Datacentra míří pod hladinu moří. V Číně, ale nejen tam

Čína představila první datové centrum nového typu, který se má stát páteří její IT infrastrukutury v následujících letech. nové datacentrum bude ležet pod hladinou moře v přístavu Ču-chaj. Podvodní datacentra nebudou čínskou specialitou, výhody jsou příliš veliké.

Ponorná datacentra by totiž měla mít výrazně nižší spotřebu energie: “Největší překážkou rozvoje datových center je spotřeba energie. Spotřebovává příliš mnoho energie a nelze ji zastavit ani na vteřinu. Mořskou vodu lze využít ke snížení spotřeby energie přibližně o 30 procent,” uvádí se ve zprávě státní zpravodajské agentury China News Service, která cituje Xu Tana, viceprezidenta společnosti Highlander, která má první podmořské čínské datacentrum provozovat.

Nižší účet za elektřinu

Byť naše data se zdají být nehmotná, jejich fyzický protějšek je hmotný více než dost. Datacentra se dnes podílejí zhruba necelými dvěma procenty na celosvětové spotřebě energie. A je to vlastně veliký technologický ústav, protože ještě nedávno se zdálo, že to může být mnohem více.

První generace velkých datacenter spotřebovávala i 40 % energie na chlazení počítačového vybavení – to znamená, že chlazení vlastně spotřebovávalo téměř stejně energie jako provoz samotných počítačů. Všechny velké společnosti ovšem postupně začaly zavádět různá opatření, která měla spotřebu snížit.

Opatření byla někdy téměř humorná. Například Google změnil svůj dress-code a dovolil technikům chodit do práce v krátkých rukávech a šortkách – a i díky tomu si mohl dovolit zvýšit teplotu v centrech o několik stupňů, a ušetřit několik procent na elektřině. Důležitější byly ovšem technologické změny. Začalo se například používat tzv. volné chlazení (i v češtině se často používá anglický výraz free-air cooling), při kterém se k chlazení využívá nižší teploty vnějšího vzduchu.

Energetická úspora je daná tím, že se v takovém systému nepoužívají kompresory, ale vzduch volně proudí přes výměník s od počítačů ohřátou chladicí kapalinou a odvádí přebytečné teplo pryč. Tento postup samozřejmě je podstatně úspornější. Podle zkušeností společnosti Microsoft umožňuje snížit náklady na chlazení na 10 až 30 procent z celkových provozních nákladů – rozptyl je daný z velké části tím, v jakém podnebí provoz stojí.

V tom také může být kámen úrazu. Datová centra by v řadě případů měla stát blízko uživatelům, aby se zrychlila jejich odezva. Ne vždy je to samozřejmě nutné, v některých případech je to uživateli vlastně jedno, za kolik milisekund dokáže jeho počítač navázat spojení s „cloudem“, ale přibývá aplikací, u kterých to roli může hrát (jednou z nich mohou být i různé „umělé inteligence“ typu virtuálních asistentek). A stejně tak je stále více náročných uživatelů, kteří prostě pomalou odezvu nevidí rádi. Pokud ale máte postavit provoz s volným chlazením v horkém podnebí, může to být velký technický problém.

Pokud se postaví datacentrum v horkém podnebí, jeho provoz pak může často vyžadovat poměrně hodně vody, která se používá k ochlazení venkovního vzduchu na vstupu. Voda ovšem obvykle něco stojí, v některých místech pak úřady či místní obyvatelé na podobné využití koukají vysloveně nelibě. To je třeba případ samotného Silicon Valley, protože Kalifornie má dlouhodobě problém najít pro všechny uživatele tolik vody, kolik by si přáli. (Nemluvě o tom, že provozovatelé se ochlazeného vzduchu, který má vyšší vlhkost, dosti obávají kvůli zvýšenému riziku koroze.)

Pokusný server společnosti Microsoft, který v rámci projektu Natick byl ponořený více než dva roky u Orknejí (foto Microsoft)
Pokusný server společnosti Microsoft, který v rámci projektu Natick byl ponořený více než dva roky u Orknejí (foto Microsoft)

Vzhůru pod vodu

Tento a další problémy mají možná jedno společné řešení, uvědomila si skupina výzkumníků z Microsoftu. Šéfům se jejich nápad natolik líbil, že jim poskytli čas a prostředky, a vznikl tak „Projekt Natick“. Jeho základem je systém standardizovaných hermetických buněk uložených na dno moře. Měly by obsahovat v podstatě standardní vybavení, ale měly by se chladit v podstatě téměř výhradně pasivně díky okolní vodě.

Nápad má hned několik pozitiv. Za prvé mohou být velmi blízko spotřebitelům, protože necelá polovina světové populace žije méně než sto kilometrů od pobřeží některého z moří nebo oceánů. Samozřejmě, pro Čechy to není to nejlepší řešení, ale polovina světa, to už je zajímavý trh.

Navíc teplota vody je od určité hloubky velmi podobná, ať jste kdekoliv na světě. Mluvíme samozřejmě o hloubkách řádově stovek metrů, ne těsně pod hladinou. Prakticky všechna voda pod tisíc metrů (a tedy 90 procent veškeré mořské vody) má teplotu mezi 0–3 °Celsia. Dataservery mají být blíže hladině, ovšem i v tropických oceánech už nějakých 200 metrů pod povrchem mají vody teploty kolem 15 °C.

Méně papírování

Další výhodou je, že oceán nemá stavební vyhlášky. Pozemské stavby se musí řídit celou řadou předpisů, které se místo od místa liší. A byť velké firmy používají v provozech na různých místech světa v podstatě identické vybavení, stejně musí každý projekt připravovat zvlášť. Microsoft také tvrdí, že různé požadavky a předpisy vedou k tomu, že v podstatě identický hardware pracuje na různých místech světa s různou mírou spolehlivosti. Podmořské „serverovny“ by ovšem měly být úplně identické, a tak by se daly nejen vyrábět jako pověstné housky na krámě, ale také by měly mít v podstatě identické výkony a provozní vlastnosti.

Nemluvě samozřejmě o tom, že v některých částech světa, například v Evropě, může být problematické (nebo prostě příliš drahé) sehnat vhodné místo a také vyřídit úřední proces před zahájením stavby. Samozřejmě, ani stavba pod mořem nemusí být nic jednoduchého, ale Microsoft podle všeho tak trochu tiše doufá, že „co oči nevidí, to srdce nebolí“, a ubude minimálně opozice těch, kdo nechtějí velké datacentrum za plotem.

Zjednodušené „stavební řízení“ by spolu s výhodami masové výroby mělo společnosti umožnit, aby dokázala dodat nutné výpočetní kapacity na dané místo během šesti měsíců – takový je alespoň plán. Asi je zbytečné dodávat, že je to podstatně rychlejší než běžná stavba.

Podmořské prostředí se může zdát pro počítače dokonale nevhodné, ve skutečnosti by mělo být podle konstruktérů možné v ochranném obalu připravit elektronice snad lepší podmínky než na povrchu. Na místě nemusí být žádná obsluha, a tak nemusí atmosféra jednotlivých „buněk“ obsahovat kyslík – což znamená, že se minimalizují problémy s oxidací, tedy i korozí. Stejně tak se dá z umělé atmosféry odstranit prakticky veškerý prach a vodní pára.

Jdeme do toho

Šéfy v Microsoftu koncept zaujal a firma ho začala ověřovat. Vývojáři z Microsoftu nejprve v roce 2015 potopili jednu pokusnou jednotku na 105 dní zhruba deset metrů pod hladinu Pacifiku, kousek od kalifornského San Luis Obispo. Ponořená jednotka pojmenovaná Leona Philpot podle postavy z počítačové hry (koneckonců projekt si vymysleli „ajťáci“) během této doby spotřebovala na chlazení jen zhruba 3 procenta z celkové spotřeby elektřiny.

Výsledky byly v každém případě dost dobré na to, aby se pokus opakoval ve větším měřítku. V roce 2018 společnost potopil na mořské dno u Orknejí speciální kontejner. Ukrýval 864 serverů a podpůrné vybavení, hlavně napájení, datové síťové prvky a chlazení.

Prototyp ponorného serveru čínské společnosti Highlander (foto Highlander)
Prototyp ponorného serveru čínské společnosti Highlander (foto Highlander)

Na povrch se podíval v září 2020. Ukázalo se, že toto prostředí serverům a dalším IT technologiím velmi vyhovuje. Zařízení uchovávané v inertní dusíkové atmodféře pracovalo s výrazně nižší poruchovostí, než bývá obvyklá u datacenter na souši. Samotný nápad umístit servery pod vodu ovšem Microsoft patentovaný mít nemůže, a tak není divu, že po něm sáhnou právě i v Číně.

Síťová infrastruktura je dnes strategickou záležitostí a mnohamiliardovým obchodem. Levnější a spolehlivější servery jsou výhodou, kterou si tak ambiciózní stát jako Čína nemůže nechat ujít. V principu je ovšem čínské zařízení podobné jako to od Microsoftu. Vzduchotěsná tlaková nádoba bude obsahovat stojany se servery, napájena bude kompozitním kabelem z pobřeží, který ji zároveň připojí k internetu.

Společnost Highlander tvrdí, že v příštích pěti letech plánuje vybudovat řadu projektů podmořských datových center v pobřežních vodách, včetně přístavu volného obchodu Hainan, oblasti Velkého zálivu, ve kterém leží mimo jiné Hongkong a Macao, či oblasti delty řeky Jang-c’-ťiang.

V srpnu společnost Highlander oznámila plán na vybudování podvodních datových center v rámci rozvoje přístavu volného obchodu Hainan (FTP). Hainan FTP plánuje přeměnit celý ostrov Hainan v Jihočínském moři o rozloze 35 000 km² na největší čínskou zvláštní ekonomickou zónu s politikou nulových cel na zboží a zvláštním zaměřením na cestovní ruch a odvětví špičkových technologií. Podle projevu Dong Xuegenga, tajemníka stranického výboru a ředitele správy velkých dat provincie Hainan, ji osobně naplánoval a podpořil čínský generální tajemník Xi Jinping.

FTP bude mít velkou potřebu datových center a její tropické klima by mohlo být nevýhodou. Velká datová centra nejlépe fungují při nízkých teplotách a Hainan leží 19 stupňů severně od rovníku, má nízko položenou zemi a vysoké teploty. Datová centra na pevnině by spotřebovala mnoho energie na chlazení, zatímco teplota místní vody se pohybuje kolem 24 °C, což je pro chlazení datových center naprosto dostačující.

V současné době se podílí na výběru místa instalace pro test, který bude probíhat od června 2021 do května 2022. Systém má být do té doby nabízeným státním úřadům, vědecko-výzkumným a finančním institucím a podle informací čínských médií plně komercializován v druhé polovině roku 2023, alespoň podle informací serveru Zaotech.

Související články

Vložit komentář...