수중 데이터센터의 탄생과 발전

수중 데이터 센터의 개념이 Microsoft의 2014년 내부 브레인스토밍 세션인 ThinkWeek에서 시작되었다는 사실을 아는 사람은 거의 없습니다. 해군 잠수함 운용 경험이 있는 직원이 제안한 것이다. Microsoft는 5개월 동안 데이터 센터를 물속에 담그는 초기 실험을 수행하여 유망한 결과를 얻었습니다.

가장 최근인 2018년에 Microsoft는 864 서버로 가득 차고 27.6페타바이트의 데이터를 저장할 수 있는 잠수함을 스코틀랜드 북동쪽의 오크니 제도 바닥에 보냈습니다. 2년 후인 2020년 6월에 Microsoft는 평가를 위해 이를 상륙했습니다. 결과에 따르면 해저 데이터센터는 모든 측면에서 기존 데이터센터보다 성능이 뛰어나며, 수중의 고장률은 육상의 1/8 수준인 것으로 나타났습니다.

마이크로소프트가 자사의 데이터센터를 바다 밑에 두는 이유는 무엇입니까? 시범사업 이후 해저 데이터센터 구축을 대규모로 추진할 수 있을까?

대답은 간단합니다. 사용 가능한 리소스를 최대화하는 것입니다. 동시에 육상 데이터센터의 많은 단점을 해결합니다.

첫째, 해저 데이터 센터는 더 안전하고 안정적입니다. 데이터 센터는 섬세하고 온도 변화, 산소 부식, 심지어 손상된 부품 교체 시 충돌로 인해 손상될 수 있는 매우 정교한 구성 요소로 가득 차 있습니다. 하지만 온도 조절이 가능하고, 산소와 수증기가 추출되고, 인간의 간섭이 차단될 수 있는 진공 환경에서는 데이터센터의 보안과 안정성이 크게 향상될 것이다.

바다 밑은 의심할 여지 없이 이상적인 데이터 소스입니다. 육지의 산소와 수증기로부터 격리될 뿐만 아니라 인간의 간섭도 종식됩니다.

두 번째이자 가장 중요한 점은 해수 냉각식 서버가 고유한 이점을 갖고 있으며 냉각은 육상 기반 데이터 센터의 주요 비용입니다. 공공자료에 따르면 데이터센터 연간 전기요금의 41%가 냉각에 사용되며, 전 세계 데이터센터의 연간 전력 소비량은 전 세계 총 전력량의 약 2%를 차지한다. 그 중 에너지 소비 비용은 전체 IT산업의 30~50%를 차지한다.

냉각 비용이 왜 그렇게 비쌉니까? 실제로 육상 데이터센터에서는 일반적으로 데이터를 냉각하는 방법이 두 가지가 있는데, 하나는 기계적 냉각을 이용하는 것, 즉 무거운 공조 시스템으로 서버를 냉각시키는 방법인데, 이 냉각 방법은 매회 많은 전력을 소비해야 한다. 하루, 비용이 많이 들었습니다.

다른 하나는 공기와 물의 증발을 통해 서버를 냉각시키는 것입니다. 이 천부적인 방법은 이전 방법에 비해 비용이 훨씬 저렴하지만, 완성도와 냉각 품질이 외부 기온과 수질 조건에 따라 결정되고 인간의 기동성이 너무 낮다는 단점도 있습니다.

열용량이 더 높은 해수는 데이터 센터에서 생성된 과잉 열을 저장할 수 있습니다. 데이터 센터의 열을 주변 해수로 전달하는 데 열 교환기만 필요합니다. 즉, 두 가지 전통적인 냉각 방법을 결합한 것입니다. 그리고 천연자원의 자유로운 이용.

셋째, 해안 인구 밀도가 높고 데이터 전송이 빠르며 클라우드 컴퓨팅 효율성이 더 높습니다. 토지 및 운영 비용을 절약하기 위해 기존 데이터 센터는 일반적으로 인구가 희박한 원격 지역을 선택하므로 데이터 전송 속도가 너무 느려지고 너무 느려집니다. 많은 지연. 해저 데이터 센터는 다릅니다.

세계 인구의 약 50%가 해안선에서 150km 이내에 살고 있습니다. 데이터센터를 바다 밑에 짓는 것은 비용도 절약되고, 주거지역과도 가까워 일석이조다.

이 밖에도 다음과 같은 많은 장점이 있습니다.

예를 들어, 바다의 조력 에너지를 사용하여 바다에서 탄소 중립 전기를 얻을 수 있습니다. 해저 대역폭은 파이프라인을 통해 연결되어 데이터 전송을 가속화할 수 있습니다. 해저 데이터 센터를 구축할 때 전통적인 관료주의를 피할 수 있습니다. 서버는 조립 라인의 방수 사일로에 구축되고 배치를 위해 화물선을 통해 바다로 운송될 수 있습니다. Microsoft가 말했듯이 이러한 서버 포드는 90일 이내에 배포할 수 있습니다. 반면 기존 데이터 센터는 구축하는 데 1~2년이 걸립니다.

이론적으로 해저 데이터센터는 많은 장점을 갖고 있는데, 달성하기가 얼마나 어려운가요? -- Microsoft가 첫 번째 답변을 갖고 있습니다.

실제로 마이크로소프트는 이미 2015년부터 수중 데이터센터 구축 타당성을 연구하기 시작한 뒤 프로젝트 나틱(Project Natick)을 시작했다.

2015년 Natick 프로젝트의 첫 번째 단계에서 Microsoft 연구팀은 누출 방지를 극대화하기 위해 105-일간 실험을 수행하여 데이터 센터가 방수 컨테이너에 배치되었는지 확인했습니다. 실험은 성공적이었습니다. Microsoft는 서비스 모듈의 방수 기능이 바닷물에서도 보장될 수 있다는 사실을 발견했습니다.

따라서 두 번째 단계에서 Microsoft는 실험을 추진하고 프로젝트를 시작하려고 합니다. "데이터를 해저로 보내" 몇 년 후에 데이터가 양호한 상태로 보존될 수 있는지 확인하는 것입니다. 마이크로소프트는 데이터센터를 밀폐된 강철 컨테이너에 넣고 질소를 채운 뒤 잠수함을 이용해 컨테이너를 바다로 운반했다.

실험은 유럽해양에너지센터(EMEC)의 지원을 받았습니다. EMEC는 재생 에너지 지원에 대한 전문 지식을 제공했을 뿐만 아니라 오크니 주변의 지리적 조언자 역할도 했습니다. EMEC는 데이터 센터를 해안에 연결하는 해저 케이블도 제공했습니다.

서버를 심해로 운반하는 잠수함은 게임 헤일로의 등장인물인 레오나 필팟(Leona Philpot)이다. 그것은 스코틀랜드 오르닉(Ornik) 근처 북해의 어둠 속으로 항해했습니다.

왜 오크니인가? 한편, 오크니는 재생에너지 연구의 주요 중심지이기 때문에 유럽해양에너지센터(EMEC)는 이곳에서 14년 동안 조수 및 파도 에너지를 실험해 왔습니다. 반면, 오크니는 추운 기후를 가지고 있어 데이터 센터의 냉각 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.

Microsoft는 데이터 센터를 해저에서 1km도 떨어지지 않은 곳에 배치하고 흰색 고압 구획 내부에 환경 센서를 배치하여 상태를 실시간으로 모니터링했습니다. 데이터 센터와 바다는 "완벽"합니다. 전력 수요는 해저 케이블을 통해 캡처되고 데이터는 해안 밖의 더 넓은 세계로 쉽게 전송됩니다. 2018년에 Microsoft North Sea 데이터 센터가 완성되었습니다. 총 864개의 서버, 27.6PB의 메모리, 성능 테스트를 위해 2년간 심층 분석을 진행했습니다.

실제로 연구원들은 데이터센터 손상을 가장 우려하고 있다. 수중 데이터센터의 컴퓨터가 한번 고장나면 수리가 불가능하기 때문이다. 다행히 잘 해결됐어요. 2020년 8월까지 모든 컴퓨터는 복구되었으며 800개가 넘는 컴퓨터 중 8개가 고장났습니다. 이는 육상 기반 데이터 센터보다 고장률이 낮습니다.

낮은 손실을 달성하는 방법은 무엇입니까? 이 프로젝트의 연구자들은 한편으로는 추운 날씨가 완충 역할을 했다고 추측합니다. 반면에 질소는 보호 역할도 합니다. 간단히 말해서, 이 소규모 테스트는 해저 저장의 가능성과 가치를 더욱 검증합니다. 프로젝트 연구원들은 이 프로젝트가 실패율이 낮을 뿐만 아니라 데이터 센터의 모든 전력 공급이 풍력과 태양 에너지에서 나오며 천연 자원을 최대한 활용한다고 말했습니다.

또한 이론에 따라 해저 데이터센터는 관리비, 건설비, 자연재해 및 기타 비상사태 시 손실 등이 모두 육상 데이터센터에 비해 낮다.

그러나 이는 일시적인 승리일 뿐이다. 800개가 넘는 서버의 규모는 육상 데이터 센터와는 거리가 멀다. 결국 육상 데이터 센터에는 수만 대의 서버가 있다. 어떤 의미에서 이 데이터센터는 실용적이기보다는 실험적이며, 마이크로소프트의 소규모 파일럿 프로젝트라고 할 수 있다. Microsoft CEO Satya Nadella는 수중 데이터 센터가 전 세계의 Project Natick을 복제할 것이라고 말했습니다.

Microsoft가 해저 데이터 센터를 성공적으로 홍보하려면 현 단계에서 어려운 문제를 해결하지 않고는 불가능합니다.

첫째, Microsoft의 실험은 많은 환경 회의론에 부딪혔습니다. 데이터 연구 교수인 Ian Bitterlin은 데이터 센터에서 발생하는 열이 해수 온도에 영향을 미칠 수 있다고 믿습니다. 해저 데이터 센터가 해양 환경에 더 큰 오염을 일으키지 않는다는 것을 증명하는 방법과 가능한 오염 위험을 피하는 방법은 Microsoft 팀에서 해결해야 합니다.

둘째, 800개 이상의 서버 중 8개 서버의 피해는 크지 않을 것으로 보이지만, 해저 데이터센터가 추진되면 손실액은 수십만 대에 달할 가능성이 높으며, 그 이후에는 해당 수중 데이터센터를 구축해야 할 필요성이 있다. 유지 보수 서비스 스테이션뿐만 아니라 완벽한 장비 유지 보수 솔루션.

셋째, Ian Bitlin이 지적한 것처럼 해안은 데이터 센터를 구축하기에 가장 좋은 장소가 아닙니다. 비록 해안의 교통량이 황무지보다 훨씬 높음에도 불구하고 여전히 대도시의 데이터 센터만큼 광범위하지는 않습니다. .

물론 Natick 프로젝트가 단순히 해저 데이터센터 건설을 촉진하는 것은 아닙니다. 해저 데이터 센터가 확장되지 않더라도 이러한 창의적인 실험은 데이터 센터 산업에 귀중한 교훈을 제공합니다.

예를 들어 Ornik 섬에 수중 데이터 센터를 구축할 때 팀은 풍력과 태양광 발전에서 제공되는 전기에서 영감을 얻었습니다. 연구원들은 앞으로 풍력을 빌려 해상 풍력 발전소와 함께 수중 데이터 센터를 배치하는 것을 고려할 수 있다고 말했습니다. 데이터 센터에 전력을 공급하고, 일석이조를 달성하거나, 데이터 전송에 필요한 광케이블에 육상 전력선을 연결하는 등의 작업을 수행합니다.

결과적으로 Microsoft는 낮은 서버 마모 및 높은 보안과 같은 해저 모델의 이점을 육상 기반 데이터 센터에 복제할 수 있는 방법을 찾고 있습니다.

Project Natick은 유연성, 신속한 구축 및 효율적인 확장을 제공하여 데이터 센터 배포에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. Microsoft는 Project Natick의 성공을 전 세계적으로 재현할 계획이지만, 환경 문제와 광범위한 배포 시 수중 유지 관리 스테이션의 필요성 등의 과제가 있습니다. Microsoft의 실험은 기술의 경계를 넓힐 뿐만 아니라 전체 업계에 귀중한 통찰력을 제공합니다. 성공 여부에 관계없이 Microsoft의 혁신적인 접근 방식은 데이터 센터 업계에서 중요한 진전을 의미합니다.