北京時(shí)間 1 月 20 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，如今，云計(jì)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(jiǎn)單解釋一下：云計(jì)算指的是在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，在線完成計(jì)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(jì)算可以說是非常地 “腳踏實(shí)地”：處理云計(jì)算的是地面數(shù)據(jù)中心。
不過，這個(gè)情況在不久的將來說不定會(huì)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(gè)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(huì)發(fā)現(xiàn)，這真的是一個(gè)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(jí)，你大概會(huì)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(jì)算。
計(jì)算機(jī)的水冷卻系統(tǒng)
納提克項(xiàng)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(dòng)了納提克項(xiàng)目。在納提克項(xiàng)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(gè)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(xiàng)目的第二階段，微軟將設(shè)計(jì)變?yōu)樯a(chǎn)。微軟成功地制造了一個(gè)可以安放在貨船上的容器，接著這艘船會(huì)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(xiàng)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(tái)服務(wù)器，共計(jì) 27.6PB 的內(nèi)存。這個(gè)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)?。整個(gè)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(gè)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(chǔ)的是微軟內(nèi)部用于測(cè)試的數(shù)據(jù)。同樣地，對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)中心來說，864 臺(tái)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(gè)站點(diǎn)，就擁有 5 萬臺(tái)以上的服務(wù)器。不過，微軟相信，這個(gè)方法在未來是可擴(kuò)展的。
這個(gè)裝有計(jì)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(shì)?
水下數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢(shì)：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。空氣中的氧氣和水分等，都不利于電子設(shè)備。這些物質(zhì)會(huì)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(gè)基本原則是創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，以便計(jì)算機(jī)服務(wù)器可以更好、更持久地工作。
作為納提克項(xiàng)目的一部分，微軟的工程師將防水艙設(shè)計(jì)成無氧無水分的容器，內(nèi)部充滿氮?dú)狻Ｖ钥梢赃@么設(shè)計(jì)，是因?yàn)槿萜鲀?nèi)不會(huì)有任何人類存在。
既然沒有人類存在，那么也就不會(huì)發(fā)生某個(gè)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。總而言之，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?“免費(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(huì)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(dòng)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(chǔ)大量的熱能，而不會(huì)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(tái)階相比，還是要涼爽許多。照這個(gè)思路，水下數(shù)據(jù)中心只需要一個(gè)設(shè)計(jì)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(chǔ)設(shè)備也將非常容易。另一個(gè)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(yíng)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(zhǎng)的傳輸距離。這就會(huì)導(dǎo)致更高的延遲，進(jìn)而降低計(jì)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(shí)，它們就會(huì)更靠近人口密度相對(duì)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(jì)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(dòng)產(chǎn)(一般都很貴)，其次公司需要評(píng)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(gè)數(shù)據(jù)中心，動(dòng)輒需要一年或兩年的時(shí)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(shì)，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(huì)面臨一些新的挑戰(zhàn)。
維護(hù)
此時(shí)，硬件在水下發(fā)生故障時(shí)，你總不能每次都派一支潛水員小隊(duì)去解決問題。因此，這個(gè)重任落在了工程師肩上。他們需要設(shè)計(jì)一個(gè)耐用且可以遠(yuǎn)程修復(fù)的水下服務(wù)器工作場(chǎng)。
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(jì)劃設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)中心，使其五年內(nèi)無需主動(dòng)維護(hù)。
海洋生物
有些人可能會(huì)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(duì)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(huì)對(duì)海洋生物構(gòu)成太大風(fēng)險(xiǎn)。他解釋說，每當(dāng)一個(gè)大型結(jié)構(gòu)(比如服務(wù)器防水艙)浸入水下時(shí)，它們都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)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(huì)聚集在這種 “礁石”附近。因此，這些結(jié)構(gòu)非但不會(huì)威脅到海洋生物，反而有利于促進(jìn)生物的多樣性。
混凝土結(jié)構(gòu)表面的海洋生物污損
熱量
還有些人會(huì)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(huì)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(jì)。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(huì)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(huì)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。
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