Pusat data yang membosankan yang terbuat dari beton bertulang tidak lagi populer, perusahaan IT mencoba untuk menempatkannya di dalam dan di bawah air. Ada rumor tentang pusat data luar angkasa - kita tidak bisa melewati fenomena yang begitu indah secara teknologi.
Pesatnya pertumbuhan permintaan untuk sumber daya komputasi telah menyebabkan pembangunan sejumlah besar pusat data. Peralatan yang dipasang di dalamnya mengkonsumsi listrik megawatt dan menghasilkan panas. Masalah utama adalah efisiensi energi, yang tidak dipikirkan siapa pun di awal pembangunan gedung: hari ini, para insinyur meningkatkan kepadatan daya per rak, mengurangi PUE (rasio konsumsi energi total dengan konsumsi peralatan TI) dan terlibat dalam perdukunan teknologi lainnya. Para pemimpin industri semakin mencari solusi inovatif. Hari ini kita akan mencoba mencari tahu apa yang lebih dalam proses ini - fiksi atau kegilaan.
Pusat data di ruang angkasa
Biaya pengiriman barang dari planet ini tinggi, dengan mempekerjakan personil yang memenuhi syarat untuk melayani peralatan di orbit akan ada masalah, akan timbul kesulitan dengan transfer data - komunikasi satelit tidak memungkinkan untuk mencapai waktu respon yang singkat seperti jalur serat optik. Ada masalah dengan radiasi ruang dari mana peralatan elektronik sensitif harus dilindungi. Lucunya, lebih sulit memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh besi TI di ruang angkasa daripada di Bumi. Amatir menyebutnya dingin, tetapi ruang agak kosong, kecuali untuk isi atom yang berbeda sedikit, radiasi elektromagnetik dan berbagai partikel elementer. Vakum tidak menghantarkan panas, oleh karena itu satu-satunya cara untuk membuangnya ke lingkungan eksternal adalah radiasi elektromagnetik, yaitu, radiator panas besar yang akan bersinar dalam jangkauan inframerah.
Namun demikian, para penggemar menyarankan untuk menempatkan pusat data di ruang angkasa, meskipun kapasitas megawatt tidak dapat dipertanyakan. Di antara penjelajah luar angkasa ada banyak pendukung teori konspirasi - ada pendapat bahwa dalam orbit data tidak akan tersedia untuk pemerintah dan reptilians lainnya (kami akan berdebat tentang reptilians). Pada 2016, Cloud Constellation dari Los Angeles aktif memotong investor, menjanjikan pada 2019 untuk menempatkan seluruh petabyte data di orbit di jaringan server satelit dan satelit komunikasi miliknya sendiri. Batas waktu telah tiba, tetapi tidak ada yang menyebutkan kelompok orbital. Ini tidak menghentikan Cloud Constellation mengumpulkan $ 100 juta pada tahun 2018 .
StartX ConnectX berencana untuk meluncurkan jaringan satelit untuk menyimpan dompet crypto dan data pribadi lainnya dari planet ini, dan Badan Antariksa Inggris telah mengalokasikan lebih dari £ 4 juta untuk membuat superkomputer percontohan di ruang angkasa. Masih terlalu dini untuk berbicara tentang dunia lain: umat manusia jarang mengirim probe otomatis ke sana, seperti apa pusat datanya? Dan mengapa mereka diperlukan jika sinyal radio dari Mars ke Bumi, misalnya, beralih dari 3 menjadi 22 menit, tergantung pada posisi relatif planet-planet itu. Pilihan yang kurang gila ditawarkan terutama di bidang komunikasi luar angkasa, tetapi sejauh ini pusat data ekstraterestrial tetap fantastis, jika Anda belum menghitung proyeksi startup yang belum terealisasi.
Di atas air dan di bawah air
Kami akan turun dari laut tanpa udara ke kedalaman laut: musim panas lalu, Microsoft memulai fase kedua proyek Natick , yang tujuannya adalah untuk membuat pusat data modular bawah air. Eksperimen dengan server selam telah dilakukan sejak 2013, dan pada 2018 prototipe ukuran kontainer laut diturunkan ke dasar lepas pantai Skotlandia. Ini berisi 12 rak di mana 864 server dipasang. Untuk mengumpulkan pusat data yang kuat dari modul semacam itu di dekat kota-kota besar bisa lebih murah (secara teori) daripada di darat. Air dicirikan oleh konduktivitas termal yang tinggi dan kapasitas panas yang tinggi, sehingga masalah pendinginan disederhanakan. Dengan saluran transmisi data, kesulitan juga tidak diharapkan, teknologi untuk memasang jalur serat optik laut telah lama berhasil.
Para insinyur menguji server Project Natick dan sistem pendingin di Naval Group di Prancis. Foto: news.microsoft.com
Selain itu, Microsoft memiliki ide untuk menggunakan sumber energi terbarukan untuk memberi daya pada beban TI: turbin pasang surut, konverter energi gelombang, dan bahkan turbin angin yang dipasang di pantai. Bukan tanpa masalah: laut agak lembab, dan elektronik tidak suka kelembaban. Jelas bahwa modul pusat data harus ketat dan toleran terhadap kesalahan, mereka harus bekerja tanpa pemeliharaan untuk waktu yang lama. Untuk mencegah korosi, bagian dalam wadah akan diisi dengan nitrogen.
Orang-orang dari Google tidak menyelam begitu dalam, tetapi mereka berenang dengan cukup percaya diri. Benar, sejauh ini di Internet: dalam gambar dan video. Gagasan menempatkan pusat data di atas kapal bukanlah hal yang baru secara umum, tetapi telah muncul di Internet selama 10 tahun dalam berbagai variasi. Seseorang terbatas pada tongkang di lepas pantai, yang lain ingin berlayar di perairan netral sehingga tidak memiliki masalah dengan hukum negara yang berbeda. Anda dapat mengingat perusahaan Nautilus Data Technologies dari AS, yang mengembangkan prototipe pusat data terapung. Insinyur Google telah menangani masalah ini untuk waktu yang lama, tetapi kemudian perusahaan menjadi dingin tentang gagasan perjalanan laut. Ini tidak menghentikannya untuk mematenkan pusat data yang didorong oleh layang-layang di gelombang pada tahun 2017. Perangkat asli ini juga harus menghasilkan listrik.
Gagasan utama di sini hampir sama dengan server selam - penggunaan air laut untuk pendinginan. Pada saat yang sama, pusat data tetap dilayani, yang secara umum cukup baik. Sulit untuk mengatakan seberapa menjanjikan proyek tersebut, tetapi mereka cukup layak pada tingkat perkembangan manusia saat ini. Pusat data terapung dapat digunakan, misalnya, di negara-negara dengan iklim laut yang hangat dan kurangnya lahan untuk membangun. Selain itu, ini adalah cara yang baik untuk membuang kapal-kapal tua.
Freecooling di Kutub Utara
Kami akan kembali dari laut dalam ke daratan dan melihat pusat data klasik. Mengingat tren peningkatan kepadatan daya per rak dan kepergian perusahaan-perusahaan TI besar dalam apa yang disebut Komputasi hyperscale, masalah dengan disipasi panas menjadi lebih serius. Sampai batas tertentu, ini dapat dikurangi dengan mode, meningkatkan tingkat yang dapat diterima untuk peralatan TI, tetapi fungsi infrastruktur teknik tradisional (pendingin dan catu daya yang tidak terputus) dapat memakan waktu 30 hingga 50% dari konsumsi energi pusat data. Item pengeluaran utama pada saat yang sama - menggunakan kompresor AC yang kuat. Ini akan menjadi keputusan logis untuk mencoba meninggalkan mereka setidaknya sebagian dengan menerapkan salah satu skema pendinginan gratis (freecooling) yang ada.
Jika Anda tidak mempelajari detail teknis, ada dua opsi: pendinginan sirkuit tunggal langsung dari ruang mesin dengan udara luar dengan resirkulasi parsial di musim dingin, serta sistem sirkuit ganda dengan resirkulasi udara di ruang mesin dan perangkat penyembuhan. Dalam kasus pertama, udara panas dari zona panas dilepaskan ke atmosfer, dan udara yang dibersihkan dari jalan dimasukkan ke dalam zona dingin. Kadang-kadang juga harus dikeringkan atau dibasahi, dan filter memerlukan penggantian reguler. Jika terlalu dingin di luar, resirkulasi parsial diaktifkan.
Skema kedua mengasumsikan adanya dua sirkuit terbuka: pusat data bersirkulasi di internal, dan udara luar dipasok ke luar. Perpindahan panas terjadi pada peralatan regeneratif. Mungkin juga ada opsi yang berbeda, kami akan fokus pada yang paling menarik - penukar panas rotary, yang juga disebut sistem pendingin Kyoto. Prinsip operasinya sangat sederhana: roda logam besar berputar perlahan dan mentransfer panas dari sirkuit internal ke eksternal.
Sayangnya, pendinginan gratis tidak dapat digunakan sepanjang tahun karena persyaratan ketat untuk suhu luar: jika terlalu tinggi, pengaturan dingin artifisial secara otomatis dihidupkan. Di wilayah utara, penggunaan freecooling memungkinkan Anda untuk mematikannya hingga 80% dari waktu, jika Anda mengambil indikator rata-rata untuk tahun ini. Penukar panas putar paling efisien dapat mengurangi porsi konsumsi energi sistem pendingin menjadi 5-7% dari total konsumsi pusat data, dan ini adalah hasil yang sangat baik.
Langkah logis lainnya adalah memindahkan pusat data ke garis lintang tinggi. Sayangnya, ini hanya berfungsi sebagian. Pusat data di Arktik tidak secara khusus berakar karena sejumlah besar kesulitan yang terkait dengan konstruksi dan operasi mereka. Di daerah yang begitu jauh dari peradaban, ada masalah dengan catu daya dan saluran komunikasi, serta ketersediaan personel yang berkualifikasi - hanya sedikit spesialis yang siap untuk memelintir ekor beruang kutub. Lucunya, pendingin gratis dalam sistem pendingin juga bisa mahal karena udara terlalu kering. Jika tidak dibasahi, muatan statis yang kuat akan menumpuk pada komponen elektronik. Tentu saja, perusahaan berusaha membangun pusat data di wilayah utara, tetapi mereka tidak naik ke es kutub dan masih lebih suka lingkungan kota-kota besar.
Kami menghangatkan rumah, bukan suasananya
Panas yang dihasilkan oleh pusat data dibuang ke atmosfer, dan ketika menjadi terlalu banyak, orang berpikir untuk menggunakan produk sampingan untuk tujuan damai. Ide pemulihan panas yang berguna jelas, tetapi tidak begitu mudah direalisasikan karena permintaan yang tidak stabil untuk itu dan untuk sejumlah alasan lainnya. Karena suhu tinggi di jalan, sebagian besar masalah dengan pendinginan muncul di musim panas, dan pada saat itu, permintaan panas di kalangan penduduk sangat minim. Meskipun demikian, ada banyak proyek serupa di Barat, salah satunya diluncurkan oleh Yandex. Pusat datanya memanaskan kota kecil Finlandia .
Ringkasan dan Kesimpulan
Jika kita mengabaikan ide-ide tinggi, pembangunan dan pengoperasian pusat data adalah modal besar dan biaya operasi yang ingin dikurangi oleh bisnis. Di sini kita segera membuang tema kosmik, karena tidak sesuai dengan pengurangan pengeluaran di masa mendatang. Proyek lepas pantai dimungkinkan, tetapi belum muncul dari tahap embrionik. Ternyata satu-satunya cara nyata untuk mengurangi biaya adalah dengan meningkatkan pusat data tradisional. Pertama-tama, dengan meningkatkan efisiensi energi mereka melalui penggunaan freecooling dan pemulihan panas yang menguntungkan. Untuk tahun-tahun mendatang, ini adalah tren utama dalam pengembangan konstruksi perumahan, dan kemudian para ilmuwan dan insinyur dapat memberi kita sesuatu yang tidak begitu biasa - fiksi ilmiah terkadang menjadi kenyataan.