滄海明珠：谷歌海上數據中心全揭秘

　　數據中心尋找廉價(jià)電源的背后，是日積月累的耗電問(wèn)題。“電費開(kāi)支早晚要比電腦硬件本身更貴”，這是Google工程師拉茲羅·安德烈·巴羅佐早在2005年底接受Cnet采訪(fǎng)時(shí)的“抱怨”。情急之下，Google把觸角伸向了海下。沒(méi)錯，Google已掌握打造“自給自足”的海上數據中心的法門(mén)。

　　根據Google遞交的一份專(zhuān)利申請不難看出，風(fēng)力渦輪機和波能發(fā)電機將為這個(gè)數據中心提供電力，海水則負責為散發(fā)巨大熱量的服務(wù)器降溫。另外，海面這個(gè)“不動(dòng)產(chǎn)資源”本質(zhì)上也是免費的。在Google一連串的解決高能耗問(wèn)題的措施中，最引人注目的當屬“漂浮的數據中心”計劃。雖然全球很多大型服務(wù)器制造商已經(jīng)懂得運用水冷來(lái)冷卻計算機設備，而Google的專(zhuān)利申請則預見(jiàn)未來(lái)可利用海洋當作巨大的散熱冷源?，F在，讓我們開(kāi)啟今天的google海上數據中心探秘之旅吧。

　　一、google海上數據中心原理介紹

　　能耗不斷增加的同時(shí)，用戶(hù)對帶寬和速度的追求也從未停止，如果將大量小型的數據中心整合集中建設，并通過(guò)把內容分發(fā)到離用戶(hù)近的低能耗站點(diǎn)，既降低總體能耗又提升用戶(hù)體驗，可謂一舉兩得。高昂房?jì)r(jià)與緊缺土地資源也是限制在城市內建設數據中心的枷鎖之一，不占用土地基礎設施成為建立海上數據中心的關(guān)鍵因素。而且世界上有較大比例的人口生活在水域周邊，如果將標準集裝箱的計算中心建設在輪船上，靈活安裝快速移動(dòng)到能源更為便宜網(wǎng)絡(luò )更為發(fā)達的地方，附近海水的波動(dòng)中可以獲得供電的能源，同時(shí)將機器產(chǎn)生的大量熱量散發(fā)到汪洋大海中，這樣不僅可以快速滿(mǎn)足緊急的計算需求，還能大大縮減能源開(kāi)支。

　　圖1 google 海上數據中心船體原理

　　圖1就是這樣的一個(gè)例子。集裝箱運輸船102的甲板上排列堆疊著(zhù)多個(gè)google的標準集裝箱數據中心，這些集裝箱數據中心由海浪波動(dòng)產(chǎn)生電能的波力發(fā)電機106來(lái)供電，由波力發(fā)電機110驅動(dòng)的水泵來(lái)將熱量散發(fā)到海洋中，這就摒棄了傳統的電網(wǎng)供能。標準集裝箱可以提前在工廠(chǎng)預裝好，通過(guò)卡車(chē)或者貨柜車(chē)運送到海邊，吊裝到輪船甲板上，接到提前預布好的供電、供冷接口，然后輪船離岸停泊在波浪足夠大之處。當然，如果出現天氣惡劣、負載突增、波力發(fā)電機故障等情況下，就要啟用集裝箱數據中心的保障系統，比如在甲板下面的柴油發(fā)電機在電力異常情況下快速投入保障持續供電。最后如果集裝箱數據中心到了退役年限，或者需要升級，則直接快速更換集裝箱即可。

　　二、google海上數據中心發(fā)電篇

　　圖2 106 波力發(fā)電機

　　如圖2所示，106波力發(fā)電機由多個(gè)浮鏈構成，如106A-D四個(gè)單元，每個(gè)單元可以互相扭動(dòng)發(fā)電。以PlimasP-750波力發(fā)電機為例，每個(gè)浮鏈單元的直徑為3.5米，長(cháng)度為150米，可以產(chǎn)生750KW的能量。每個(gè)波力發(fā)電機功率達到2.25WM，漂浮在離岸3-7英里處，每平方千米約40個(gè)這樣的波力發(fā)電機可以使發(fā)電的功率高達30WM。波力發(fā)電機的尺寸和規模也可以根據應用來(lái)選擇。前面提到的大型波力發(fā)電機106可以用于給海上數據中心供電，輪船周?chē)?10小型波力發(fā)電機可以給數據中心的制冷水泵供電，如果需要更大的供電和散熱能力，也可以不斷增加這些發(fā)電機的數量。沿海人口密集之處，或者軍事前線(xiàn)以及搶險救災的應急場(chǎng)合之下，因為世界上大多數的網(wǎng)絡(luò )基礎設施都在海底，密布的海纜能夠輕而易舉地給海岸周邊的海上數據中心接入網(wǎng)絡(luò )。標準集裝箱的公路運輸和輪船海運非常成熟，歸一化運維也非常簡(jiǎn)單，而且輪船上還方便給船員和運維人員提供住宿和生活補給，頂部的降落平臺也便于人員快速到達檢修維護變更等。

　　在海浪較大的時(shí)候波力發(fā)電機可以通過(guò)儲能電池存儲部分富余的能量，風(fēng)平浪靜時(shí)候往往太陽(yáng)毒辣，此時(shí)通過(guò)給集裝箱遮陽(yáng)的太陽(yáng)能板也可以存儲太陽(yáng)能用于海上數據中心供電，狂風(fēng)呼嘯時(shí)還可以通過(guò)甲板上安裝的風(fēng)力發(fā)電機收集更多的風(fēng)能等?；蛘呷绻蠹覔暮＠说牟▌?dòng)對集裝箱數據中心內部的IT設備有影響的話(huà)，也可以把數據中心建設在海岸邊的陸地上，仍然可以從附近海面的波力發(fā)電機來(lái)供電，也可以通過(guò)水管從海底抽取冷水給岸上的數據中心來(lái)供電。這種情況下，如果波力發(fā)電機產(chǎn)生的電力不夠，可以直接從所在地的陸上電網(wǎng)來(lái)補充提供額外的電力，或者當波力發(fā)電機發(fā)出的電力太多，數據中心消耗不完，也可以上傳到電網(wǎng)中直接賣(mài)給當地的電網(wǎng)公司。

　　三、google海上數據中心散熱篇

　　圖3 海上數據中心的側視圖

　　海水溫度較低的地方，可以通過(guò)抽取海表面底下一定深度的低溫海水給集裝箱數據中心提供冷量。海水具有一定的腐蝕性，不能直接用到集裝箱內的空調末端，所以需要采用防腐蝕玻璃纖維材料的板式換熱器等辦法來(lái)隔離海水，一端采用封閉的內循環(huán)淡水經(jīng)過(guò)板換另外一側外循環(huán)的冰冷海水降溫后再送入集裝箱數據中心內，大海是個(gè)巨大的吸熱體，足以將這些數據中心產(chǎn)生熱量吸收掉。而且我們知道溫度較低的海水在底層，而溫度較高的海水在表層，這樣經(jīng)過(guò)開(kāi)環(huán)板換的抽入海面深層的較低溫度冷水和加熱后被排出到海表面的的較高溫熱水不會(huì )混合在一起。