微軟在海底建造數(shù)據(jù)中心有什么好處？

如今，云計算已經(jīng)成為耳熟能詳?shù)牧餍性~。但我們還是要在這里再簡單解釋一下：云計算指的是在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，在線完成計算和處理任務(wù)，而不是像以前那樣在本地設(shè)備上完成這些任務(wù)。云計算可以說是非常地“腳踏實(shí)地”：處理云計算的是地面數(shù)據(jù)中心。

不過，這個情況在不久的將來說不定會發(fā)生變化。

科技巨頭微軟正在考慮在把數(shù)據(jù)中心放到水下的可能性。乍一看，這個主意好像十分荒謬。但是基于微軟最近開展的內(nèi)部研究，數(shù)據(jù)中心的最完美選址，就是在水底下。當(dāng)你深入了解后，你會發(fā)現(xiàn)，這真的是一個非常天才的革命性想法。

如果你曾使用過一部高端智能手機(jī)或最近剛給你的電腦進(jìn)行了升級，你大概會了解到，有一種叫做液體冷卻的東西。液體冷卻可以有效地給奮力運(yùn)作的處理器和其他電子設(shè)備降溫。微軟的想法就是，將這種液體冷卻的概念發(fā)揮到極致——把裝有數(shù)據(jù)中心的防水艙浸沒在海水中。為什么呢？因?yàn)檫@可以更高效地執(zhí)行云計算。

納提克項目（Project Natick）

2014年，微軟開始著手研究將數(shù)據(jù)中心置于水下的可行性。為此，微軟啟動了納提克項目。在納提克項目的第一階段，微軟工程師的任務(wù)是，了解如何將數(shù)據(jù)中心置于一個防水的容器中，以防止任何可能的滲漏。他們發(fā)現(xiàn)，在海水中似乎可以安全地部署這些服務(wù)器防水艙。

在項目的第二階段，微軟將設(shè)計變?yōu)樯a(chǎn)。微軟成功地制造了一個可以安放在貨船上的容器，接著這艘船會把裝有服務(wù)器的容器部署到海水中。

奧克尼附近的北海水域：微軟水下數(shù)據(jù)中心的選址

在這一階段，項目的選址是蘇格蘭奧尼克附近的北海水域。微軟在北海的水下數(shù)據(jù)中心包含864臺服務(wù)器，共計27.6PB的內(nèi)存。這個數(shù)據(jù)中心密封在鋼制容器內(nèi)，并且容器內(nèi)充有干燥的氮?dú)狻Ｕ麄€容器于2018被部署到水下，浸沒在冰冷又波濤洶涌的北海中。

但是，這個實(shí)驗(yàn)性任務(wù)并未使用實(shí)際的商業(yè)服務(wù)器，水下的容器內(nèi)存儲的是微軟內(nèi)部用于測試的數(shù)據(jù)。同樣地，對于一個數(shù)據(jù)中心來說，864臺服務(wù)器的容量從專業(yè)角度來看，顯然也是不夠的。例如，我們現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心，光一個站點(diǎn)，就擁有5萬臺以上的服務(wù)器。不過，微軟相信，這個方法在未來是可擴(kuò)展的。

這個裝有計算機(jī)服務(wù)器、位于北海的實(shí)驗(yàn)性水下容器已經(jīng)于2020年7月取回，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人振奮。那么，水下服務(wù)器究竟有哪些優(yōu)勢？

水下數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢

可靠性更高

電子設(shè)備本就不適合在人類生活的環(huán)境中工作?？諝庵械难鯕夂退值龋疾焕陔娮釉O(shè)備。這些物質(zhì)會導(dǎo)致零部件腐蝕，最終導(dǎo)致服務(wù)器故障。

將數(shù)據(jù)中心置于水下的一個基本原則是創(chuàng)建一個相對穩(wěn)定的環(huán)境，以便計算機(jī)服務(wù)器可以更好、更持久地工作。

作為納提克項目的一部分，微軟的工程師將防水艙設(shè)計成無氧無水分的容器，內(nèi)部充滿氮?dú)?。之所以可以這么設(shè)計，是因?yàn)槿萜鲀?nèi)不會有任何人類存在。

既然沒有人類存在，那么也就不會發(fā)生某個粗心大意的人不小心撞到什么東西，然后導(dǎo)致意外故障等事情?？偠灾?，這些預(yù)防措施無不提高了設(shè)備的可靠性。微軟表示，水下數(shù)據(jù)中心的故障率低至12.5%。

水：天然冷卻劑

傳統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)中心光是為了冷卻服務(wù)器，就要消耗大量能量。老式的數(shù)據(jù)中心采用機(jī)械冷卻的方式，使用重型的空調(diào)系統(tǒng)來冷卻設(shè)備，耗電量極大。有些重型空調(diào)系統(tǒng)的耗電量差不多都快趕上服務(wù)器本身的耗電。新的數(shù)據(jù)中心稍微好一點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兪褂玫氖恰懊赓M(fèi)空調(diào)”，即使用外部空氣和水的蒸發(fā)來冷卻服務(wù)器，而不會消耗太多能量。但是，這種冷卻方式往往受制于周圍空氣的溫度和供水情況。

現(xiàn)在，水下數(shù)據(jù)中心則可以利用周圍的流動水來帶走服務(wù)器散發(fā)的熱量。水具有較高的熱容量，也就是說水可以存儲大量的熱能，而不會顯著改變水本身的溫度。以游泳池為例，即便是在炎炎夏日，游泳池里的水與邊上的混凝土臺階相比，還是要涼爽許多。照這個思路，水下數(shù)據(jù)中心只需要一個設(shè)計完美的熱交換器，就可以輕松地將熱量傳遞到周圍的海水中去。這無疑可以節(jié)省大量用來冷卻電子設(shè)備的能源。

炎炎夏日，游泳池里的水總是那么清涼。

考慮到地球上有那么多海水可以用來吸收熱量，擴(kuò)展這些數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲設(shè)備也將非常容易。另一個好處是，海平面越往下，溫度越低。如果將服務(wù)器防水艙置于海平面下150米的位置，即便在溫暖的熱帶地區(qū)，它們也可以獲得非常驚人的散熱效果。

更加經(jīng)濟(jì)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心往往位于人口稀少的偏遠(yuǎn)地區(qū)。公司更喜歡選擇這樣的位置，是因?yàn)橥恋睾秃罄m(xù)的運(yùn)營成本都更低一些。雖然這可以省下部分資金，但這樣的模式也有很多缺點(diǎn)。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部

由于數(shù)據(jù)中心通常位于人跡罕至的偏遠(yuǎn)地區(qū)，在線通信所需的數(shù)據(jù)也需要經(jīng)過更長的傳輸距離。這就會導(dǎo)致更高的延遲，進(jìn)而降低計算速度。

但是，全球約44%的人口居住在距離海岸線150公里以內(nèi)的地方。所以，把數(shù)據(jù)中心放在沿海位置，在商業(yè)上也更有意義。當(dāng)數(shù)據(jù)中心置于沿海地區(qū)時，它們就會更靠近人口密度相對較高的地區(qū)。這可以降低服務(wù)器與用戶之間的平均距離，從而減少延遲。結(jié)論就是，水下數(shù)據(jù)中心或許可以讓云計算體驗(yàn)更加迅捷。

有趣的是，建造一堆服務(wù)器防水艙、再把防水艙放到水下，可能比從買地開始、再造數(shù)據(jù)中心設(shè)施，來得更加高效。在陸地上建造數(shù)據(jù)中心，你首先得有不動產(chǎn)（一般都很貴），其次公司需要評估其他條件的可行性，比如地形、技術(shù)工人的可用性、可靠的電力、遵守當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)等等。

置于水下的服務(wù)器防水艙則可以在流水線上建造，然后直接用貨船運(yùn)到海上進(jìn)行部署，從而省去了很多麻煩。微軟稱，它可以在90天內(nèi)部署這些服務(wù)器防水艙。相比在陸地上建造一個數(shù)據(jù)中心，動輒需要一年或兩年的時間，相當(dāng)神速了。

水下數(shù)據(jù)中心的挑戰(zhàn)

盡管水下數(shù)據(jù)中心具有以上種種優(yōu)勢，但這水并非“神水”，它沒辦法解決所有與數(shù)據(jù)中心相關(guān)的技術(shù)問題和物流問題。當(dāng)你把數(shù)據(jù)中心扔到海里后，你會面臨一些新的挑戰(zhàn)。

維護(hù)

此時，硬件在水下發(fā)生故障時，你總不能每次都派一支潛水員小隊去解決問題。因此，這個重任落在了工程師肩上。他們需要設(shè)計一個耐用且可以遠(yuǎn)程修復(fù)的水下服務(wù)器工作場。

幸運(yùn)的是，正如我們上文討論的那樣，北海的水下數(shù)據(jù)中心可靠性有顯著的提高。而微軟計劃設(shè)計一個數(shù)據(jù)中心，使其五年內(nèi)無需主動維護(hù)。

海洋生物

有些人可能會覺得向海洋中不斷投入更多人造物（比如服務(wù)器防水艙）似乎不妥。畢竟，堆滿服務(wù)器防水艙的海岸線，怎么看都對海洋生物的健康很不利。

但是，根據(jù)海洋生態(tài)學(xué)家安德魯·旺特的說法，這些水下的數(shù)據(jù)中心不會對海洋生物構(gòu)成太大風(fēng)險。他解釋說，每當(dāng)一個大型結(jié)構(gòu)（比如服務(wù)器防水艙）浸入水下時，它們都會經(jīng)歷一個叫做“生物污損”的過程，即微小物質(zhì)淤積在物體的表面。這樣的表面相當(dāng)于人造礁石。魚群會聚集在這種“礁石”附近。因此，這些結(jié)構(gòu)非但不會威脅到海洋生物，反而有利于促進(jìn)生物的多樣性。

熱量

還有些人會擔(dān)心服務(wù)器防水艙釋放出來的熱量。但是我們不妨將海洋的規(guī)模跟防水艙或者一大片防水艙的大小進(jìn)行比較。相比之下，海洋是如此廣闊，這一點(diǎn)熱量的釋放幾乎不會引起任何變化。水下數(shù)據(jù)中心引起的水溫變化其實(shí)可以忽略不計。我們已經(jīng)在海底埋了許多數(shù)據(jù)線，這些海底光纜也會向海水傳遞熱量，但是并未引起水溫的變化。

雖然水下數(shù)據(jù)中心不會很快實(shí)現(xiàn)，但科技公司多半已經(jīng)在盤算這件事。如果水下數(shù)據(jù)中心可以流行起來，我們或許有朝一日可以見證“云”數(shù)據(jù)從陸地向深海的遷移。
責(zé)編AJX