Обросшая морской  живностью штуковина на фото не имеет никакого отношения к кораблекрушениям. Это — подводный дата-центр Microsoft, недавно поднятый со дна морского после завершения испытаний. Он провел на глубине 36 метров два года.

Предыстория вопроса

Для начала — пара общих замечаний. Во-первых, надежность, безопасность и энергоэффективность дата-центров (они же — ЦОД т.е. центры обработки данных) была и остается архиважной для нашего, пропитанного интернетом мира. Во-вторых, половина населения Земли обосновалась на на полосе шириной 200 км, примыкающей к береговой линии. Дата-центры, находящиеся в таких регионах, нужны для  качественного доступа в интернет миллиардов людей. Но побережья — не самое спокойное место. Ураганы, штормы, землетрясения здесь если не обычное дело, то весьма вероятны. Кроме того дата-центры нуждаются в эффективном отводе тепла, надежном снабжении электроэнергией.

Справка

Дата-центр, или центр обработки данных – это помещение или отдельно стоящее сооружение с определенной инфраструктурой. Его задача – обеспечить бесперебойную работу серверов, максимально обезопасить их от любого вида внешних воздействий. На вопрос «что хранится в дата-центре?» ответ будет двоякий. С одной стороны, это оборудование клиентов. С другой стороны, поскольку оборудование включено и подсоединено к каналам связи, то вполне корректно говорить, что в дата-центре хранятся именно данные клиента.

МКС под водой намерен создать внук Кусто

Коралловый риф-башня найден возле Австралии

Погружение на «Титаник»? $125000 — и вы там

Первая попытка

Несколько лет назад компания Microsoft предложила нестандартное решение для такой ситуации.И озвучила концепцию подводного ЦОД компания Microsoft озвучена в 2014 г.

Project Natick предусматривал спуск оборудования ЦОД в водонепроницаемом контейнере в океан. Толща воды будет охлаждать подводный дата-центр. Причем совершенно бесплатно. Энергию для работы дата-центр можно получать, например,  от турбины, приводимой в движение течениями или приливами.

Первый эксперимент прошел успешно. Стальной цилиндр диаметром 2,4 м, напакованный серверами, провела три месяца на глубине 9 м возле берегов Калифорнии. Все это время оборудование отработало стабильно. Команда оставалась на постоянной удаленной связи и контролировала оборудование дата-центра весь срок его пребывания в океане. Даже тогда, когда по акватории прошла небольшая цунами. Раз в месяц дайвер опускался к ЦОД для внешнего осмотра.

В поселке Анденес построят центр, посвященный китам

Лунная пыль станет источником кислорода благодаря технологии от Airbus

Почему Оркнейские острова

Второй этап Project Natick стартовал весной 2018 г. Возле Оркнейских островов (северная оконечность Шотландии) на глубину 36 м опустили подводный дата-центр в капсуле длиной 12 м.

Место для эксперимента выбрано не случайно. На Оркнейских островах расположен европейский центр морской энергетики (EMEC). Он представляет собой испытательный полигон, где проверяются   технологии выработки электроэнергии за счет использования силы волн и приливов. На Оркнейских островах природные условия для обкатки таких технологий почти идеальны. Скорость приливных течений в местных водах доходит до 20 км/ч, а волны в хороший шторм достигают высоты 18 м. Добавьте к этому еще и удобное транспортное сообщение с материком и развитую инфраструктуру.

Дополнительным аргументом для выбора места эксперимента стал тот факт, что энергосистема Оркнейских островов на 100% снабжается ветровыми и солнечными электростанциями, а также экспериментальными установками по выработке «зеленой»энергии. В будущем установки по выработке «зеленой» энергии планируется подключать непосредственно к подводным дата-центрам. Но в данном случае энергия поступала к ЦОД с берега по подводному кабелю.

Мон Сен-Мишель – возвращение моря — история спасения знаменитого морского пейзажа

Заглянем внутрь

Подводный дата-центр Microsoft во второй своей версии вмещал 12 стоек с 864 серверами. Водонепроницаемый корпус дата-центра сконструировала и изготовила компания Naval Group (Франция). Ее инженеры приспособили для нужд дата-центра хорошо отработанную систему охлаждения применяемую на субмаринах. В ее конструкции морская вода проходит через радиаторы на задней стороне каждой из 12 серверных стоек и сбрасывается обратно в океан. Внутренний объем корпуса заполнен азотом.

Подводный дата-центр соединялся с побережьем оптоволоконным кабелем и кабелем электроснабжения.

«Поначалу мы думали, что есть большая разница между подводным центром обработки данных и субмариной. Но на самом деле у них много общего»

Эрик Папен, старший вице-президент, технический директор и директор по инновациям Naval Group

Дорога на дно

Когда ЦОД прошел все необходимые проверки и его корпус был надежно затянут болтами, устройство погрузили на 18-колесный грузовик и доставили из Франции на Оркнейские острова (туда грузовик добирался на пароме). Здесь дождались штиля на море и отбуксировали центр обработки данных частично затопленным на барже, напоминающей катамаран, на точку погружения  Там  дистанционно управляемый аппарат поднял со дна заранее проложенные с берега оптоволоконный и силовой кабеля. После их подключения дата-центр проверили на работоспособность.

Самой сложной задачей оказался спуск центра обработки данных и кабеля на дно. Для этого задействовали 10 лебедок, кран, баржу и дистанционно управляемый подводный робот, который сопровождал ЦОД на всем пути от поверхности до дна. Когда капсула достигла дна, к ней подключили силовой и оптоволоконный кабеля. Крепления отсоединили, подняли на на поверхность. Оперативное управление ЦОД перешло к береговой станции через проложенный под дну оптоволоконный кабель.

Следующие два года пошли на мониторинг производительности и надежности работы серверов в подводном дата-центре.

Подъем

Как спуск, подъем дата-центра на поверхность проводился в нехарактерную для Оркнейских островов тихую погоду и занял целый день. Если до погружения корпус дата-центра был ослепительно белым, то через два года на нем образовался тонкий слой водорослей и ракушек. Да в укромных местах примостились морские анемоны размером с дыню. Команда компании Green Marine, занимавшейся обслуживанием дата-центра, промыла и очистила корпус. Затем через клапаны были отобраны пробы газов из внутреннего объема. Таким образом удастся понять как  газы, выделяющиеся из изоляции кабелей и другого оборудования влияют на работу серверов. Очищенный центр обработки данных снова погрузили на грузовик и доставили на военно-морскую  базу на материковой Шотландии. Там корпус был вскрыт и специалисты получили доступ к серверным стойкам.

Итоги подведем

Общий вывод следующий: подводный дата-центр — вполне жизнеспособная концепция. Она эффективна с точки зрения логистики, окружающей среды и экономики.

Хотя в ходе проверки были обнаружены несколько отказавших серверов и соединительных кабелей, оборудование в подводном дата-центре работало в восемь раз надежнее, чем на суше. Возможным объяснением может быть то, что на суше на оборудование влияют коррозия вызванная присутствием в атмосфере кислорода и влажности (напомню — корпус подводного ЦОД заполнен сухим азотом), колебания температуры, удары и толчки со стороны персонала.

Все два года надежно работала система энергоснабжения. Напомню, она на 100% зависела от источников «зеленой» энергии.

«Мы смогли действительно хорошо поработать в сети, которую в большинстве наземных ЦОД сочли бы ненадежной»,

 Спенсер Фауэрс, главный технический сотрудник исследовательской группы Microsoft Special Projects

Впрочем, остались и некоторые сомнения. Очевидная проблема заключается в том, что ремонт оборудования, помещенного в подводный ЦОД, невозможен пока он находится на дне. Хотя эксперты Microsoft пишут в блоге компании что эта ситуацией компенсируется более высокой надежностью.

Неясным остается влияние подводных ЦОДов на окружающей среду. Да, один дата-центр выбрасывает совсем немного тепла в окружающую среду. Но как  будет развиваться ситуация, когда число дата-центров будут исчисляться десятками?

МКС под водой намерен создать внук Кусто

Практическое применение

Подводный центр обработки данных Microsoft в ходе испытаний использовался для решения вполне прикладных задач. Речь идет о распределенных вычислений. После начала пандемии COVID-19 подводный дата-центр Microsoft подключился к проекту распределенных вычислений Folding@home . Проект был запущен в октябре 2000 г. для изучения строения и динамики белков. Folding@home стал одной из первых групп, начавших работу с коронавирусом COVID-19. Когда Folding@home объявил об исследовании, связанном с COVID-19, команда Project Natick ухватилась за эту возможность и установила необходимое программное обеспечение на серверах в подводном дата-центре.

Справка:

Распределенные вычисления – ситуация. когда подключенные к одной сети компьютеры решают одну общую задачу в то время, когда они не загружены непосредственным пользователем. Причем «не загружены» совсем не означает, что в этот время человек на полчаса отлучился в туалет или кофею испить. Для компьютера достаточно периодов между нажатием на клавиши или движениями мышки. Распределенные вычисления востребованы там, где нужны огромные ресурсы для исследований генома, моделирования погоды, работ в фундаментальных областях физики. Сложилось даже всемирное сообщество тех, кто предоставляет свободные мощности компьютеров для подобных масштабных заданий — World Community Grid (WCG).