2018年6月，在苏格兰的奥克尼群岛，一群来自微软的工程师齐聚一堂。他们见证了代号为“北方群岛”（NorthernIsles）的大型数据中心正式启动，但这项技术还存在很多不确定性。诸多疑问，在上海举行的微软技术与生态大会上，微软全球研究院高级项目经理BenCutler公开解答了有关该项目的所有疑问。 为什么要建立海底数据中心？ 2014年7月，一位微软员工灵机一动，提出了将数据中心放在海底的想法。在大多数人都认为不可能的时候，研究所的高层并没有忽视这个名字。员工们反而将其提上日程，并在接下来的12个月内完成了概念原型的制作。 原型设备生产出来后，他们并没有直接部署到海底环境，而是选择在加州附近相对平静的浅水区进行部署测试。在接下来的105天里，研究人员发现数据中心不仅没有出现问题，反而运行平稳。有了这个结论，他们开始了第二阶段的试运营，主要是从环境、经济、物流运输等方面来测试它存在的可能性。 Natick开发团队：MikeShepperd，高级研发工程师，SamOgden，高级软件工程师，SpencerFowers，高级技术员，EricPeterson，研究员，BenCutler，项目经理 从数据上看，将部署在海底的中心是一个标准的12.2米长的金属圆柱体，内径为2.8米，提供与40英尺ISO集装箱相同的容积。这个巨大的圆柱体中有12个机架，配备了864台标准数据中心服务器和高达27.6PB的磁盘存储容量。根据官方信息，它可以在90天内从工厂发货到最终上线工作，并且可以在不维护的情况下持续运行长达5年。 对生活有好处吗？ 现在，我们的生活离不开无处不在的互联网，而数据中心是其中最重要的一环，像微软Azure、亚马逊AWS、阿里云和腾讯云等互联网公司大肆炒作的云计算就是基于遍布全球的数据中心。 它不仅是一个云计算平台，更是人工智能的技术基础。人工智能技术所需的机器学习模型等数据存储在各个数据中心。我们使用支付宝、微信支付等交易数据以及淘宝、京东等网络的交易记录由各个数据中心记录。此外，智能手机和智能家居等物联网设备的快速发展导致计算行业对数据中心的需求呈指数级增长。当前的数据中心数量将不再足以满足未来的用户需求。 目前，世界上超过一半的人口居住在距海岸约193公里的范围内。之所以将数据中心部署在沿海城市附近，是为了拉近数据中心与用户之间的距离。可以为沿海居民带来更好的网络体验，可以有效缓解人口密集地区对云计算基础设施的需求，提高效率。 固定在基地上的数据中心 按照思路，海底数据中心采用模块化设计，每个部分都可以根据尺寸定制，实现快速部署，不仅可以有效减少施工数据中心的成本当发现成本不足以满足计算需求时，可以及时增加。 微软CEOSatyaNadella曾表示，ProjectNatick是一个非常具有探索性的项目。它的成功不仅可以为微软的核心业务做出重要贡献，甚至可以为整个计算行业带来变革。 潜艇技术打造的数据中心 潜艇是一个大型耐压容器，配备了船舶管理的数据管理系统等各种基础设施。这些系统需要满足潜艇对功率、体积、重量、热平衡和冷却等方面的严格要求，运行在海底的数据中心由于其特殊性，在很多方面都与潜艇非常相似。 为确保海底数据中心长期稳定运行，微软与法国海军集团达成合作，主要将其在军舰、潜艇领域的工业设计、制造和维护技术应用到建设中拥有自己的海底数据中心。 数据中心是一个大型热源。为确保其能在海底有效散热，海军集团对用于潜艇冷却的热交换系统进行了改造，确保其可应用于潜艇数据中心。 这套散热系统主要是利用管道将海水直接通过服务器机架背面的冷却装置，在加热的同时排放回海中。由于海水的比热容大、流动性快，从数据中心排出的热水可以与周围的海水快速融合降温，这一过程可以有效降低数据中心的温度。组装中的北岛数据中心 一旦数据中心用螺栓固定好并且所有系统都在法国工厂进行了全面检查和测试，该团队将其装载到一辆18轮卡车的后部并将其运到奥克尼群岛。在那里，它将被安装在一个装有压舱物的三角形底座上，并慢慢沉入岩石海床117英尺，然后将预先铺设的海底电缆连接到它上面。连接，实现与陆地运营中心的数据交互。 环保可再生能源供电 部署在微软海底数据中心附近的是欧洲海洋能源中心的潮汐涡轮机和波浪能转换装置试验场，这些装置利用海水的流动来发电。那里的潮汐速度可以达到每小时9英里，波浪周期可以高达10英尺，在暴风雨中甚至可以达到60英尺以上的高度。 不仅海底有潮汐涡轮机等装置可以发电，海岸上还有高耸入云的风力涡轮机和覆盖屋顶的太阳能电池板，每年为岛上10,000名居民提供100%的可再生能源天。动力充沛，海底数据中心也由这些设备供电，据官方数据，其满载功率不到250kW。 奥克尼群岛的风车 微软云计算和企业云基础设施战略总经理ChristianBelady表示，利用海洋和太阳能等可再生能源为数据中心提供电力是微软的一大愿景。他指出，利用这些可再生能源，不仅可以让数据中心实现能源自给自足，而且在供电方面也不会受到地域和能源供应的限制，即使电力供应在部署区域不稳定，不需要昂贵的备用发电机提供电力。 “我们希望能够根据客户需求，在地球上的任何地方快速部署数据中心，”Belady说，他长期以来一直倡导尝试探索数据中心与可再生能源的结合，以简化和加速云计算基础设施建设。 关于本项目的一些问题 本项目已经进入二期实验工作，但正式商用时间尚未确定。 由于ProjectNatick项目的设备主体位于海底，容器外壳的耐腐蚀性、对海洋生物的影响、水压承受能力等都不容忽视。 Natick项目策划 针对这些问题，Culter给出了这样一张答卷： 1。关于海水腐蚀的问题： 在选材方面，钛合金虽然可以达到优异的性能和优异的耐蚀性，但由于成本高，不适合制作容器；复合材料目前备受关注，同时也具有极强的耐腐蚀性和相对优异的成本优势，但无法承受过大的水压，因此无法使用。 在材质上，容器的材质最终选择了钢材。为了防止容器腐蚀，表面做了大量的涂层处理，避免直接接触海水；并且为了防止涂层剥落引起的腐蚀，还采用了阴极保护，选择锌是因为它不会对海洋环境造成危害。 2。关于海洋生物的问题 比如容器表面的藤壶、贝壳等海洋生物的堆积也是一个不容忽视的问题。为了避免海洋生物在集装箱表面堆积造成不必要的损失，他们选择使用加速解决方案进行表面流动和光滑涂层。 由于采用光滑涂层，污垢、细菌等无法在容器表面堆积，所以海洋生物不会聚集在容器表面。 Natick项目第一阶段下海 3.关于集装箱的散热 ProjectNatick至今经历了两个阶段，第一阶段主要是采用内外双散热格栅的方式进行海水交换，解决机组的散热问题，但是外面的格栅容易因为海洋生物的堆积而失效。 目前二期规划取消了外置换热格栅，采用海水抽吸方式保证散热效果。虽然这种方案可以有效降低成本，保证高效散热，但海洋生物也会进入内部格栅并积聚。 为了解决这个问题，在格栅内部的管道上覆盖了极其光滑的涂层，并且设备中有电解制氯装置，产生的氯气足以杀死海水等中的细菌，而且由于氯气在海水中能快速溶解，所以不会污染海水。 4。关于海水压力 水底的压力很可怕。经过多方考虑，这个设备最终设计成圆形，因为任何长方形都会因为海水压力而损坏，而圆形可以尽可能的减压。 集装箱设计可在150m水深下安全作业，极限水深为290m，但试验时部署深度仅为100m。与第一级部署深度20米、涂层厚度达75毫米相比，第二级的性能有了很大提升，实现了部署深度100米、涂层厚度仅为19毫米。Natick二期项目下海 对于数据中心存在的系统维护问题，受限于目前的技术限制，目前唯一的选择是放弃损坏的数据中心，进行更换。 项目官网上有两个这样的视频链接，来自海底数据中心水面的摄像头，每时每刻都在传输周围的环境。关于本项目的更多问题，可以查看微软技术大会录制的官方视频，进行更深入的内容解答。 图片来源：微软官方 参考链接： 1.https://natick.research.microsoft.com/ 2。https://www.microsoft.com/china/events/video_337 3.https://www.microsoft.com/china/events/video_233
