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海洋深处的数据中心——微软Natick项目

数据中心(data center)是云计算的支柱,云计算的蓬勃发展离不开数据中心在建造运营方面的不断创新。但云端数据中心的运行过程中会产生大量热量,冷却降温过程则意味着巨大的能源消耗,这意味着需要庞大的资金。如何解决数据中心的能耗问题对云计算的进一步普及十分重要。针对这一问题,在一份内部提案启发下,五位微软工程师于2014年夏天开始了Natick项目,研究在世界各地建造、运营海底数据中心的可行性,期待建立部署便利、成本更低、响应快速、环境友好的数据中心。 

全球半数人口沿海居住,数据中心为什么不呢?

2013年春天,曾在美国潜艇上服役三年的Sean James在微软年度创新活动 “Think Week(思考周)”上递交了一份提案——建立水下数据中心。这一提案的基本理念是将数据中心服务器装入防水的容器中,放入海底,利用寒冷的海水带走服务器工作中产生的大量热量,达到冷却的目的。

​“我不知道大家对这个主意怎么看。”微软云计算基础设施与运营的高级研究项目经理Sean已在微软数据中心工作了15年,“我有在水下安装复杂电子设备、并防止它们被海水腐蚀的经历,那些严苛的设计、测试流程帮助我联想到建造海底数据中心的可能性。”

随后,这一充满创新的提案被送到微软研究院NExT特殊项目负责人Norm Whitaker面前,并立即引起了注意。第二年夏天,Norm、Sean等五位工程师正式组队,启动了Natick项目。

创新不一定是全新,它也可以是用现有技术联系本无关联的事情

Natick项目的构想充满创意,但海底设备容器问题、设备供电问题、数据延迟问题、建造周期问题、环境问题却是摆在项目组研究人们面前的一个个挑战。

针对设备容器问题,经过综合考虑,项目组决定选用圆筒形容器包裹住数据中心,因为圆筒形的容器承受海底高压,保证数据中心的正常运转。而最终,一个重量约17吨,高10 英尺,直径超过7英尺的圆柱体也摆在了项目成员的面前。

在解决设备供电问题时,研究人员原本设想通过陆上发电站进行供电,但之后的一个设想令所有人都感到惊喜:为什么不从不断运动的海浪中获取能源,为数据中心供电呢?在未来,Natick项目将使用更多潮汐能、风能等方式对设备进行功能,降低成本的同时也对环境更加友好。

事实上,云端数据中心的延迟也是研究人员面临的一个重大挑战。考虑到全球半数人口居住在距海岸线200公里以内的地方,将Natick项目的海底数据中心设计在离海岸线较近的地点是一个明智的选择,靠近人口密集区域不仅降低了维护运营成本,同时也让数据传输距离大大减少,传输速度更快,延迟更低。

如果一个项目需要巨大的时间成本进行测试,那么在实际应用时,这一项目便很难得到广泛推广。但令人振奋的是,Natick项目还具有快速部署的优势。打造第一个海底数据中心原型Leona Philpot,项目组仅用了90天。

Natick项目带来的另一大惊喜是对海洋环境影响微乎其微。第一座海底数据中心原型机Leona Philpot下水后很快融入环境,海洋生物并不排斥它,还很快在上面定居。数据中心发出的噪音甚至都被周围小虾游动时发出的咔嗒声掩盖了。

这是Natick项目的一小步,也许是数据中心的未来的一大步

2015年8月,名为Leona Philpot的第一座海底数据中心原型机被安置到加州中部海岸附近。除了一位潜水员每月做一次例行检查,实验的三个月里,项目组成员一直通过数据中心上的相机、传感器在微软总部雷德蒙德园区对其进行包括温度、湿度、电流等数据的监测。这期间,Leona Philpot还经历了一次小型海啸,但安然度过。

​未来,Natick项目组还将设计建造容量更大,处理能力更强的水下数据中心,相信未来Natick项目将更好服务于云端数据中心的建设与维护工作。

了解更多关于Natick项目的详情,请访问http://www.projectnatick.com/

Natick项目时间轴