为了建设更高效的“云”、提供更绿色的计算服务，负责数据中心业务的技术专家和工程师们可谓是想尽了办法，微软公司近年来探索、测试的“海底数据中心”就是诸多奇思妙想之一。近日，记者从微软获悉，其在苏格兰部署的海底数据中心已经正式开始测试运行。记者了解到，从诞生把数据中心部署在海底的“鬼点子”，到如今将一个完整的、五年免维护的数据中心下水测试，微软仅用了4年的时间。
众所周知，数据中心的运行过程中会产生大量热量，冷却降温过程则意味着巨大的能源消耗，同时意味着庞大的资金支出。而为了节约“空调费”，把由精密的电子器件组装而成的、娇贵的数据中心放在水下，不得不说是一个大胆的想法——当真的要把数据中心丢在海底的时候，海底设备的防水防腐问题、设备的供电问题、建造周期及运维问题、环境问题等都是摆在实践者面前的挑战。并且，就算真的这么做成了，数据中心拥有者的总拥有成本（TCO）真的能降低吗？
数据中心“潜水”不仅为散热
微软公司给《中国科学报》记者的书面回复显示，微软这一始于2014年夏天、名为Natick的项目，最初是由5位微软工程师发起的，目前由微软全球资深副总裁、微软研究院新体验与新技术部负责人Peter Lee所领导的团队负责实施。最早提交提案的微软云计算基础设施与运营高级研究项目经理Sean James曾有着在美国潜艇服役3年的经历，此后他在微软数据中心工作了15年。
“我有在水下安装复杂电子设备并防止它们被海水腐蚀的经历，那些严苛的设计、测试流程帮助我联想到建造海底数据中心的可能性。”Sean James表示。
Natick项目的基本理念是，将数据中心服务器装入防水容器中，放入海底，利用寒冷的海水带走服务器工作中产生的大量热量，以达到冷却的目的。
值得一提的是，考虑到全球半数人口居住在距海岸线200公里以内的地方，将Natick项目的海底数据中心设计在离海岸线较近的地点是一个明智的选择——靠近人口密集区域不仅可以降低维护运营成本，同时也能让数据传输距离大大缩短，传输速度更快，延迟更低。
从潜艇而来的想法，最终在实践中也归于“潜艇”。经过综合考虑，项目组最终决定选用更能承受海底高压的圆筒形容器包裹住数据中心。微软在回复中阐述称，为了能够建造这种类似潜艇的数据中心，微软与拥有400年历史的法国Naval集团展开合作。Naval集团在军舰、潜艇的工业设计、制造和维护以及海洋能源应用等方面都拥有全球领先的专业技术。他们将常用于潜艇冷却的热交换系统加以改造，用于海底数据中心。系统利用管道将海水直接通过服务器机架背面的散热器，然后排回大海——不必担心，排出的高温海水可以很快与周围水流融合冷却。
最终，Natick项目的数据中心以长40英尺的圆柱集装箱形态与世人见面。这一拥有12个机架、搭载了共计864台服务器和相应冷却设施的“海底机房”通过铺设的海底电缆与陆上操作中心相连。
在解决设备供电问题时，微软研究人员原本设想通过陆上发电站进行供电，但随后他们找到一个更满意的方案：就地使用潮汐能和风能对设备进行供能。“这会在降低成本的同时也对环境更加友好。”Peter Lee说。
于是，他们把海底数据中心部署在“欧洲海洋能源中心”。这是一个潮汐涡轮机和海浪能量转换器的实验场地，这些装置不仅能把海水的流动变成电力，海岸上的风力发电机和屋顶的太阳能电池板也可为海底数据中心提供100％可再生能源。
微软表示，在接下来的12个月里，Natick项目团队将密切监测海底数据中心，详细记录功耗、湿度、声音强度和温度等各个方面的数据。“Natick项目仍然处于研究阶段。”Peter Lee表示，需要通过目前阶段的实验，确定在人口密集区域周边运营集装箱式海底数据中心的经济可行性，从而为急剧增长的市场提供更便利、更经济、更快速、对环境更友好的云计算服务。
业界：做法值得赞赏但推广值得商榷
对于微软“海底数据中心”的尝试探索，业界给出了积极正面的评价。
“海底机房很明显是希望利用海浪和海水为云计算服务器群供能、制冷，特别是将数据中心放在海底，利用海水散热，可以从预算中节省很大一部分的费用。这与当前一些建在靠近北极或者建在地下的数据中心的目的是一样的，都是利用天然低温降低制冷成本。”浪潮服务器产品部副总经理陈彦灵在接受《中国科学报》记者采访时说，有数据统计，电力能耗成本占数据中心TCO的20%左右，是主要成本之一。如何建设绿色数据中心，节能减排、降低PUE值（总能耗与IT负载耗能之比）、减少电费开支，是众多企业和IT厂商亟须共同解决的难题。
中科曙光数据中心产品事业部总经理何继盛告诉《中国科学报》记者，微软从清洁能源供能和利用低温海水散热两方面着手来提高数据中心的绿色程度，其做法有可取之处，创新和实践精神更是值得学习。但是，该方案是否能够大规模推广，还有许多问题值得商榷。
“海底数据中心看似技术门槛不高，可以借鉴利用一些成熟的水下技术，但其实仍面临着不少挑战，如服务器的运维问题、部署成本问题等。”何继盛对记者说，陆上机房里的服务器产生故障可以随时派工程师前往排查维修，但海底服务器如果有了问题，就很难及时维护，这对于服务器的品质和远程运维管理的能力是个不小的考验。
此外，从目前来看，海底数据中心是需要巨大的成本投入的。浪潮产品研发高级经理李钟勇告诉记者，涉及到潜艇技术、机架设计、冷却系统、机械工程、能源发电相等多种技术相结合，“这显然比在陆地上建机房要难得多”。
他还提到，海底机房的供电系统会兼容潮汐或海浪发电系统，而潮汐发电产生的电能是不恒定的，这对于供电系统的切换是一个挑战。
受访专家同时提到，海底数据中心如大规模推广，海洋环境是否受影响的问题就不得不重新评估了。
在对Natick项目的介绍中，微软提到该项目对海洋环境的影响微乎其微：“第一座海底数据中心原型机Leona Philpot下水后很快融入环境，海洋生物并不排斥它，还很快在上面定居。数据中心发出的噪音甚至都被周围小虾游动时发出的咔嗒声掩盖了。”
这当然是一种理想的状态，但何继盛认为，如果沿海大批量部署此类数据中心，其对海洋环境的影响就不是这么简单了。
陈彦灵也发问道：“海洋是一个完整的生态链，具有完整的保护机制。原本的海洋环境形成了特定的生物运行模式和生物群，如果将服务器的热量散到海水中，是否会改变这里的海洋环境？”
打造绿色数据中心还有高招
早在2014年，我国政府采购就倾向绿色数据中心。2014年5月，国家发展改革委、财政部、工业和信息化部、科技部发布了《关于请组织申报2014年云计算工程的通知》，要求面向政务应用和面向重点行业的公共云计算服务，云计算服务平台所用数据中心PUE不高于1.5。自此，各大IT基础设施供应商都在为让机房的PUE值趋近于1而努力。受访专家告诉记者，除了微软探索的“海底机房”，目前仍有不少手段可以用于打造绿色数据中心。
“除了利用海水、低温气候等自然散热条件外，现在在探索中被证明行之有效的绿色方案还有液冷散热技术、高温服务器、余热回收利用等。”何继盛告诉记者，特别是液冷技术，相对风冷而言散热介质发生了根本性变化，目前已经有冷板式服务器产品在售。
“高温服务器”则是另外一种思路。“把服务器比作人的话，就好比空调原本需要25℃，现在它能够耐受28℃甚至30℃了。”何继盛解释说。
目前开展数据中心的余热回收利用的探索并不太多，这缘于数据中心的余热属于“大规模、低品位”余热，在回收利用上存在一些现实考量。不过，何继盛表示，如果这一方面进展顺利，则是最有可能将机房PUE值降低至1以下的情形。
而对比海底机房和液冷技术，相关受访专家均认为液冷技术发展潜力更大。陈彦灵告诉记者，服务器液冷技术在近几年有了长足的发展，液冷系统的各个组件，包括冷板、接头、管路、CDU等方面，都有了针对服务器液冷的产品线开发，很多厂家也成立了专门针对云计算方向液冷的产品线规划。“整体来说，服务器液冷的整个供应链体系日渐成熟，具备了量产的可能性。”
