A principios de este verano, especialistas marinos recuperaron un centro de datos del tamaño de un contenedor cubierto de algas, percebes y anémonas de mar frente a las islas Orcadas de Escocia.
La recuperación fue la fase final de un esfuerzo de varios años que demostró que el concepto de centros de datos submarinos es factible, además de práctico desde el punto de vista logístico, ambiental y económico.
El equipo de Project Natick de Microsoft implementó el centro de datos Northern Isles a 117 pies de profundidad en el fondo marino en la primavera de 2018. Durante los siguientes dos años, los miembros del equipo probaron y monitorearon el rendimiento y la confiabilidad de los servidores del centro de datos.
El equipo planteó la hipótesis de que un contenedor sellado en el fondo del océano podría proporcionar formas de mejorar la confiabilidad general de los centros de datos. En tierra, la corrosión por el oxígeno y la humedad, las fluctuaciones de temperatura y los golpes y empujones de las personas que reemplazan los componentes rotos son variables que pueden contribuir a la falla del equipo.
El despliegue de Northern Isles confirmó su hipótesis, que podría tener implicaciones para los centros de datos en tierra.
Las lecciones aprendidas del Proyecto Natick también están informando la estrategia de sostenibilidad del centro de datos de Microsoft en torno a la energía, los desechos y el agua, dijo Ben Cutler , gerente de proyectos del grupo de investigación de Proyectos Especiales de Microsoft que dirige el Proyecto Natick.
Además, agregó, la confiabilidad probada de los centros de datos submarinos ha provocado discusiones con un equipo de Microsoft en Azure que busca servir a los clientes que necesitan implementar y operar centros de datos tácticos y críticos en cualquier parte del mundo.
«Estamos poblando el mundo con dispositivos de borde, grandes y pequeños», dijo William Chappell, vicepresidente de sistemas de misión de Azure. “Aprender a hacer que los centros de datos sean lo suficientemente confiables como para no necesitar el contacto humano es un sueño nuestro”.
Prueba de concepto
El concepto de centro de datos submarino apareció en escena en Microsoft en 2014 durante ThinkWeek, un evento que reúne a los empleados para compartir ideas listas para usar. El concepto se consideró una forma potencial de proporcionar servicios en la nube ultrarrápidos a las poblaciones costeras y ahorrar energía.
Más de la mitad de la población mundial vive a menos de 120 millas de la costa. Al colocar los centros de datos bajo el agua cerca de las ciudades costeras, los datos tendrían una distancia corta para viajar, lo que conduciría a una navegación web, transmisión de video y juegos de video rápidos y fluidos.
Los mares subsuperficiales constantemente fríos también permiten diseños de centros de datos energéticamente eficientes. Por ejemplo, pueden aprovechar la plomería de intercambio de calor como la que se encuentra en los submarinos.
El equipo del Proyecto Natick de Microsoft demostró que el concepto de centro de datos submarino era factible durante una implementación de 105 días en el Océano Pacífico en 2015 . La fase II del proyecto incluyó la contratación de especialistas marinos en logística, construcción de barcos y energía renovable para demostrar que el concepto también es práctico.
«Ahora estamos en el punto de tratar de aprovechar lo que hemos hecho en lugar de sentir la necesidad de ir y demostrar un poco más», dijo Cutler. “Hemos hecho lo que tenemos que hacer. Natick es un componente clave que la empresa puede utilizar si es apropiado «.
Algas, percebes y anémonas
El centro de datos subacuático Northern Isles fue fabricado por Naval Group y su subsidiaria Naval Energies, expertos en defensa naval y energía renovable marina. Green Marine , una empresa con sede en Orkney Island, apoyó a Naval Group y Microsoft en la implementación, mantenimiento, monitoreo y recuperación del centro de datos, que el equipo de Proyectos Especiales de Microsoft operó durante dos años.
Las Islas del Norte se desplegaron en el Centro Europeo de Energía Marina , un sitio de prueba para turbinas mareomotrices y convertidores de energía de las olas. Las corrientes de marea viajan hasta 9 millas por hora en la intensidad máxima y la superficie del mar se agita con olas que alcanzan más de 60 pies en condiciones de tormenta.
Dos años bajo el agua dieron tiempo para que se formara una fina capa de algas y percebes, y para que las anémonas de mar crecieran hasta el tamaño de un melón en los rincones protegidos de su base llena de lastre.
“Quedamos bastante impresionados con lo limpio que estaba, en realidad”, dijo Spencer Fowers , miembro principal del personal técnico del grupo de investigación de Proyectos Especiales de Microsoft. “No tenía mucho crecimiento marino endurecido; era principalmente escoria marina «.
Lavado a presión y recopilación de datos
Una vez que fue sacado del lecho marino y antes de su transporte fuera de las Islas Orkney, el equipo de Green Marine lavó a presión el tubo de acero hermético que encerraba los 864 servidores y la infraestructura del sistema de refrigeración relacionada.
Luego, los investigadores insertaron tubos de ensayo a través de una válvula en la parte superior del recipiente para recolectar muestras de aire para su análisis en la sede de Microsoft en Redmond, Washington.
«Lo dejamos lleno de nitrógeno seco, por lo que el medio ambiente era bastante benigno», dijo Fowers.
Agregó, es cómo los gases que normalmente se liberan de los cables y otros equipos que pudieron haber alterado el entorno operativo de las computadoras.
El centro de datos limpiado se cargó en un camión y se llevó a las instalaciones del Nigg Energy Park de Global Energy Group en el norte de Escocia. Allí, Naval Group desatornilló la tapa del extremo y deslizó los bastidores del servidor mientras Fowers y su equipo realizaban controles de estado y recolectaban componentes para enviar a Redmond para su análisis.
Entre los componentes embalados y enviados a Redmond hay un puñado de servidores fallidos y cables relacionados. Los investigadores creen que este hardware les ayudará a comprender por qué los servidores del centro de datos submarino son ocho veces más fiables que los de tierra.
“Pensamos, ‘Oye, esto se ve muy bien’”, dijo Fowers. «Tenemos que averiguar qué es exactamente lo que nos brinda este beneficio».
El equipo plantea la hipótesis de que la atmósfera de nitrógeno, es menos corrosiva que el oxígeno, y la ausencia de personas que golpeen y empujen los componentes, son las principales razones de la diferencia. Si el análisis demuestra que esto es correcto, el equipo puede traducir los hallazgos a los centros de datos terrestres.
“Nuestro índice de fallas en el agua es un octavo de lo que vemos en tierra”, dijo Cutler.
“Tengo un modelo económico que dice que si pierdo tantos servidores por unidad de tiempo, al menos estoy a la par con la tierra”, agregó. «Somos considerablemente mejores que eso».
Energía, residuos y agua
Otras lecciones aprendidas del Proyecto Natick nos dicen cómo hacer que los centros de datos usen la energía de manera más sostenible, según los investigadores.
Por ejemplo, el equipo del Proyecto Natick seleccionó las Islas Orcadas para el despliegue de las Islas del Norte, en parte porque la red se abastece al 100% con energía eólica y solar, así como tecnologías experimentales de energía verde que se están desarrollando en el Centro Europeo de Energía Marina.
“Hemos podido funcionar realmente bien en lo que la mayoría de los centros de datos terrestres consideran una red poco confiable”, dijo Fowers. «Tenemos la esperanza de poder ver nuestros hallazgos y decir que tal vez no necesitemos tener tanta infraestructura enfocada en la energía y la confiabilidad».
Cutler ya está pensando en escenarios como la ubicación conjunta de un centro de datos submarino con un parque eólico marino. Incluso con vientos suaves, es probable que haya suficiente energía para el centro de datos. Como último recurso, se podría incluir una línea eléctrica desde la costa con el cableado de fibra óptica necesario para transportar datos.
Otros beneficios relacionados con la sostenibilidad pueden incluir la eliminación de la necesidad de utilizar piezas de repuesto. En un centro de datos sin luces, todos los servidores se cambiarían aproximadamente una vez cada cinco años. La alta confiabilidad de los servidores significa que los pocos que fallan temprano simplemente se desconectan.
“Ahora Microsoft va por el camino de encontrar formas de hacer esto para los centros de datos terrestres”, dijo.
Anda a cualquier lado
Las primeras conversaciones sobre el futuro potencial del Proyecto Natick se centraron en cómo ampliar los centros de datos submarinos para impulsar el conjunto completo de servicios en la nube de Microsoft Azure, que pueden requerir la vinculación de una docena o más de embarcaciones.
“A medida que pasamos de la computación en la nube genérica a la computación en la nube límite, vemos cada vez más la necesidad de tener centros de datos más pequeños ubicados más cerca de los clientes en lugar de estos grandes centros de datos de almacenamiento en el medio de la nada”, dijo Fowers.
Esa es una de las razones por las que el grupo de Chappell en Azure está atento al progreso del Proyecto Natick, incluidas las pruebas de tecnología de cifrado post-cuántico que podría proteger los datos de sectores sensibles y críticos. La capacidad de proteger los datos es fundamental para la misión de Azure en múltiples industrias.
“El hecho de que fueron capaces de implementarlo muy rápidamente y ha funcionado tanto tiempo como lo ha hecho y tiene el nivel de encriptación de las señales que van a él, se combina para contar una visión bastante convincente del futuro”, dijo Chappell.
