A Microsoft relatou a experiência bem-sucedida para criar um data center subaquático

No verão de 2018, como parte da segunda fase do projeto Natick para construir e operar sistemas de grade verdes e independentes, uma equipe de engenheiros inundou um contêiner com um pequeno data center dentro das águas costeiras da Escócia.







O objetivo do experimento era extremamente simples: é possível criar um cluster de hardware totalmente autônomo e, em caso afirmativo, por quanto tempo e em que condições ele pode ser operado.



O Microsoft Project Natick é um estudo de vários anos que examina como fabricar e operar data centers pré-fabricados ambientalmente sustentáveis ​​em um formato e tamanho padronizados que podem ser rapidamente implantados e deixados com as luzes apagadas no fundo do mar por anos.



- Blog oficial do projeto


Dois anos depois, a equipe do projeto ergueu um contêiner com um data center do fundo das Ilhas Orkney e relatou os resultados: o experimento foi mais do que bem-sucedido.



O projeto Natick começou em 2015. Então, uma equipe de engenheiros da Microsoft desenvolveu o conceito de um data center em um contêiner inundado e testou o primeiro protótipo, denominado "Leona Philpot".





"Leona Philpot" - um data center de teste em um contêiner de desenvolvimento da Microsoft, agosto de 2015



Foi em "Leona Philpot" que os engenheiros da Microsoft testaram o sistema de resfriamento do equipamento usando o ambiente natural - água do mar. Os testes foram realizados no Oceano Pacífico, a 1 quilômetro da costa dos Estados Unidos. Locais específicos não são mencionados, mas a julgar pelas paisagens nas fotos, os engenheiros não escalaram muito ao norte: é provável que os primeiros testes tenham sido realizados perto da costa da Califórnia.



A própria ideia de um data center subaquático móvel ecologicamente correto não é apenas uma referência para tecnologias verdes, mas também mais do que uma solução prática. De acordo com os desenvolvedores, metade da população mundial vive na zona costeira de aproximadamente 200 km. Isso torna a colocação de data centers debaixo d'água uma solução atraente, porque muitas questões sobre construção, aluguel, comunicações em território estrangeiro e assim por diante são removidas. Além disso, usar água do mar como refrigerante para o sistema de resfriamento também é muito melhor do que construir os mesmos sistemas em um data center convencional, e certamente mais barato.





Montagem do Leona Philpot em terra antes do mergulho



Além disso, isso é quase uma economia de energia dupla: quase tanta energia é gasta no resfriamento em um data center clássico quanto na operação do próprio equipamento, isso é termodinâmica. Portanto, um data center inundado parece atraente desse ponto de vista.



Os testes duraram de agosto a outubro de 2015, duraram 105 dias e mostraram que, em geral, o conceito é viável e pode ser desenvolvido: leva três meses para montar e instalar um data center de contêiner versus um ano para construir uma fila de data center, a implantação não causa nenhuma dificuldade particular , já que a humanidade há muito usa dispositivos submersíveis, e é possível gerenciar o data center remotamente com raras inspeções do estado externo do caso. O próprio data center em um contêiner é uma solução típica e pode ser vendido pré-montado.



Em 2018, o experimento foi repetido. Desta vez, os engenheiros montaram uma configuração próxima a comercial: o número de servidores dentro do contêiner aumentou, e o próprio contêiner ficou mais parecido com um tanque de ferrovia do que com um barril. Para ser preciso, este é o tanque. O casco foi baseado em um contêiner de transporte padrão ISO modificado, que é usado ativamente em todo o mundo no transporte de carga. Essa decisão removeu a questão não apenas da produção de caixas de data center, mas também de seu transporte por logística padrão até o local de mergulho. O recurso planejado de operação ininterrupta do produto final está cinco anos debaixo d'água . O protótipo foi denominado "Ilhas do Norte" - "Ilhas do Norte".





Principais Desenvolvedores de Projetos da Natick, da esquerda para a direita: Mike Shepperd, Engenheiro de P&D Sênior, Sam Ogden, Engenheiro de Software Sênior, Spencer Fowers, Oficial Técnico Sênior, Eric Peterson, Pesquisador e Ben Cutler, Gerente de Projeto



O data center agora está inundado de frio águas da Escócia, perto das Ilhas Orkney. O contêiner foi baixado até o fundo do mar, a uma profundidade de 35 metros, e conectado ao "solo" por cabos de força e fibra ótica.



Como parte da segunda fase dos experimentos de Natick, os pesquisadores queriam ver se eles eram economicamente viáveis ​​de serem desenvolvidos. As dúvidas foram muitas: como se comportará o equipamento em grandes profundidades, se haverá problema de energia e transmissão de dados, já que o servidor fica em uma zona costeira ativa e os mesmos cabos subaquáticos de Internet têm problemas com vida marinha e âncoras de navios de pesca. E, finalmente, quanto equipamento irá falhar sem monitoramento físico e manutenção constantes.



Os engenheiros, percebendo que este último - a falha do equipamento dentro do contêiner - é a maior ameaça ao uso comercial de seu projeto, tomaram uma decisão elegante. Um ambiente livre de oxigênio é organizado dentro do recipiente lacrado. Em vez de ar normal, nitrogênio barato e seguro foi injetado na cavidade das Ilhas do Norte e a umidade foi reduzida a zero.







Esta solução técnica removeu várias questões de uma vez. Em primeiro lugar, a ausência de oxigênio excluiu um incêndio dentro do recipiente durante a operação. O derretimento de elementos individuais ainda era possível, mas o fogo aberto que poderia ser transferido para outro equipamento e destruir todo o data center, não. Além disso, o nitrogênio como meio é menos agressivo, o que reduz o estresse sobre os elementos metálicos da tecnologia de computador, que podem estar sujeitos à corrosão.





Foto de um mega-rack com 12 racks de servidores carregados em um contêiner, para um total de 864 servidores, 2018



Nesta configuração, as ilhas do norte foram inundadas na costa escocesa e passaram dois anos submersas.





Data center após dois anos no fundo do mar



E agora, ontem, 14 de setembro, a Microsoftrelatou os resultados de seu experimento após a ascensão do data center.



Em primeiro lugar, durante a operação, 8 vezes menos servidores falharam do que em uma configuração semelhante em um data center na superfície da Terra. Os números exatos, infelizmente, não são indicados, mas é óbvio que não são muito grandes. Os pesquisadores explicam esse excelente resultado por duas coisas: um ambiente de nitrogênio que não é agressivo para os equipamentos, mais a eliminação do fator humano na pessoa dos funcionários cambaleando preguiçosamente pelos servidores. O último é literalmente uma ilustração da conhecida regra "funciona - não toque".



Os pesquisadores coletaram todos os equipamentos que não funcionam, incluindo cabos com defeito, e os submeteram a uma análise completa para entender as razões da falha.







O contêiner em si quase não foi danificado por estar no fundo do mar. Como você pode ver na foto acima, após a limpeza com cortador de água, nenhum dano grave ou corrosão é observado em sua superfície, embora o ambiente marinho seja extremamente corrosivo para os metais.







Há dois anos, colegas da Azure ficaram muito interessados ​​no desenvolvimento da equipe de projeto da Natick. Como seu diretor admitiu, a capacidade de implantar data centers móveis e autônomos que não requeiram intervenção humana é um "sonho". Essa solução certamente terá demanda no sudeste da Ásia, na África e em várias regiões da Europa.



Além disso, o desenvolvimento da Microsoft pode estimular o desenvolvimento de energia "verde", ou seja, causar um efeito cascata. Enquanto os engenheiros têm que arrastar energia junto com o cabo de fibra ótica da terra, mas com o desenvolvimento de usinas de energia das marés autônomas, os data centers do projeto Natick podem ser alimentados por eles. Isso não só se encaixa no conceito de um "DC verde", mas também aumenta significativamente a autonomia do data center, tornando-o em termos de energia quase independente do que está acontecendo em terra.






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