Czym jest chmura? To przestrzeń, gdzie uczniowie i pracownicy działający w trybie zdalnym uczestniczą w wirtualnych lekcjach. Miejsce, gdzie gracze spotykają się, by budować nowe światy, ścigać samochodami i eliminować wrogów, a pracownicy opieki zdrowotnej analizują dane dotyczące pacjentów z COVID-19 i informacje potrzebne do ich leczenia. Jest to również miejsce, w którym firmy szybko i bezpiecznie reagują na potrzeby klientów, a koncerny usprawniają komunikację
między pracownikami działającymi w różnych lokalizacjach i zarządzają logistyką łańcucha dostaw.
No dobrze, ale jakie mechanizmy stoją za chmurą?
– To nie jest mglista magia, ani pojedynczy superkomputer – wyjaśnia narrator filmu wprowadzającego widzów do nowej witryny, która zabiera uczestników na wirtualną wycieczkę po centrum danych Microsoft. – Chmura to globalnie połączona sieć milionów komputerów w centrach danych na całym świecie, które współpracują przy przechowywaniu danych i zarządzaniu nimi, uruchamianiu aplikacji oraz dostarczaniu treści i usług.
Wirtualne centrum danych, które prezentuje Microsoft, to wciągająca cyfrowa wycieczka po serwerowni. Zwiedzający mogą odbyć swoją podróż za pomocą komputera osobistego lub urządzenia wirtualnej rzeczywistości. „Dzięki temu chmura staje się bardziej namacalna, nie przepełniona tak mocno technologią i mniej abstrakcyjna” – powiedziała Noelle Walsh, wiceprezes firmy Microsoft, kierująca zespołem budującym i obsługującym infrastrukturę cloud.
Microsoft obsługuje ponad 200 centrów danych i liczba ta stale rośnie. Są rozsiane po całym świecie w 34 krajach i połączone siecią ponad 165 000 mil podmorskich, naziemnych i metropolitalnych światłowodów. Jeszcze w tym roku Microsoft planuje dołączyć do nich kolejne serwerownie w co najmniej 10 krajach. Niedługo firma będzie w stanie budować od 50 do 100 nowych instalacji każdego roku.
Uczestnicy wirtualnej podróży mogą się przyjrzeć infrastrukturze niezbędnej do zbudowania serwerowni, posłuchać na temat energii odnawialnej, która je zasila oraz dowiedzieć się, jaki sprzęt i oprogramowanie stoją za bezpieczeństwem danych. Ostatni przystanek na trasie wycieczki daje wgląd w przyszłość, w tym serwery utrzymywane w niskiej temperaturze w zbiornikach z wrzącą cieczą i modułowe centra danych rozmieszczone na dnie morskim w hermetycznych pojemnikach, przypominających łodzie podwodne.
Bezpieczeństwo fizyczne i cyfrowe
Większość centrów danych to struktury betonu, stali, miedzi i włókien o wielkości magazynu bez okien, otoczone płotem. „Gdybyś miał jechać przez centrum danych, prawdopodobnie nie wiedziałbyś, że to było centrum danych” – powiedziała Walsh, zauważając, że ten nieopisowy charakter miejsca jest zamierzony. „Na ogół nie ogłaszamy, gdzie się znajdujemy”.
Jak zauważył Mark Russinovich, Azure Chief Technology Officer, ogrodzenie obwodowe to jedna z wielu warstw zabezpieczeń fizycznych, służących kontroli dostępu do centrum danych. Zainstalowano również kamery bezpieczeństwa i wartownię. Za bramą goście centrum okazują dokumenty tożsamości i przechodzą odprawę. Ich poruszanie się po obiekcie możliwe jest tylko w jednym kierunku, co uniemożliwia wniesienie bądź wyniesienie z centrum danych nieuprawnionych przedmiotów. Zautomatyzowany monitoring video wychwyci wszelkie ewentualne anomalie w systemie dostępu do centrum.
Z zewnątrz zwiedzający mogą zobaczyć cały szereg urządzeń elektrycznych niezbędnych do zasilania serwerowni. Obejmują one co najmniej dwie linie zasilające doprowadzone z sieci elektrycznej w celu zapewnienia redundancji na wypadek awarii jednej z nich, a także zapasowe generatory na miejscu, które zasilają serwery w przypadku awarii sieci energetycznej lub innego rodzaju zakłóceń. Obecnie większość zapasowych generatorów Microsoft jest zasilana olejem napędowym. W perspektywie firma planuje przejście na paliwa niskoemisyjne, akumulatory lub wodorowe ogniwa paliwowe.
Microsoft zobowiązał się do zasilania wszystkich swoich centrów danych ekwiwalentem 100% energii odnawialnej do 2025 roku. Udostępniony do wirtualnego zwiedzania obiekt jest wyposażony w turbiny wiatrowe i panele słoneczne,, w które firma inwestuje aby osiągnąć ten cel. Warto podkreślić, że tego typu instalacje rzadko są widoczne bezpośrednim sąsiedztwie lub na dachu centrum danych.
– Często jesteśmy pytani, dlaczego nie umieszczamy paneli słonecznych na dachach centrów danych – powiedział Brian Janous, dyrektor generalny zespołu ds. strategii energetycznej centrów danych w Microsoft. – Byłoby to działanie wyłącznie na pokaz, które nie odda istoty prawdziwego problemu, jaki chcemy rozwiązać. Zależy nam na przyspieszeniu dekarbonizacji sieci elektrycznej.
Za pomocą dachowego systemu solarnego można pokryć zaledwie 1 do 2 proc. energii zużywanej w każdym centrum danych” – wyjaśnia Janous. Dlatego, zamiast instalować panele słoneczne na dachach, Microsoft inwestuje w budowę farm wiatrowych i słonecznych na tysiącach akrów ziemi. W miarę możliwości, firma decyduje się również na budowę centrów w pobliżu zapór hydroelektrycznych, które zapewniają stały strumień ekologicznego i niezawodnego obciążenia podstawowego dla serwerów.
Chłodzenie, ochrona i niezawodność
Serwery, zamieniając energię na dane, generują ciepło. Aby nie doszło do awarii, konieczny jest odpowiedni system chłodzenia W klimatach umiarkowanych, takich jak Północno-Zachodnie Wybrzeże Pacyfiku czy Europa Północna, wykorzystują do chłodzenia powietrze z zewnątrz, z wyjątkiem najcieplejszych dni. To samo dotyczy cieplejszych i bardziej wilgotnych regionów świata, zauważył Janous.
W przypadku 15% dni, gdy temperatura i wilgotność nie są odpowiednie, mechaniczne chłodnice wykorzystują do chłodzenia wodę i proces parowania. Microsoft zmierza jednak w kierunku bezwodnych technologii chłodzenia, takich jak chłodzenie cieczą i dąży do tego, by do końca obecnej dekady osiągnąć dodatni bilans zużycia wody.
W centrum danych rzędy szaf serwerowych są zwykle rozmieszczone w tak zwanej konfiguracji korytarza gorącego i korytarza zimnego. Powietrze jest wdmuchiwane do zimnego przejścia, które jest wystarczająco szerokie, aby technicy mieli dostęp do poszczególnych serwerów w celu konserwacji. Podczas pracy serwerów wentylatory zasysają powietrze z zimnego przejścia i wdmuchują je na serwery. Gorące powietrze wydostaje się z tyłu serwerów do gorącego korytarza, skąd jest zasysane i przepuszczone przez chłodnice.
Infrastruktura elektryczna i mechaniczna Microsoft utrzymuje ponad 4 miliony serwerów na całym świecie, które działają w trybie tzw. „pięciu dziewiątek” niezawodności, czyli przez 99,999% czasu.
Równie cenne jest utrzymanie bezpieczeństwa i prywatności danych przechowywanych oraz przetwarzanych w centrach danych. Microsoft wydaje ponad miliard dolarów rocznie na bezpieczeństwo tych obiektów i ich sprzętu, oprogramowania, protokołów oraz personelu.
Innowacje centrum danych
Aby spełnić cele zrównoważonego rozwoju w zakresie emisji dwutlenku węgla i wykorzystania wody, a jednocześnie nadążyć za zapotrzebowaniem na szybsze i bardziej wydajne serwery, zespoły badawcze i inżynieryjne Microsoft koncentrują uwagę na stworzeniu centrum danych przyszłości. Tempo zmian w ciągu najbliższych pięciu lat prawdopodobnie przyćmi postęp ostatnich dwóch dekad.
Szybkie i wydajne centra danych powstały dzięki innowacjom, takim jak koncepcje chłodzenia cieczą i podmorskie centra danych, które stanowią ostatni etap wirtualnej podróży. Technologie pozwalają na coraz gęstsze rozmieszczenie serwerów, otwierając drzwi dla nowej architektury oprogramowania i sprzętu, zoptymalizowanych pod kątem aplikacji AI o niskich opóźnieniach i dużej mocy obliczeniowej.