Вода традиционно играет важную роль в охлаждении IT-оборудования внутри дата-центров. Корпорация Microsoft вывела применение H2O при оптимизации температурного режима серверов на качественно новый уровень, погрузив мини-центр в океан. Отмечалось, что благодаря расположению значительной части населенных пунктов по всему миру рядом с водой, подводными ЦОД могло бы пользоваться 40% населения планеты.
Эксперимент заставил экспертов задуматься о целесообразности массового развертывания вычислительных мощностей под водой в будущем. Некоторые компании уже занимаются коммерциализацией перспективной концепции. Им посвящен этот дайджест.
Стартап NetworkOcean из Сан-Франциско присоединился к быстрорастущему списку компаний, нацеленных на разработку и эксплуатацию подводных ЦОД. Но американцы могут столкнуться с проблемами из-за нежелания регулирующих органов идти на компромисс. Почему? Из-за обеспокоенности воздействием проекта на окружающую среду.
Инженеры NetworkOcean планируют погрузить дата-центр мощностью 500 кВт, размещенный в герметичной цилиндрической капсуле и разработанный собственными силами компании, в залив Сан-Франциско в рамках испытания своей технологии. Проект, реализуемый при поддержке стартап-акселератора Y Combinator, призван исключить потребление пресной воды и сократить потребление электроэнергии на 30%. Утверждается, что в подводном ЦОД будут развернуты 2048 графических процессоров Nvidia H100.
Однако, по данным издания Wired, которое первым сообщило о планах NetworkOcean, компания пока не запрашивала у властей разрешения на “затопление” своего дата-центра. Сообщается, что, по крайней мере, 2 американских агентства (Комиссия по сохранению и развитию залива Сан-Франциско и Региональный совет по контролю качества воды) направили NetworkOcean письмо с уведомлением о том, что проведение испытаний без разрешения может повлечь за собой крупные штрафы. По мнению чиновников, любое повышение температуры воды, вызванное проектом, может иметь серьезные последствия для обитающих там растений и диких животных.
Основатели калифорнийского стартапа Сэм Мендель и Эрик Ким познакомились во время учебы и работали вместе, создавая подводные магнитогидродинамические (МГД) генераторы. Это разновидность генератора электроэнергии, который не содержит движущиеся турбины и может преобразовывать тепловую или кинетическую энергию в электричество. Неясно, использует ли подводный дата-центр NetworkOcean технологию МГД, но на странице проекта на сайте Y Combinator представители компании отмечают, что Ким запатентовал «устройство для выработки электричества с применением возобновляемой энергии».
Мендель рассказал изданию Wired, что NetworkOcean планирует провести тестирование своего дата-центра в течение 1 часа прямо под поверхностью воды. Тестирование будет проходить в частной части залива, на которую не распространяется регулирующий надзор.
Перспектива размещения ЦОД в прибрежных водах Сан-Франциско вдвойне заманчива. В условиях дефицита электроэнергии и земли использование океанских течений для естественного охлаждения серверов и упразднение инвестиций в покупку земельного участка под застройку могут обеспечить огромную экономию.
Повышенный интерес к концепции подводных ЦОД также демонстрируют инженеры южнокорейской корпорации Samsung. Тематическая статья появилась в официальном блоге ее строительного и инжинирингового подразделения Samsung C&T. Это подразделение занимается, помимо прочего, возведением дата-центров и в последнее время укрепляет позиции на рынке систем охлаждения серверов.
Авторы статьи отметили ключевые преимущества подводных дата-центров вроде возможности развертывания вычислительных мощностей в непосредственной близости от конечных пользователей в мегаполисах, расположенных рядом с водоемами, без значительных трат на недвижимость (участки земли под застройку или готовые здания, требующие переоборудования).
Также отмечается обилие возобновляемых источников энергии в прибрежных районах (приливные, ветровые, солнечные электростанции), дешевое и надежное охлаждение, минимальный риск повреждения в случае стихийных бедствий.
Корейцы не обошли проблемы дата-центров, находящихся под водой. В частности, такие ЦОД уязвимы к физическим атакам. Специалистам по техобслуживанию сложно получить доступ к подводным серверам (ожидается, что проблема будет решена за счет внедрения передовых робототехнических технологий).
Кроме того, подключение к электросетям и сетям передачи данных требует прокладки большого количества кабелей под водой. А образование морских желудей и прочих ракообразных (этот процесс также известен как биообрастание) может негативно повлиять на передачу тепла в подводных ЦОД. Они также сильно подвержены воздействию морских тепловых волн.
Китайские инженеры разместили 1300-тонный подводный ЦОД у побережья автономного уезда Линшуй в провинции Хайнань на одноименном острове. Дата-центр погружен на глубину 35 метров и использует забортную воду для охлаждения вычислительных мощностей. Его развертывание – первый этап масштабного проекта, предполагающего развертывание многомегаваттного подводного вычислительного кластера с модульной архитектурой.
Оценочная общая стоимость проекта составляет $879 млн. Работы в рамках проекта начались в 2021 году. Ожидаемый срок службы каждого модуля ЦОД, производительность IT-систем внутри которого эквивалентно вычислительной мощности примерно 60 тыс. обычных компьютеров, – 25 лет.
Будущий подводный дата-центр займет площадь в 68 тыс. квадратных метров. Ожидается, что благодаря охлаждению с применением забортной воды проект позволит сэкономить около 105 000 тонн пресной воды в год, а также 122 миллиона киловатт*часов электроэнергии.
Подводный ЦОД у побережья Хайнаня — это совместный проект Beijing Highlander Digital Technology Co. Ltd., Комиссии по надзору и управлению государственными активами провинции Хайнань, Offshore Oil Engineering Company и Shenzhen HiCloud. Управлять дата-центром будет авторитетный поставщик услуг ЦОД Beijing Sinnet, работающий преимущественно на рынке Китая.
Команда проекта планирует использовать преимущества в виде естественного охлаждения за счет океана для снижения потребления электроэнергии. Также отмечается, что ЦОД будут защищены от стихийных бедствий, включая землетрясения и ураганы.
Проект является важной вехой в усилиях Китая по развитию “зеленого” и устойчивого сектора ЦОД. Китайцы также разрабатывают плавучие (надводные) дата-центры, которые будут развернуты вдоль дельты реки Янцзы.
Примечательно, что корпорация Microsoft, которая де-факто в 2013 году запустила тренд на подводные дата-центры благодаря инициативе Project Natick, отказалась от дальнейшего развития этой концепции. Об этом в июне 2024 года заявил глава ее подразделения по облачной инфраструктуре и инновациям (англ.: Cloud Operations + Innovation; CO+I) Ноэль Уолш.
Топ-менеджер отметил, что идея оказалась жизнеспособной, и команда инженеров корпорации много узнала об эксплуатации вычислительного оборудования ниже уровня моря. Они планируют применять полученные знания в других сферах.
Помимо экономии электроэнергии за счет охлаждения серверов заборной водой, инженеры Microsoft подтвердили ряд других догадок. В частности, подтвердилась гипотеза о повышенной надежности автономных подводных ЦОД.
Компания потеряла только 6 из 855 подводных серверов. Для сравнения: в ходе проводившегося параллельно эксперимента на суше замены потребовали 8 серверов (из 135). То есть уровень отказов составил 0,7% в море против 5,9% на суше. Основной причиной такой долговечности признана температурная стабильность морской воды и инертный газ (азот), используемый для защиты серверов путем нагнетания в герметичный погружаемый под воду резервуар.
Чтобы оставаться прохладным под водой, дата-центр получал воду из океана, которая проходила через теплообменники и направлялась обратно в океан. Исследователи обнаружили, что передача тепла за пределы ЦОД в ходе этого процесса не влияла на окружающую среду, а вода немедленно рассеивалась в окружающих течениях.
