浅谈沉在海底两年的数据中心Project Natick

微软承诺将在2030年实现“碳负排放”和“零废弃物”这两大目标，并期望在2050年，从大气环境中消除总量为微软公司自1975年成立以来的碳排放量总和，真正实现“零碳排”。

千里之行，始于足下，微软一直以来都努力为达到目标而探索未知。而 Project Natick—— 一个被沉入海底2年的数据中心，是微软向着可持续发展的一次大胆尝试。今天，小编就来向大家介绍一下这个传奇数据中心!

2020年夏天，一个集装箱大小的数据中心被缓缓从海底捞起。通过长达数年的努力，微软终于证实了海底数据中心这个想法的可行性。时光回到2018年年初，微软将这个数据中心沉入了117英尺(约36米)深的海底。并在之后的两年中，持续测试并监控数据中心服务器的性能和可靠性。微软希望能吸取从 Project Natick 得到的经验，为未来其他数据中心的可持续发展战略提供参考。

一个全新的想法

“如果我们把数据中心放到海底，是不是就可以在自然降温的同时，避免人类及空气的干扰?”

为了能更好的服务日益增进的云服务需求，服务器的稳定运行成为了重中之重。数据中心一直以来都是耗能大户。除了使用大量电能的服务器，持续更换因为损坏而需要更新服务器，还有为了服务器能正常运作而部署的散热系统，都在无形中增加了能源的消耗。微软一直以来都在寻找更加环保的解决方案，以在服务客户的同时满足公司的可持续承诺。2014年微软员工头脑风暴活动 ThinkWeek 期间，把数据中心放入海底这个大胆的突发奇想引起了大家的讨论。世界上超过一半的人口居住在距离海岸120英里的范围内。如果数据中心能够放置在沿海城市附近的海底，将会通过短距离传输有效提升网络的速度和流畅度。这个全新的方法，也可以把数据中心内部变为一个较为稳定且可控的环境，没有人类活动、气温以及湿度波动的干扰，更加适合服务器的运作。同时，把数据中心放置海底可以直接使用凉爽的海水进行自然降温，大大减少了使用空调进行人工降温而产生的碳排放和资源浪费。这个概念被认为是为沿海人口提供快速云服务并节省能源的一种潜在方式。很快，微软的 Project Natick 团队于2015年在太平洋进行了为期105天的研究及测试，并证明海底数据中心概念是可行的。接下来，就需要与物流、船只建造和可再生能源领域的海洋专家沟通，以表明该概念的实用性。

困难重重的实践之路

“我们该如何在18米高的巨浪里安装和收回我们的海底数据中心?”

Project Natick 海底数据中心采用了强大的“明星”阵容。数据中心的外壳由法国海军集团 Naval Group [1]及其子公司 Naval Energies 的海军防御和海洋可再生能源专家们制造。而奥克尼岛高端游艇制造公司 Green Marine [2]在部署、维护、监控和回收方面也为其提供了支持。

为了更好的测试外部环境对于海底数据中心的影响，这个项目最终选址在位于苏格兰的微软欧洲海洋能源中心 [3]进行。项目团队之所以选址在奥克尼群岛，部分原因是这里的电网100%由风能、太阳能，以及其他实验性绿色能源进行电能供给。但是在这里，微软海底数据中心遇到了它的劲敌。海底数据中心的部署和收回需要长时间平静的海面，机器人和绞车才能在起重机以及它的浮筒中间精密运作。而这里的天然环境造就了一个极限的条件，海浪可以以最高每小时9英里(14.48千米)的速度快速流动，在风暴天气时甚至可能引起60英尺(18.3米)高的巨浪，是一片完美的潮汐电能涡轮机和海浪电能转换器“试验田”。微软海底数据中心的部署和收回可谓是困难重重。

经过了这个艰难的“试炼”，令人期待的数据收集终于到来了。当海底数据中心从海底被拖上来后，我们可以明显看到这两年水下时光留下的清晰印记——承载并保护着846个服务器的防水钢管外壳被一层海藻和藤壶紧紧包裹在内。在通过强力清洗后，数据中心原本的白皙外壳渐渐显露出来。

令人感叹的新发现

“在海底运行所发生的故障率是在陆地上的八分之一!”

在2018年将数据中心送入海底之前，研究人员将整个数据中心都填满了干燥的氮气，使数据中心内部拥有十分稳定且温和的环境。研究人员希望能从这次的试验中，总结出电缆和其他设备释放的气体将如何改变计算机操作环境。因此在收回海底数据中心后第一时间，研究人员从数据中心顶部的阀门插入管道以收集空气样本并运回微软总部进行分析。同时，服务器从数据中心的尾部运出，一同被送往微软总部进行检查。

而检查的结果让所有研究人员为之惊叹。“我们发现，服务器在水下运行所发生的故障率是在陆地上相同款式服务器所发生故障率的八分之一!这太神奇了!” 微软技术专家说到。研究人员们推测，造成这种差异的主要原因是服务器所在的环境。氮气的腐蚀性比氧气小，且在没有人误触部件的情况下，服务器将能更持久的为我们提供数据服务。微软将持续分析、证明这个假设，并期待可以将最终的研究结果使用到陆地数据中心。

通过 Project Natick 得到的实践经验，研究人员已经开始讨论如何使数据中心的能源更加可持续化。技术人员开始考虑全新的解决方案——将海底数据中心与海岸风电场同时部署在一个区域。这样即使在微风中，数据中心也可以有足够的电力运行。微软技术人员表示：“我们曾在大部分陆地数据中心不能使用的‘不稳定电网’下，完美的进行了这个海底数据中心的运作。也许通过这次实验，我们可以发现数据中心并不需要非常稳定可靠的电力和基础设施。”

Project Natick 的这一次实验也充分证明了数据中心可以在不利用对人类、农业和野生动物至关重要的淡水资源的情况下运行。

除此之外，微软正在为陆地数据中心找到更加可持续的运行方式。微软的陆地数据中心将来可能无需使用替换零件，而这一变化将直接减少制造业中的碳排放以及资源浪费。在一个完全黑暗无灯光的数据中心中，所有服务器仅需每五年全部更换一次，任何在此期间出现故障的服务器则只需直接关机停止使用即可。

从这里，我们展望无限未来

“也许我们可以将十几艘船只连接在一起，做一个更大的海底数据中心!”

Project Natick 所证实的美好未来愿景，令人更加激动。

随着需求从通用云计算逐渐转向云计算和边缘计算，数据中心将越来越有必要被放置在贴近客户的地方。这就是 Microsoft Azure 云服务团队持续关注着 Project Natick项目进展的原因之一。微软期待未来能扩展海底数据中心至可以支持全套 Microsoft Azure 云服务的大小。而为了满足这一需求，可能需要将十几艘或更多船只连接在一起!

保护数据的能力是 Azure 在多个行业中使命的核心。因此在未来，它还需要经过一系列严苛的测试，充分证实它拥有保护敏感数据的后量子加密技术 [4]，以及可以承 载Azure 云服务的能力。

小编说：微软在积极地探索更多解决方案，努力实现2030年碳负排放和零废弃物的承诺。不论是在海洋环保鼠标上的回收材料全新尝试，还是像海底数据中心的大胆实践，微软会一直不断努力，不断探索!

原文标题：沉在海底两年的数据中心，故障率仅为陆地1/8

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审核编辑：汤梓红