейских островов (цепь островов в северной Шотландии) на глубине 35,5 метров.
Технические характеристики
ЦОД, созданный в виде 13-метрового контейнера, имеет 12 стоек, 864 сервера и 27,6 петабайт памяти. Этого достаточно для хранения около 5 миллионов фильмов. По словам разработчиков, центр обработки данных равен по мощности тысячам высокопроизводительных настольных ПК. Natick потребляет всего 240 – 250 кВт. Он работает от энергии ветра, воды и солнца, которая поставляется с прибрежных электростанций и приливных турбин через подводный кабель. С его помощью также обеспечивается интернет-соединение. Приливные турбины и преобразователи энергии генерируют электричество от морских волн. Средняя скорость их движения в месте расположения центра обработки данных – около 14,5 км/ч, высота волн колеблется от 3 до 18 метров. Электростанции, расположенные на суше, обеспечивают работу экспериментального ЦОДа, преобразуя в электричество ветряную и солнечную энергии.
Зачем это Microsoft?
Эксперимент выглядит смело и амбициозно. Такого еще никто не делал. По словам экспертов Microsoft, Natick имеет ряд преимуществ перед традиционными наземными дата-центрами. Глава Microsoft Сатья Надела утверждает, что 50% населения мира живет вблизи водоемов. Если дата-центры будут располагаться у побережья крупных населенных пунктов, это позволит обеспечивать высокую скорость передачи данных для большого количества пользователей
Расположение на достаточно большой глубине позволяет решить проблему охлаждения. Отпадает необходимость устанавливать громоздкую и дорогую систему охлаждения. Использование воды позволит сократить потребление электроэнергии – сейчас на работу систем охлаждения дата-центров уходят колоссальные суммы — согласно данным исследования Uptime Institute за 2017 год, на мировом рынке существует тенденция к увеличению потребления электроэнергии центрами обработки данных. ЦОД работает автономно без участия людей. Это означает, что для работы дата-центра не нужны большие площади для прохода сотрудников.
Центр обработки данных не нуждается в обеспечении кислородом, в связи с этим резко снижается вероятность появления коррозии. Проект Natick использует искусственный интеллект для мониторинга воздействия дата-центра на окружающую среду. Видеокамеры учатся распознавать морских обитателей вблизи Natick. Данные фиксируются и анализируются с помощью Power BI. Также AI применяется для мониторинга и анализа работы серверов и другого оборудования. Это позволяет выявить признаки сбоев и любые изменения в работе дата-центра, которые вызваны неисправностями оборудования или воздействием окружающего водного мира. Искусственный интеллект помогает сделать мониторинг воздействия на окружающую среду масштабируемым и автоматизированным.
Но не все так безоблачно
Правильно ли называть Natick полноценным прототипом? Он вмещает всего 12 стоек. Дата-центры средних размеров имеют 1 500 – 3 000 стоек и занимают гектары земли. Microsoft не сообщает, какую площадь занимает под водой ЦОД и системы, обеспечивающие его работу. Поэтому важным является вопрос: какой площади необходим дата-центр, чтобы удовлетворить потребности прибрежных городов. Microsoft пока не дает информации об оптимизации размеров подводного центра обработки данных. Если говорить о ЦОДе, соизмеримом с размерами ныне существующих наземных дата-центров, встает вопрос о создании целой надводно-подводной экосистемы, которая будет обеспечивать работу оборудования (в том числе, многочисленных датчиков) и подачу электропитания.
Из этого предположения рождается не менее важный вопрос экологии. Консультант центров обработки данных профессор Ян Биттерлин считает, что вместе с охлажденными подводными дата-центрами есть большой риск получить не просто теплое море, а нарушенную экосистему. Согласно данным Microsoft, расположение подводных дата-центров рассчитано только на большую глубину, а значит, температура воды может подняться всего на несколько тысячных долей градуса. Но это лишь теоретические расчеты – на протяжение всего эксперимента компания будет изучать влияние центра обработки данных на окружающую среду.
Представители Microsoft, в свою очередь, уверяют, что уделяют много внимания экологии: экспериментальный ЦОД использует возобновляемую энергию, не производит отходы в окружающую среду и не потребляет воду для системы охлаждения. Также предполагается, что центры обработки данных Natick будут изготавливаться только из переработанных материалов, которые в конце срока службы дата-центров будут перерабатываться и дальше.
Возникают опасения и по поводу надежности оборудования – в случае поломки специалисты не имеют доступа к оборудованию, быстрый ремонт невозможен. Однако по расчетам разработчиков, подводный ЦОД будет более надежным, чем обычные дата-центры, и сможет обеспечивать бесперебойную работу оборудования без вмешательства человека в течение 5 лет. После каждого 5-летнего цикла развертывания ЦОД-контейнер будет извлекаться для перезагрузки или замены компьютеров.
Предполагаемый срок службы дата-центра Natick — не менее 20 лет. Если проект Natick окажется успешным, Microsoft приступит к следующему этапу проекта – погружению 5 ЦОД-цилиндров и развертыванию центра обработки данных на прибрежном шельфе за 90 дней (на суше это может занять годы).
Насколько оправданы опасения скептиков и надежды Microsoft покажет время — эксперимент по работе находящегося сейчас под водой дата-центра рассчитан на 5 лет.