Sualtı Veri Merkezlerinin Doğuşu ve Gelişimi

Sualtı veri merkezleri kavramının Microsoft'un 2014 ThinkWeek adlı şirket içi beyin fırtınası oturumu sırasında ortaya çıktığını çok az kişi biliyor. Donanma denizaltılarını işletme tecrübesine sahip bir çalışan tarafından önerildi. Microsoft, umut verici sonuçlarla bir veri merkezini beş ay boyunca su altında tutarak ilk deneyleri gerçekleştirdi.

En son, 2018'de Microsoft, İskoçya'nın kuzeydoğusundaki Orkney Adaları'nın dibine, 864 sunucularla dolu ve 27,6 petabayt veri depolayabilen bir denizaltı gönderdi. İki yıl sonra, Haziran 2020'de Microsoft, onu değerlendirme için karaya çıkardı. Sonuçlar, denizaltı veri merkezinin her açıdan geleneksel veri merkezlerinden daha iyi performans gösterdiğini ve sudaki arıza oranının karadakinin sekizde biri olduğunu gösteriyor.

Microsoft veri merkezini neden deniz altına koyuyor? Pilot uygulamadan sonra denizaltı veri merkezlerinin inşası büyük çapta teşvik edilebilir mi?

Cevap basit: Mevcut kaynakları en üst düzeye çıkarmak. Aynı zamanda karasal veri merkezlerinin birçok eksikliğini de gideriyor.

Birincisi, deniz altı veri merkezleri daha güvenli ve daha istikrarlıdır: veri merkezleri hassastır ve sıcaklık değişimlerinden, oksijen korozyonundan ve hatta hasarlı parçaları değiştirirken çarpışmalardan zarar görebilecek son derece karmaşık bileşenlerle doludur. Ancak sıcaklığın kontrol edilebildiği, oksijen ve su buharının çıkarılabildiği ve insan müdahalesinin izole edilebildiği bir vakum ortamında veri merkezinin güvenliği ve stabilitesi büyük ölçüde artacaktır.

Deniz altı şüphesiz ideal bir veri kaynağıdır; yalnızca karadaki oksijenden ve su buharından izole edilmekle kalmaz, aynı zamanda insan müdahalesine de son verir.

İkincisi ve en önemlisi, deniz suyuyla soğutulan sunucuların benzersiz bir avantajı vardır ve soğutma, kara tabanlı veri merkezleri için büyük bir masraftır. Kamuya açık verilere göre, bir veri merkezinin yıllık elektrik maliyetinin %41'i soğutma için kullanılıyor ve dünya çapındaki veri merkezlerinin yıllık elektrik tüketimi, dünya toplam elektriğinin yaklaşık %2'sini oluşturuyor. Bunlar arasında, enerji tüketiminin maliyeti tüm BT sektörünün %30 ila %50'sini oluşturmaktadır.

Soğutma neden bu kadar pahalı? Aslında karadaki veri merkezlerinde verileri soğutmanın genellikle iki yolu vardır, biri mekanik soğutma kullanmak yani ağır bir klima sistemiyle sunucuyu soğutmaktır ancak bu soğutma yönteminin her seferinde çok fazla elektrik tüketmesi gerekir. gün ve maliyet yüksek oldu.

Diğeri ise sunucuyu hava ve su buharlaşmasıyla soğutmaktır. Doğuştan yetenekli olan bu yöntemin maliyeti öncekinden çok daha düşüktür, ancak aynı zamanda kendi eksiklikleri de vardır: tamamlanma derecesi ve soğutma kalitesi, dış hava sıcaklığı ve su koşullarına göre belirlenir ve insanın manevra kabiliyeti çok düşüktür.

Daha yüksek ısı kapasitesine sahip deniz suyu, veri merkezi tarafından üretilen fazla ısıyı depolayabilir: veri merkezinin ısısını çevredeki deniz suyuna aktarmak için yalnızca bir ısı eşanjörüne ihtiyaç vardır, tabiri caizse, iki geleneksel soğutma yönteminin birleşimidir: kararlı ve doğal kaynakların ücretsiz kullanımı.

Üçüncüsü, kıyıdaki nüfus yoğunluğu yüksektir, veri iletimi hızlıdır ve bulut bilişim verimliliği daha yüksektir: arazi ve işletme maliyetlerinden tasarruf etmek için geleneksel veri merkezleri genellikle seyrek nüfuslu uzak alanları seçer, bu da doğrudan çok yavaş veri iletimine ve çok fazla veri aktarımına yol açar. çok gecikme. Denizaltı veri merkezleri farklıdır:

Dünya nüfusunun yaklaşık yüzde 50'si kıyı şeridinin 150 kilometre yakınında yaşıyor. Veri merkezinin deniz altına inşa edilmesi maliyet tasarrufu sağlıyor ve yerleşim bölgelerine yakın olması sayesinde bir taşla iki kuş öldürüyor.

Ayrıca başka birçok avantajı da vardır:

Örneğin okyanusta karbon nötr elektrik elde etmek için okyanusun gelgit enerjisini kullanabiliriz; Veri iletimini hızlandırmak için deniz altı bant genişliği boru hatları aracılığıyla bağlanabilir; Bir deniz altı veri merkezi inşa edilirken geleneksel bürokrasi aşılabilir: sunucular montaj hatlarındaki su geçirmez silolara inşa edilebilir ve konuşlandırılmak üzere kargo gemisiyle denize gönderilebilir. Microsoft'un dediği gibi bu sunucu bölmeleri 90 gün içinde konuşlandırılabilir; oysa radyal veri merkezlerinin kurulması bir ila iki yıl sürer.

Teorik olarak denizaltı veri merkezlerinin birçok avantajı var, peki bunu başarmak ne kadar zor? -- Microsoft'un ilk yanıtı var.

Aslında Microsoft, 2015 gibi erken bir tarihte su altında veri merkezleri inşa etmenin fizibilitesini araştırmaya başladı ve ardından Project Natick'i başlattı.

2015 yılında Natick projesinin ilk aşamasında, Microsoft araştırma ekibi sızıntı korumasını en üst düzeye çıkarmak için 105-günlük bir deney gerçekleştirdi ve veri merkezinin su geçirmez bir konteynere yerleştirilmesini sağladı. Deney başarılı oldu: Microsoft, servis modülünün suya dayanıklılığının deniz suyunda garanti edilebileceğini buldu.

Yani ikinci aşamada, Microsoft deneyi ileriye taşımaya ve projeyi hayata geçirmeye çalışıyor: Verilerin birkaç yıl sonra iyi durumda korunup korunamayacağını görmek için "verileri okyanus tabanına gönderin". Microsoft, veri merkezini kapalı çelik bir konteynere yerleştirdi, nitrojenle doldurdu ve ardından konteyneri denize taşımak için bir denizaltı kullandı.

Deney, Avrupa Deniz Enerjisi Merkezi (EMEC) tarafından desteklendi: EMEC, yalnızca yenilenebilir enerji desteği konusunda uzmanlık sağlamakla kalmadı, aynı zamanda Orkney çevresinde coğrafi danışman olarak da hareket etti; hatta EMEC, veri merkezini kıyıya bağlayan deniz altı kablosunu bile sağladı.

Sunucuyu derin denizlere taşıyan denizaltıya Halo oyunundaki bir karakter olan Leona Philpot adı veriliyor. İskoçya'nın Ornik kenti yakınlarındaki Kuzey Denizi'nin karanlığına doğru yelken açtı.

Neden Orkney? Bir yandan Orkney yenilenebilir enerji araştırmaları açısından önemli bir merkez olduğundan, Avrupa Deniz Enerjisi Merkezi (EMEC) 14 yıldır burada gelgit ve dalga enerjisi üzerine deneyler yapıyor. Öte yandan Orkney'in soğuk bir iklimi var ve bu da veri merkezleri için soğutma maliyetlerinin azaltılmasına yardımcı oluyor.

Microsoft, veri merkezini deniz tabanından bir kilometreden daha az uzağa yerleştirdi ve durumunu gerçek zamanlı olarak izlemek için beyaz, yüksek basınçlı bölmelerin içine çevresel sensörler yerleştirdi. Veri merkezi ve okyanus "kesintisizdir": Güç ihtiyaçları deniz altı kabloları aracılığıyla karşılanır ve veriler, kıyı açıklarındaki daha geniş dünyaya kolaylıkla iletilir. 2018 yılında Microsoft Kuzey Denizi veri merkezi tamamlandı: toplam 864 sunucu, 27,6 PB bellek, performansı test etmek amacıyla iki yıl boyunca kapsamlı bir inceleme.

Aslında araştırmacılar en çok veri merkezi hasarından endişe duyuyorlar: Su altı veri merkezindeki bilgisayarlar arızalandığında onarılamazlar. Neyse ki iyi sonuç verdi. Ağustos 2020 itibarıyla, tüm bilgisayarlar kurtarılabilir durumdaydı; 800'den fazla bilgisayardan yalnızca sekizi başarısız oldu; bu, kara tabanlı veri merkezlerine göre daha düşük bir arıza oranıydı.

Düşük kayıp nasıl elde edilir? Proje araştırmacıları, bir yandan soğuk havanın tampon görevi gördüğünü; Öte yandan nitrojen de koruyucu bir rol oynuyor. Kısacası, bu küçük ölçekli test, deniz altı depolamanın olasılığını ve değerini daha da doğruluyor. Proje araştırmacıları, projenin sadece düşük arıza oranına sahip olmadığını, aynı zamanda veri merkezinin tüm güç kaynağının rüzgar ve güneş enerjisinden geldiğini ve doğal kaynakların tam olarak kullanıldığını söyledi.

Ayrıca teoriye uygun olarak denizaltı veri merkezinin yönetim maliyeti, inşaat maliyeti ve doğal afetler ve diğer acil durumlar karşısındaki kayıpları kara veri merkezine göre daha düşüktür.

Ancak bu yalnızca geçici bir zaferdir. 800'den fazla sunucunun hacmi kara tabanlı veri merkezlerinin hacminden çok uzak; sonuçta kara tabanlı veri merkezlerinde onbinlerce sunucu var. Bu veri merkezi bir bakıma pratikten çok deneysel ve Microsoft için küçük bir pilot proje olduğu söylenebilir. Microsoft CEO'su Satya Nadella, su altı veri merkezinin Project Natick'i dünya çapında kopyalayacağını söyledi.

Microsoft, deniz altı veri merkezini başarılı bir şekilde tanıtmak istiyorsa, bu aşamada şu zor sorunu ortadan kaldırmadan yapamaz:

Birincisi, Microsoft'un deneyi pek çok çevresel şüpheyle karşılandı. Veri çalışmaları profesörü Ian Bitterlin, veri merkezlerinin ürettiği ısının okyanus suyu sıcaklıklarını etkileyebileceğine inanıyor. Denizaltı veri merkezinin Denizcilik ortamında daha fazla kirliliğe neden olmayacağının nasıl kanıtlanacağı ve olası kirlilik risklerinin nasıl önleneceğinin Microsoft ekibi tarafından çözülmesi gerekiyor.

İkincisi, 800'den fazla sunucudaki 8 sunucunun hasarı çok büyük bir rakam gibi görünmüyor, ancak denizaltı veri merkezi terfi ettirildikten sonra kaybın yüzbinlerce birim olması muhtemeldir, o zaman karşılık gelen su altı inşa etme ihtiyacı ortaya çıkar. bakım servis istasyonunun yanı sıra komple ekipman bakım çözümleri.

Üçüncüsü, Ian Bitlin'in işaret ettiği gibi, sahil bir veri merkezi inşa etmek için en iyi yer değil; sahildeki trafik vahşi bölgelere göre çok daha yüksek olsa da yine de büyük şehirdeki veri merkezi kadar kapsamlı değil. .

Tabii ki Natick projesi yalnızca deniz altı veri merkezi inşaatına yönelik bir destek değil. Denizaltı veri merkezleri ölçeklendirilmese bile bu yaratıcı deneyler, veri merkezi endüstrisi için değerli dersler sunuyor.

Örneğin, Ornik Adaları'nda bir su altı veri merkezi inşa ederken ekip, rüzgar ve güneş enerjisi tarafından sağlanan elektrikten ilham aldı; araştırmacılar gelecekte, rüzgar enerjisi ödünç alarak açık deniz rüzgar çiftlikleri ile su altı veri merkezlerini kurmayı düşünebileceklerini söyledi. Veri merkezine güç sağlamak için enerji harcamak, bir taşla iki kuş vurmak, hatta karadaki elektrik hatlarını veri iletmek için gereken optik kablolara bağlamak.

Sonuç olarak Microsoft, deniz altı modelinin düşük sunucu aşınması ve yüksek güvenlik gibi avantajlarını karadaki veri merkezlerine kopyalamanın yollarını arıyor.

Project Natick, esneklik, hızlı inşaat ve verimli ölçeklendirme sağlayarak veri merkezi dağıtımında devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Microsoft, Project Natick'in başarısını dünya çapında tekrarlamayı öngörürken, zorluklar arasında çevresel kaygılar ve yaygın dağıtım durumunda su altı bakım istasyonlarına duyulan ihtiyaç yer alıyor. Microsoft'un deneyleri yalnızca teknolojinin sınırlarını zorlamakla kalmıyor, aynı zamanda tüm sektör için değerli bilgiler sunuyor. Microsoft'un yenilikçi yaklaşımı, başarılı olsun ya da olmasın, veri merkezi sektöründe önemli bir ileri adım anlamına geliyor.