微软为什么非要把数据中心设在海底？了解服务器背后的科学

为什么微软将服务器放在海底作为互联网的第三次革命，云计算逐渐成为了信息技术发展的战略重点，它集合了众多计算资源，让每一位网民都可以随时获取资源，而这背后真正依赖的并不是高高在上的云朵，是陆地上有无数台服务器构成的数据中心。

近年来面对高速发展的数据中心建设，微软公司另辟蹊径，提出了一个大胆的想法，比起陆地，海底或许才是数据中心最好的归宿。首先是成本问题，数据中心的发展直接导致能源消耗的增加。据统计，全球数据中心每年消耗的电量占全球总电量的2%左右，而其中的能源消耗成本是整个IT行业的30%到50%。

因此，“如何降低服务器的降温成本”成为了互联网公司不断思考的问题，面对这一难题，几大巨头纷纷开始了自己的“花式降温法”。Facebook位于瑞典吕勒奥的数据中心,距离北极圈不到70km，这里常年低温可以将冷空气吸入散热。阿里巴巴位于杭州千岛湖的数据中心，这里年平均气温17℃，可以利用深层湖水的循环流动，帮助服务器降温。而腾讯位于贵州贵安的数据中心，这里有五条山洞，隧道面积超过3万平方米，安全隐蔽且温度较低。

而微软更是脑洞大开，直接将服务器沉到了海底，想要利用海洋的自然冷却能力，打造一个绿色节能的海底数据中心，而除了前面提到的成本问题，距离问题也同样重要。目前全球一半以上的人口生活在距离海岸60千米的范围之内，试想一下，如果将数据中心放置在沿海城市附近的水域之中，那么数据传送的距离就会大大缩短，网络速度也将会大幅度提升。与之相比，想要在人口密集的陆地建立数据中心，就将会面临占地面积，能源成本，法律法规等一系列的挑战，建立在偏远地区又会产生网络延迟的问题。

因此，基于以上两大优势，2014年8月，微软正式启动了Natick项目，以 探索 水下数据中心的可行性。2015年8月，第一台海底数据中心原型机在加州海边运行了101天。

2018年6月第二台装有864台服务器的原型机被放入苏格兰奥克尼岛附近的海底深处，为了验证其在经济、物流和环境可持续性方面是否使用，这台机器将会在海底运转多年。

二零一八年六月， 微软将一个长度十二米，直径约三米的数据中心沉入了苏格兰的海底 ，这个数据中心装载着八百四十八台服务器，准备进行长达五年的可靠性测试。但电器大都是特别怕水的，为什么微软还要将服务器部署在海底呢？

其实最重要的一点就是为了给服务器降温 ，我们的个人电脑都要使用到风扇来给CPU散热，更何况是无数台服务器聚集在一起的温度了。对此服务器的各大厂商们也都想尽了降温方法。

比如华为就在贵州的一座大山上建立了一个数据中心， 因为这里的气候适宜，即便是在最炎热的夏季温度也只有二十度左右。 还有位于杭州千岛湖的阿里巴巴，也利用了深层湖水的循环流动来给服务器散热 。 以及距离北极圈不过七十千米的facebook，更是利用了这里的冷空气来给服务器降温。

而微软公司将服务器放入海底的这个想法则是利用了水的传导性。

与其花费巨额代价买空调或者风扇降温，不如直接将服务器沉入海底，利用可再生能源给数据中心带来足够的能量。这个项目被称为Natick。

微软公司为了让这个方案可行，也是下足了血本， 他们请来了法国的一个专门研究军用潜艇密封性和防水性的专业团队，并用一百五十天时间尝试试验才取得成功。

不过这个方法并不是一劳永逸的，因为部署在海里的服务器无法进行正常维护， 只能持续几年时间后重新取回，然后再用新的服务器来代替。 所以微软为了延长服务器的使用寿命， 会用氮气填充来防止内部的腐蚀。

其实早在二零一五年八月，微软就曾在加州的海岸附近进行过为期四个月的试验性尝试，最后的结果跟预期相符，因此才将这个项目延续下来。

而 这个项目的好处除了降低成本之外，还值得一提的就是距离了 。延迟对于网络提供者来说简直就是灾难，而降低延迟最好的方法就是将服务器尽可能的靠近用户。

目前全球三分之一以上的人口都生活在距离海岸两百公里以内的范围，而将服务器部署在这里，无疑是大大降低了延迟的问题。

因为现在云计算逐渐成为了信息技术发展的战略重点，它集合了众多计算资源，让每一位网民都可以随时获取资源，而这背后真正依赖的并不是高高在上的云朵，是陆地上有无数台服务器构成的数据中心。

那么对于数据中心来说冷却属于数据中心的主要成本因素，所以怎么解决冷却降温这个问题就是节约成本要考虑的最大的问题。

Facebook位于瑞典吕勒奥的数据中心,距离北极圈不到70km，这里常年低温可以将冷空气吸入散热。阿里巴巴位于杭州千岛湖的数据中心，这里年平均气温17 ，可以利用深层湖水的循环流动，帮助服务器降温。而腾讯位于贵州贵安的数据中心，这里有五条山洞，隧道面积超过3万平方米，安全隐蔽且温度较低。微软更是脑洞大开，直接将服务器沉到了海底，想要利用海洋的自然冷却能力，打造一个绿色节能的海底数据中心。

所以这没有什么是尖端技术。只是微软为了节省维护服务器（包括冷却）的费用而已。就比如华为在大山深处建立数据中心一样，他们的目的都是相同的。

6月10日报道，美媒称，为了在赚钱的同时拯救地球，微软公司刚刚把它的一个数据中心沉入了大海。“内蒂克项目”目前正在英国奥克尼群岛附近的北海海面以下约100英尺(约合30米)处运行，而且完全由可再生能源提供动力。

据美国6月6日报道，其逻辑是合理的：使数据中心离计算能力中心更近能够使客户受益，这样可以减少用户与服务器之间的往返距离，从而使网上冲浪或网络游戏变得更加顺畅。

微软公司说，全球近半数人口生活在距离海洋不到150公里的地方。而且，由于海洋在一定深度之下全都保持着低温，所以将机器放置在海底能够节省在数据中心运营预算中占很大一部分的冷却费用。报道称，内蒂克项目的数据中心由864个服务器组成，这些服务器被装在一个约40英尺长的容器内，而这个容器目前被放置在距离海岸线大约22公里处的水下。

在我们的印象中，数据中心应该是一排排的机柜整整齐齐地码放在一个很大的场地中。

但在服务器背后的过道里，可以看到服务器闪烁的蓝色和绿色LED指示灯将整个过道都照亮了，里面有数不清的风扇将热空气从服务器机架送到冷却设备中。

即使数据中心不断增加空调散热系统，也很难缓解数据中心内部存在的局部热岛问题，冷空气与热空气直接混合，冷量浪费很大，机柜上部的设备得不到需求的冷量。

于是冷通道遏制系统流行起来，将数据中心冷通道密封处理后，95%左右的冷风可以直接送到冷通道内而进入服务器机柜，所有机柜排出的热风被空调机组吸走。

光从这些点可能我们很难想象一个数据中心庞大的散热系统。将一辆普通的自行车放到Google数据中心的各种颜色的水管中，简直可以震撼到我们。每根管道都被涂上了各种各样的颜色，这样可以方便的区分出每个管道的用途。比如粉色管道可能是从冷水机抽来的冷水，而绿色管道可能是送往室外冷却塔的热水。

由此可见，传统的数据中心需要很大面积的占地空间，需要耗费巨量的电费同时维持机架上的服务器运行、空调降温系统的运行。所以像Google、微软、阿里、腾讯等科技巨头在不断的尝试：因地制宜的采用外界自然资源来帮助数据中心省电、节能、减碳。微软水下数据中心进程2015年，微软Natick水下数据中心项目团队在太平洋海底部署第一个数据中心，并在海底停留了105天。这个阶段主要是了解在全球范围内部署海底数据中心的利弊，以确定由离岸可再生能源提供动力的海底数据中心的可行性。

海底数据中心的优势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。

2018年Natick项目在英国苏格兰奥克尼群岛附近的3566米深的海底建立了一个数据中心，这艘长12米的密封舱，里面有12个机架，864台服务器。为了减少氧化，密封舱内吸走了水份和氧气，取而代之的是氮气。

今年7月份，这台水下数据中心打捞了起来，864台服务器只有8台发生了故障。水下数据中心采用的是流动的海水自然冷却散热，可靠性却是其他同类产品的8倍。

微软水下数据中心意义重大对于在商言商的企业来说：利用风能/潮汐发电的电费便宜、水下数据中心不用产地使用费、不用降温/散热系统、又减少了维护成本，省下来的庞大开支就是利润。

一个传统典型的数据中心产地费用占15%，电力能耗占据所有成本支出的20%。其中能源消耗大约只有47%的部分进入了服务器，41%的部分散热消耗掉了。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，可以想象微软海底数据中心对于节能减碳的意义。以上个人浅见，欢迎批评指正。认同我的看法，请点个赞再走，感谢！喜欢我的，请关注我，再次感谢！