为什么微软要把数据中心设在水下

最近微软在数据中心业务上有了个新的方向,就是把数据中心沉入海底:该技术利用原本为潜艇研发的散热技术,利用海底的低水温来为数据中心散热。
计划将来建成服务器农场,整个放置在水下以节约宝贵的电能:微软为什么要这么做呢?
这种技术能节约多少电能,也就是钱呢?
我们今天就来详细了解一下。
制冷能耗占比到底制冷所消耗的能源有多花钱呢?
我们先来看一下服务器机架的总拥有成本(TCO)。
TCO可以帮助我们了解服务器在购买和使用中整体的使用成本,有助于了解整体的花销,而不是仅仅购买时的短暂的肉痛。
TCO包括三个构成: 投资成本、运营成本和能源成本。
因为机架里面的服务器价格大不相同,我们刨去这部分的成本。
据 IDC 统计,数据中心的平均使用年限为 9 年。
然而 Gartner 的数据显示任何运营超过 7 年的设施都趋于陈旧。
为了简化,假定使用年限为10年。
一个典型的数据中心的TCO构成为:可以看出,电力能耗成本占据所有成本的20%!是数据中心主要的成本。
这些电能都去哪里了呢?
一个典型的服务器机架,能源消耗构成如下图:能源消耗大约只有47%的部分进入了服务器(红框部分),这才是有效的能耗。
而41%的部分被散热消耗掉了!一个典型的数据中心能源和散热构成如下:散热部分包括机架风扇,空调、泵机和散热塔。
这些部分消耗的能源占据数据中心能源消耗的很大一部分,也在TCO中占据的很大的比重。
这里要提一下PUE。
电能使用效率(PUE)是评价数据中心能源效率的指标,它的计算很简单:PUE = 总体能耗 / IT设备能耗我们可以看出,PUE 值越接近于 1,数据中心的能源效率越高。
我们一起来计算一下上个例子中PUE的值。
PUE = 1/0.47 = 2.12这个数据怎么样呢?
我们来看一下2011到2014美国平均PUE是多少:这个是厂家自己报告的,实际上Uptime Institute 于 2012 年对全美 1,100 家数据中心和其运营主管所做的调查显示,数据中心 PUE 平均值为 1.8-1.89。
而其中,仍有高达 34% 的数据中心超过 2.0,技术不发达国家的数据中心的效率只会更低。
我们这个2.12的数据代表了平均水平。
在这里Google做的比较好,它的PUE值相当低:在我国,按照《“十三五”国家信息化规划》,到2018年,新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.5;
到2020年,形成具有国际竞争力的云计算和物联网产业体系,新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.4。
结论制冷消耗的电力占据服务器电力消耗相当大的比重,进而也在数据中心TCO中占据很大部分。
而微软将数据中心沉入海底,无疑会极大的降低制冷消耗的电力,降低PUE,从而为微软以及购买微软云服务等的客户节约金钱。
随着云计算、大数据等新兴技术趋势的发展,企业的IT基础设施建设也呈现飞速发展状态。
服务器机柜不断增加,机房空间不断扩大,UPS电源、机房空调等相关设施不断增加投入,随之而来是能源利用效率低、耗电量大,电费支出超过基础设施建设成本。
据统计,全球的数据中心每年消耗的电量占全球总电量的2%左右,调查显示能源消耗成本已占到IT行业运营成本的30%到50%。
如何降低PUE,进而降低TCO,这也是包括微软外,所有服务器从业者的研究方向。
我们可以期待,会有更多更有趣的花式降温方法!
参考:
从数据分析来看数据中心无疑是“能耗大户”。
一个超大型数据中心每年的耗电量近亿度。
2018年全国数据中心消耗的总电量为1608.89亿度电,比上海市2018年全社会用电量(1567亿度)还要多,相当于三峡大坝全年的发电量。
如今,数据中心消耗了全球约2%的电力,华为负责研究可持续信息和通信技术的安德斯·安德雷表示,到2030年数据中心会消耗全球8%电力。
当你拿起手机,通过搜索引擎寻找答案的时候,可能永远不会想到,这一次搜索,就会消耗一盏8瓦灯泡一个小时的电量。
所以低能耗数据中心呼之欲出,这不仅关系到环境的可续发展,也决定了算力的成本和服务的竞争力。
Facebook把数据中心建到了北极、微软则选择了“海底捞”、阿里巴巴将数据中心建到了千岛湖坝上,而我国首个国家大数据综合试验区将数据中心建在了山洞里。
这一切的一切都是为了降低能耗,降低成本据IDC统计一个传统的数据中心平均的使用年限为9年,超过7年的设施都趋于陈旧。
假定使用年限为10年,其中电力能耗占据所有成本的20%、场地费占15%、冷却设备费用占6%,这三项合起来的超过了40%。
能源只有47%的部分进入了服务器,而41%的部分变成热量消耗掉了。
机架风扇、空调、泵机和散热塔消耗的能源占据了数据中心能源消耗的很大一部分。
微软将数据中心沉入海底,有以下几点好处:大量的沿海海床可以免费使用,而不必付产地使用费,不用建设庞大的基础设施。
可以利用海洋的潮汐运动、和海面风能产生的廉价电力为数据中心供电。
数据中心在海底可以用海水来进行服务器的冷却,并且可以避开绝大部分的自然灾害。
世界50%的人口生活在海岸线附近,并且全球互联网的主干光缆都位于海底。
海底数据中心可以减少数据包延迟。
今年7月份,微软位于英国苏格兰奥克尼群岛附近的35.66米深的数据中心(2018年放置)打捞起来了,864台服务器只有8台发生了故障。
数据中心采用海底流动的海水自然冷却,可靠性是其他同类产品的8倍。
如此这样,省下了场地费、电费、冷却设备费用、一定量的维护费用,省下的这些费用就变成了巨大的收益,买肉吃不香吗?
何必白白地浪费掉。
构建绿色高效的数据中心成为了这个时代迫切的需求建数据中心已经优先地考虑全年低温时间较长的地区、河边或者海边等水资源特别丰富的地区,充分的利用自然冷源赖降低制冷系统的能耗。
微软、谷歌、阿里巴巴、腾讯等互联网巨头构建绿色高效的数据中心,作为绿色节能技术的行业推动者和践行者,已经不仅仅是企业基于自身经营需要,同时也是企业乃至整个行业都需要肩负的重大社会责任。

因此,谷歌、facebook、IBM等科技巨头将数据中心建在了冰岛、芬兰等国家。
微软为了减少数据中心的散热成本,尝试将数据中心建在水下。
数据中心制冷有多花钱?
根据IDC的统计,数据中心的平均使用年限是9年,一个数据中心的电力能耗成本占据了所有成本的20%。
这些消耗的电能,大约有47%进入了服务器,是有效的能耗,而42%的被散热能耗消耗了。
这里了解一个数值,PUE(电能使用效率)是评价数据中心能源消耗的指标,计算公式为:PUE=总体能耗/IT设备能耗可以看出,这个数值越接近1,能源效率越高。
根据相关数据显示,我国新建的大型云计算数据中心的PUE值小于1.5。
其中,制冷消耗的电力占据了服务器电力消耗相当大的比重。
微软的水下数据中心微软的水下数据中心,由很多白色的钢桶组成,外表覆盖热交换器,内部是一个数据中心计算机架,里面加注了氮气。
这种“海底胶囊”可以停留在海底长达5年的时间,期间不需要维护。
还要一点,它可以从海水运动中收获电能,而且这种海底胶囊散发的热量也很少,不会影响到海洋环境。
总之,随着云计算、大数据等新兴技术的发展,企业IT基础设施建设飞速发展,服务器机柜不断增加、机房动力系统、空调系统等设施不断增加,随之而来的时能源效率低,耗电量大,电费支出高等。
如何能够降低PUE,是数据中心建设需要考虑的,相信未来会有更多的花式降温法。

参考:
数据中心和普通的电脑不同,发热量是十分巨大的,为了保证数据中心稳定运行,数据中心需要配置强大的散热系统,而散热系统需要耗费大量的电力。
一个正常运行的数据中心,电力成本就要占到总成本的20%,而散热系统正常运行消耗的电力成本占到总耗电成本的40%左右,所以数据中心的散热成本是非常高昂的。
而微软将数据中心设置在水下,可节省大量的电力成本,大幅提升数据中心的经济效益,另外减少了对于煤、石油、天然气等不可再生资源的消耗,更有利于环境的保护。

参考:
应该把数据中心建 在高海拔地区,气温本身较低,另外散发的热量可以用来供暖或者沐浴
参考:
感谢您的阅读!数据中心放在水下,似乎解决了散热问题,可是投资大,维护困难,微软是不是“搬起石头砸自己的脚”,最终得不偿失呢?
图源来自NYTimes:早在2014年,微软就有此设想,2015年微软将服务器塞进了一个“圆柱体的胶囊”,在10米深的海水里,时间超过了大家的预期。
之所以放入海底,真的能够带来好处吗?
节省电费。
因为在一般的服务器需要空调进行散热,海底就解决了耗电问题,不可能装更多的空调。
降温。
因为在这款设备中,它是在胶囊里加入了压缩氮气,能把热量有效地散入海水,从而达到降温目的。
不可否认:维修成本,故障突击都会对于微软有不小的影响。
在2018年,微软将Northern Lsles数据中心投入到苏格兰奥克尼群岛,并且使用风能潮汐能以及太阳能解决用电问题。
而在服务器中通过使用散热管,注入海水,完成冷却效果。
现在我们对于微软的这台水下服务器的表现如何还是会比较期待的,毕竟这确实有助于微软开创全新的散热模式,虽然维护和外壳耐久度都会成为问题。
其实,国内大部分企业将数据中心放在了贵州,就是看重贵州的均衡气候和电力资源等等,所以散热和电力确实是一个数据中心的难点。

参考:
微软的海底数据中心就有点像谷歌在南极的数据中心,这些地处特殊地理环境的数据中心都有很多的优势,比如:1、海底拥有足够大的发展空间和土地面积,在海底建设数据中心根本不用担心以往在陆地上建设数据中心遇到的种种问题。
2、节能节电,这应该是海底数据中心最大的优势,毕竟一座数据中心最大的运营成本就是电费,如果温度高还需要更多的散热空调产生的电费,但是在海底,不仅基础温度低,而且水冷散热也能大大降低数据中心的温度,所以把数据中心建在海底,对于微软的制冷成本可以大大降低,这也有利于客户。
3、运输成本低,海运是最廉价的运输方式,建设过程中物流成本较低。
4、很多人可能觉得海底数据中心维护起来很麻烦,还得潜水,但是实际上维护成本并没有想象的高,因为机房可以升出海面维护,并不需要潜水。
所以说,数据中心如今根本不需要在大城市或者发达地区建设,就像贵州大数据把机房放在山上,除了安全战略以外,海拔高的地方温度低,散热方便,而且还有便宜的水电可供使用,微软把数据中心放在海底也是处于类似的考虑,随着技术的不断成熟,未来在海底部署数据中心的公司也可能越来越多。

参考:
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我们上网之所以能够聊天、浏览网页、观看视频、打游戏等,主要是位于网络终端的服务器所给我们提供各种各样的服务。
当然,想要满足所有人的使用需求,单台服务器肯定不现实,通常是通过服务器集群的方式来实现,而数据中心则是服务器集群的存放场所。
为了确保数据安全,设备运行稳定,数据中心一般是建立在陆地之上。
可以微软竟然另辟蹊径,将自家的数据中心放在了海水之中,这究竟是为什么呢?
数据中心的建设费用并不低,包括场地的选择、设备的采购、消防设施的建立以及空调的散热。
据不完全统计,数据中心的电量缴纳将会占总成本20%左右,而用于散热所耗费的电量又占到41%左右,也就是说将近一层的成本将会被散热所耗费。
微软将服务器放置在海水之中,一个是可以节省机房的占地费用;
一个是可以通过海水进行发电,降低电量消耗;
一个是可以利用海水天然的低温为服务器被动式散热,节省散热费用。
当然,实现的过程也不简单,微软将864台服务器安装在了12台充满氮气,形状如胶囊的椭圆形密闭舱中,沉入了117英尺的海域。
2018年春,也就是该项目正式实施的两年之后,12台氮气胶囊被打捞出来,864台服务器成功上岸!据微软工程师核实,864台服务器仅有8台出现故障,仅为岸上数据中心故障率的八分之一。
通过两年的试验,证实了这种操作模式的可行!除了微软将服务器入海,我国内容提供商还有哪些较为另类的方式呢?
先来说说较为常规的方式,这里就拿腾讯来举例说明,腾讯将服务器放在了大山洞之中。
山洞有哪些好处呢?
山洞将会是一个天然的通风口,常年温度在15度左右,同样可以为了散热而节省大量的成本。
除此之外,山洞中也可以将地质灾害所带来的风险降至最低,确保服务器能够长期安全、稳定的运行。
说道腾讯,就不能不提到阿里巴巴,阿里巴巴又是怎么做的呢?
阿里巴巴直接将服务器放在了湖中,这就是千岛湖数据中心。
根据阿里巴巴方面介绍,该数据中心的散热有9成的比例是通过湖水制冷,全年因此节省的电量在千万度。
除此之外,综合利用各种资源也是当地一大特色,例如通过光伏发电,水利发电,服务器产生的热量供暖等。
最后,在来说说华为,居然将服务器放置在了油锅里!这并非是我们常规的油,而是通过调制而得到的一种绝缘液体,通过油冷的方式来实现服务器的散热。
因为服务器整体泡在油中,服务器风扇的存在就变得毫无意义,这样便可以实现静音运行(如果您去过数据中心,风扇的蜂鸣声就会给您留下深刻的印象)。
当然,最主要的一个方面还是节省了散热所耗费电能,高效的散热几乎能够接近0功耗。
关于上述提到的散热方式,您觉得谁会成为未来主流方案,您更看好哪家呢?

参考:
这个其实挺有意思的。
阿里的数据中心在陆地上有不少,但我不知道有没有水下的,应该可能也有?
其实,给数据制冷的方法有很多,像亚马逊AWS、阿里云、360等大型数据中心所在地宁夏中卫,就是利用了自然风制冷。
可微软为什么要放在水下?
仅仅是因为省钱?
就是这个。
1、吸收更多的热量水的密度比空气大很多,比热容增大,可以吸收大量的热量。
2、安全数据不会丢失,也不会受到自然灾害,故障率是陆地上的数据中心的八分之一。
3、为客户省钱微软将数据中心沉入海底,无疑会极大的降低制冷消耗的电力,从而为微软以及购买微软云服务的客户省钱。
4、它花钱多吗?
相比于陆地上的那些,水上的花钱在成本上几乎是差不多的,甚至还要少一点,不过最困难的是维护成本,但这些在后面的发展中都会被弥补起来。
同时,在水下部署数据中心的许可比在人口稠密的地区建设一个大型设施要容易得多。

参考:
微软为什么要花大价钱大数据中心设在水下?
把一堆通着电的机器放在水里,究竟是怎么想的?
我们一起来看一看。
数据中心数据中心是干什么的?
数据中心顾名思义就是用来集中管理(存储,计算,交换)数据的地方。
计算能力正在成为一种生产能力,而数据正在成为最大的生产资料。
在这个以数据为生产资料的时代里,数据将成为企业最重要的资产,没有之一。
数据中心毫无疑问就是企业的数据银行,企业可以通过数据中心获取和存储海量的数据,然后通过加工处理和分析这些数据,让这些原本没有生命的数字产生出价值,然后通过传输和交换数据,为客户提供服务,为上下游厂商提供服务,甚至为整个产业链提供服务,从而占据行业的领导地位。
散热制冷数据中心听起来很高端,令人想象到一列列整整齐齐的、冷冰冰的、发着绿光的机器。
可实际上,数据中心的本质就是一个大型的机房,里面大量的计算机日日夜夜地执行者计算任务。
想象你自己的电脑跑个游戏风扇已经转个不停了,可想而知,一堆的机器持续运行会有多大的散热问题。
如果我们不做散热,可以吗?
当然不行,所有电子产品的寿命和稳定性直接取决于工作温度。
如果电子器件长期除域高温状态,那么它们的使用寿命将会大大降低,芯片和电路将会快速损坏,所带来的硬件成本损耗是不可估量的。
对于微软这种大型云服务提供商而言,微软每天都要运行大量的数据,所以数据中心就是微软的大脑。
随着计算能力的提高和运营速度的加快,公司的数据中心可以正常运行。
良好的散热条件是非常必要的。
除了做好热处理工作外,还必须考虑降低能耗和降低企业成本。
成本那我们可以搬几台风扇去散热吗?
或者开着空调不久可以了?
研究发现,运行一个单一的数据至少占电力成本的20%,而热耗散占电力成本的42%。
如果你每年投入资金来处理操作数据所产生的热量,其成本无疑是巨大的。
所以,成本低且有效的散热方式是发展数据中心的重中之重。
常见的散热方法包括风冷,液体冷却,半导体和化学制冷。
其中,空冷和液冷具有成本低、使用方便等优点,而半导体和化学制冷则成本高,耗电量大。
与公司利润的目的相冲突。
因此,最好选择一种低成本的散热方式。
在液体冷却的情况下,水是最好的冷却工具。
水的蒸发吸收热量,这是众所周知的物理原理,也就是说,微软把数据中心放在水里,而不是电里来散热。
同时带走大量的热量,节能环保,操作简单方便。
担忧有人会问了,带电的机器放水里不怕短路吗?
当然,在设计时就会想到这一点,在水下的数据中心会做好防水处理,防止带电设备和海水接触,同时还会防止海水渗透,降低设备腐蚀,另外也会有专人进行维护和管理。
这当然需要额外的成本,但与其他冷却方式相比,水下冷却仍然是一种成本低效益高的方式。
总结在水下兴建数据中心,这乍看之下是不合理的,但深入研究就会发现,这反而十分合理,是数据中心散热的解决方案之一。
近年来,随着大数据技术的不断兴起,数据中心也不断的兴建起来。
相比在不久的将来,水下数据中心会越来越普遍,技术也会越来越成熟,到时候大家也就会见怪不怪了。

参考:
关于微软公司在IT领域所获得的成就,想必大家也都了解,比如最让人耳祥能熟的就是windows系统和Surface笔记本电脑了,用户在使用这些产品的时候,会产生大量的数据(核心资产),所以微软就有必要建立数据中心,但是对于数据中心来说,也是由大型服务器组成的,所以它们在运转的时候,会产生大量的温度,而温度又是硬件的“第一杀手”,因此必须要解决散热问题!曾经有数据表示,微软数据中心的电力成本为20%,而热耗就占电力成本的42%,所以说这个花费是巨大的,但把数据中心建立在水下,就可以通过专门的散热设备,来减少成本的支出了,而且是一劳永逸的事!再比如腾讯公司的数据中心,为了减少成本的支出,就把它们建立在了贵州省贵安新区的两座山体上(预计存放30万台服务器),因为山洞结构可以散热,有得天独厚的自然条件(也是为了散热),总占地面积约为47万平方米,隧洞面积超过3万平方米,能塞下4个标准足球场还有富余。