E-maily miliardy ľudí na Gmaile so všetkými prílohami. Fotografie z dovoleniek, obedov či skrátka len životných momentov miliárd ľudí na Facebooku či Instagrame. Všetky videá na YouTube, ktoré ste za svoj život videli a zároveň všetky tie, ktoré ste nevideli. Tieto a ešte mnohé ďalšie dáta sú uložené v dátových centrách po celom svete.

Či už ide o klasické webové stránky, sociálne siete alebo rôzne cloudové služby, všetky dáta musia byť niekde fyzicky uložené. Tým miestom rozhodne nie je nejaký virtuálny obláčik, ako by sa laikom pri výraze cloud mohlo zdať, ale masívny počet pevných diskov. Tie sú umiestnené v serveroch, ktoré sú vo väčšine relevantných prípadov súčasťou dátových centier, zaberajúcich celú, špeciálne navrhnutú budovu.

Dátové centrá existujú pravdaže v rôznych veľkostiach a určeniach. Avšak spoločným prvkom tých najväčších a najvýznamnejších je, že obsahujú 50 000 až 200 000 serverov a spotrebujú obvykle 20 až 60 MW energie. Aj keď ich plocha dosahuje niekoľko desiatok až stoviek tisíc metrov štvorcových, obvykle ich zvládne obsluhovať personál pár desiatok ľudí (vrátane strážnej služby).

Nádrže s vodou a chladiace veže dátového centra Googlu v meste Lenoir v štáte Severná Karolína

Nádrže s vodou a chladiace veže dátového centra Googlu v meste Lenoir v štáte Severná Karolína

Kým ešte v 80. a 90. rokoch tvorili dátové centrá často nesúrodé a pomerne malé zhluky rôznych systémov, v súčasnosti je v takýchto budovách obrovské množstvo takmer identických strojov. Fungujú pritom veľmi previazane a jedna úloha alebo aplikácia tak môže využívať aj tisíce strojov súčasne. Cena na vybudovanie najväčších dátových centier presahuje miliardu dolárov.

Už tento fakt vplýva na to, kde sa dátové centrá vlastne stavajú. Tie najväčšie sú často v pomerne odľahlých oblastiach, kde je obrovský pozemok možné kúpiť za relatívne nízku sumu. To však nie je vždy možné dosiahnuť, pretože dátové centrum musí byť jednak napojené na chrbticovú optickú sieť a zároveň musí mať takisto prístup k obrovskému množstvu čo možno najlacnejšej elektrickej energie. Jedno veľké dátové centrum jej totiž spotrebuje toľko ako mesto so zhruba 100 000 obyvateľmi.

„Jedno veľké dátové centrum spotrebuje približne toľko elektriny ako mesto so 100 000 obyvateľmi“
Budovaním veľkých dátových centier sa zaoberá množstvo špecializovaných spoločností. Najväčšie internetové alebo všeobecne technologické firmy si však svoje dátové centrá budujú podľa svojich požiadaviek samé (napr. Google, Facebook či Microsoft) a nikomu inému ich neposkytujú. Aj keď tieto spoločnosti umožňujú aspoň trochu nahliadnuť do útrob svojich dátových centier v rôznych exkurziách a videách, dôležité detaily o prevádzke zostávajú skryté. Technické know-how dátových centier je ostro stráženým tajomstvom a i keď zhruba vieme, ktoré spoločnosti patria k aktuálnym lídrom v tomto odvetví, ich priame verejné porovnanie už rúško hmly neumožňuje.

Dávidovia a Goliáši

Veľkosť dátových centier je možné posudzovať rôzne. Obvykle ide o komplex viacerých budov v jednej lokalite, pričom niektoré môžu byť vskutku gigantické. Možno si poviete, že najväčšie dátové centrum musí mať určite Google alebo Facebook, ale nie je to pravda. Všetko závisí od toho, ako a kde daná spoločnosť pôsobí. Google a Facebook pravdaže majú gigantické dátové centrá a Google je pravdepodobne firmou, ktorá momentálne drží najväčšie množstvo digitálnych dát na svete (čím sa myslí to, že drží viac dát ako ktorákoľvek iná firma či inštitúcia, nie viac ako všetci ostatní dohromady).

Turbína na vháňanie vzduchu do dátového centra Facebooku vo švédskom meste Luleå, neďaleko polárneho kruhu

Turbína na vháňanie vzduchu do dátového centra Facebooku vo švédskom meste Luleå, neďaleko polárneho kruhu

Tieto spoločnosti však majú z dôvodu celosvetovej pôsobnosti svoje dátové centrá rozmiestnené v rozličných kútoch sveta, pričom jedno konkrétne dátové centrum komplexu nemusí byť rekordmanom. Naproti tomu firmy, ktoré na rozdiel od nich nepotrebujú mať dáta po celom svete, môžu mať len jedno alebo zopár väčších dátových centier pre vlastné potreby. Situácia sa však neprestajne mení. V posledných rokoch rastú obrovské dátové centrá všade po svete, za čo môže obrovský nástup cloudových služieb.

Najväčším komplexom dátových centier v jednej lokalite je v tomto roku dokončený Range International Information Hub, vybudovaný čínskou firmou Range Technology v spolupráci s IBM. Nachádza sa v meste Lang-fang na severovýchode Číny, len niekoľko desiatok kilometrov južne od Pekingu. Jeho kapacity bude využívať množstvo firiem a komplex bude slúžiť na informačný rozvoj celej oblasti. Komplex sústavy viacerých dátových centier sa rozprestiera na 585 290 m2. Ak sa na veľkosť pozrieme z hľadiska najväčšej rozlohy jedného konkrétneho dátového centra, teda jednej budovy so servermi spolu s doplnkovým chladením a elektrickou sústavou (i keď v rámci jedného kampusu, môže byť takýchto budov pri sebe niekoľko), v súčasnosti majú najväčšie kolosy okolo 40 až 50 000 m2.

Ide hlavne o centrum SUPERNAP 7 v Las Vegas (Nevada, USA), patriace spoločnosti Switch, avšak len o málo menšia je dvojica dátových centier Facebooku v meste Altoona (Iowa, USA), dátové centrum Microsoftu v Dubline (Írsko), dátové centrum Applu v meste Maiden (Severná Karolína, USA) a takisto aj dátové centrum NSA blízko Salt Lake City (Utah, USA). Podobne veľkých datacentier je však viacero. Žiaľ, firmy sa svojimi dátovými centrami obvykle nijak zvlášť nechvália, ak sú určené len pre ich vlastné účely. Na stránkach Facebooku, Googlu či Microsoftu zopár informácií o dátových centrách nájdete, avšak ak chcete vedieť presnú lokalitu či plochu na ktorej sa rozkladajú, musí vám už vo väčšine prípadov stačiť satelitná mapa a na nej dostupné nástroje na meranie. Budovanie, prevádzka a efektivita dátových centier je skrátka miliardový biznis a na nejakú otvorenosť sa v tomto ohľade nikto nehrá.

O niečo lepšie sú na tom spoločnosti, ktoré budujú dátové centrá a následne ich kapacity poskytujú iným spoločnostiam na prenájom. Takouto je aj spoločnosť Switch, ktorá prevádzkuje dátové centrá SUPERNAP. Medzi jej zákazníkov patrí napríklad eBay, HP, Sony či Intel. Práve táto spoločnosť sa onedlho stane novým rekordmanom z hľadiska veľkosti dátového centra aj spoločného kampusu. V súčasnosti budovaná budova datacentra SUPERNAP TAHOE 1 v meste Reno (Nevada, USA), bude mať po dokončení rozlohu až 111 000 m2, teda dvojnásobok toho, čo majú dnešní velikáni. Po jej dostavaní sa pri tom plánuje v danej lokalite stavba ďalších šiestich dátových center s rozlohou okolo 80 000 m2, čím sa daná oblasť stane najväčším komplexom dátových centier na svete, kde len samotné budovy budú zaberať dohromady viac ako 600 000 m2.

Koľko dát dnes Google a iné spoločnosti majú?

Štatistiky o tom, koľko dát jednotlivé firmy uchovávajú vo svojich dátových centrách, budete hľadať márne. Nielenže ide o tajomstvo, ale toto číslo sa aj neprestajne a pomerne rýchlym tempom mení. Vzhľadom na počty dátových centier a ich plochu sa však dá odhadnúť, že najviac dát uchovávajú spoločnosti Google, Microsoft, Amazon a Switch, pričom v závese bude zrejme Facebook, Equinix, IBM a ďalšie firmy. Equinix a Switch poskytujú dátové riešenia pre iné spoločnosti, zatiaľ čo Facebook a Google používajú kapacity svojich dátových centier pre vlastné služby.

Obrie dátové centrá SUPERNAP 8 a 9 spoločnosti Switch patria k najväčším na svete

Obrie dátové centrá SUPERNAP 8 a 9 spoločnosti Switch patria k najväčším na svete

Aj keď Facebook ako prevádzkovateľ najväčšej sociálnej siete na svete dozaista manažuje obrovské množstvo dát, tak textové informácie sú z dôvodu objemu podružné a dominantu u neho tvoria obrázky a čoraz viac sa na jeho platforme rozširujúci hosting videa. Aspoň zatiaľ sa však Googlu nemôže rovnať, najmä kvôli jeho masívnemu videoportálu YouTube, avšak aj službe Google Drive, Mapám, Street View a ďalším dátovo náročným službám.

Mnohých prekvapí, že v top štvorke je spolu s Googlom napríklad aj Microsoft. Ten síce rovnako ako Google prevádzkuje veľký vyhľadávač a takisto rozsiahlu mailovú službu, avšak to, čo objemy monumentálne zdvíha je to, že Microsoft patrí k najväčším poskytovateľom firemných cloudových riešení na svete (Microsoft Azure).

Rovnako je na tom aj Amazon (Amazon Web Services) a i keď Google už tiež v tomto smere výrazne útočí, Microsoft a Amazon sú stále výrazne pred ním. Google je z dôvodu rozsahu svojich služieb pravdepodobne stále na dátovom vrchole, pričom sa to dá odhadnúť aj z plochy jeho veľkého množstva dátových centier po celom svete. Tak ako ďalšie spoločnosti, aj Google pri tom neustále stavia ďalšie. Pri cene presahujúcej miliardu dolárov sa to však nedá robiť ako na bežiacom páse.

Servery dátového centra SUPERNAP v Las Vegas, ktoré spoločnosť Switch poskytuje firmám ako je eBay, Sony či Intel

Servery dátového centra SUPERNAP v Las Vegas, ktoré spoločnosť Switch poskytuje firmám ako je eBay, Sony či Intel

Ako sme už uviedli, Google zaryto mlčí o objeme dát, ktorý celkovo spravuje. Dá sa to ale aspoň rozumne odhadnúť? Aj keď presné číslo vedia len firmy samotné, neznamená to, že sa nedá určiť pomerne realistický rozsah. Pre každú firmu platia fyzikálne zákony a nielen plocha budov, ale aj spotreba v megawattoch nám dokáže prezradiť, koľko serverov môžu obsahovať jednotlivé datacentrá.

Týmto smerom („Follow the power“, teda „sleduj energiu“) sa pri svojom odhade vydal Randall Munroe, bývalý inžinier robotiky z NASA, ktorý sa v roku 2006 stal profesionálnym kresličom komiksov a je autorom zrejme najznámejšieho webkomiksu o matematike, IT a vede nazvanom XKCD. Vo svojej sekcii „What If“ (Čo ak) sa venuje často absurdným a pritom zábavným otázkam, ktoré mu pošlú ľudia z celého sveta, pričom v jednej z nich sa pokúsil odpovedať na to, koľko priestoru by dáta Googlu zabrali, ak by boli namiesto diskov uložené na diernych štítkoch.

V roku 2013 tak na základe energetického odberu dátových centier Googlu, pri počítaní 10 až 20 % na chladenie a pridružené úlohy, odhadol, že Google prevádzkuje niečo medzi 1,8 až 2,4 milióna serverov. To, že tento odhad nie je celkom mimo, môžeme vedieť aj podľa toho, že iný gigant, konkrétne Microsoft, už nejaký ten rôčik na svojej stránke uvádza, že prevádzkuje viac ako milión serverov. Keďže súčasné disky sa pohybujú kapacitne v jednotkách terabajtov a milión terabajtov je jeden exabajt, je realistické povedať, že kapacity týchto spoločností sa budú pohybovať na úrovni exabajtov. Koľko ale asi zhruba?

Jedna z uličiek dátového centra Googlu v Georgii s masívnym počtom serverov

Jedna z uličiek dátového centra Googlu v Georgii s masívnym počtom serverov

Produkcia úložísk nie je bezodná a pri odhade je nutné zohľadniť, že jeden server nebude mať pripojený nekonečný zástup diskov. Napríklad pred pár rokmi Google predvádzal svoje špeciálne navrhnuté servery, ktoré mali v tej dobe pripojené dva disky s kapacitou 2 TB. Na základe toho Randal Munroe odhadol, že kapacita Googlu sa bude pohybovať na úrovni 10 exabajtov na diskoch a zhruba 5 exabajtov na „studených zálohách“ v podobe pások.

Pre zaujímavosť, výsledkom jeho zábavnej otázky bolo, že diernych štítkov by bolo toľko, že by pokryli priestor zhruba trikrát väčší ako Slovensko, a to do výšky 4,5 km. V roku 2014 pri tom vo svojej prednáške na konferencii TED odhalil, že Google na tento jeho odhad aj reagoval. Krátko po publikovaní mu totiž firma zaslala obálku, v ktorej bola štvorica diernych štítkov s Google logom. Randal sa diery pokúsil prečítať, v snahe zistiť, čo mu Google odkazuje, ale zistil, že správa je kódovaná. Spolu so svojimi priateľmi začal kód lúštiť a po niekoľkých dňoch sa mu to konečne podarilo. Diery bolo možné transformovať na alfabetické znaky, čo odhalilo správu v znení „Bez komentára“.

Tento 15-exabajtový odhad je pravdaže dnes už tri roky starý a je nutné ho aktualizovať. Už len na základe aktuálnych štatistík vieme, že používatelia nahrajú na YouTube každú minútu 600 hodín nového videa. Kvalita videa a aj dátový objem je samozrejme rozdielny. Buďme konzervatívni a aby sa nám to dobre počítalo, povedzme, že hodina videa má v priemere 1 GB. To znamená, že servery Googlu potrebujú len v rámci samotného YouTube každý deň zhltnúť zhruba 840 TB nových dát.

Raritný pohľad do tunela medzi serverovými skriňami, kam ventilátory vháňajú teplý vzduch, ktorý je odvádzaný von z datacentra (dátové centrum Googlu v okrese Mayes v štáte Oklahoma)

Raritný pohľad do tunela medzi serverovými skriňami, kam ventilátory vháňajú teplý vzduch, ktorý je odvádzaný von z datacentra (dátové centrum Googlu v okrese Mayes v štáte Oklahoma)

Tie musia byť minimálne raz duplikované na iné úložisko na ochranu pred hardvérovým zlyhaním. To znamená, že len samotný YouTube bude na konci roka potrebovať minimálne o 584 petabajtov, teda o pol exabajtu priestoru viac, než na jeho začiatku. To je mimochodom aj dôvod, prečo YouTube nemá žiadnu relevantnú konkurenciu. Je len hŕstka firiem, ktoré si prevádzku takého obra môžu vôbec dovoliť.

To je pravdaže len jedna zo služieb, ktorú Google prevádzkuje. V rámci pomerne triezveho odhadu každopádne môžeme konštatovať, že Google dnes skladuje už niekoľko desiatok exabajtov, ale zrejme nie viac, než 100 exabajtov dát.

„Najviac dát zo všetkých uchovávajú spoločnosti Google, Microsoft, Amazon a Switch“
V tejto súvislosti je vhodné dať si pozor na časté bláznivé odhady rôznych menej spoľahlivých a neodborných médií. Napríklad, keď sa pred pár rokmi dostávalo do prevádzky masívne dátové centrum NSA v Utahu, mnoho ľudí ho videlo ako centrum špionáže celého internetu, pričom sa objavili absurdné predpoklady, že by mohlo uskladniť až yottabajt dát. To pravdaže vzhľadom na jeho plochu a energetický odber nie je fyzicky možné (realisticky cca 3 exabajty).

Okrem toho, ročne sa vyrobí a predá okolo 500 miliónov diskov, s celkovou kapacitou približne 600 exabajtov. Keďže z tohto počtu necelých 300 miliónov zhltne segment desktopov a notebookov (hlavne nižšie kapacity), dátové centrá, superpočítače a iné obdobné riešenia sa delia o zvyšok (dajme tomu 400 exabajtov, teda necelého pol zettabajtu). Je jasné, že niekto pri yattabajtových odhadoch pustil uzdu fantázii až príliš, pretože by šlo o viac ako tisícročnú diskovú produkciu. Ešte zábavnejšie pôsobili neskoršie „spresnenia“, že dátové centrum NSA zrejme teda bude mať kapacitu niekde medzi exabajtom až yottabajtom dát. To je ako by niekto povedal, že hmotnosť jeho manželky sa pohybuje niekde medzi 1 kg až 1000 ton.

Pokroky v konštrukcii a hon za vyššou efektivitou

Ako môžete vidieť na obrázkoch, konštrukcie dátových centier majú mnohé špecifické prvky. V drvivej väčšine prípadov ide o obrovské budovy pripomínajúce veľké skladiská, na ktorých je však vidieť pridruženie špecifických chladiacich systémov. Vo vnútri dátových centier sa typicky stretnete s dlhými radmi serverových skríň. Jednotlivé servery pozostávajú neprekvapivo zo základnej dosky, procesora, RAM a diskov, pričom sú umiestnené v horizontálnych rackoch, teda akýchsi kovových zásuvkách, ktoré sa zasúvajú do serverových skríň, čo umožňuje ich ľahkú výmenu a údržbu. Do dátového centra sa vháňa schladený vzduch (nie však príliš, pretože sa tu pohybuje aj personál), ktorý malé vetráčiky serverov nasávajú do seba a chladia tak jednotlivé komponenty.

Dve rady skríň sú postavené obvykle chrbtom k sebe, pričom je medzi nimi úzky priestor, kde sa zohriaty vzduch zo serverov vyfukuje a odvodným tunelom putuje von. Stačia pri tom malé otáčky ventilátorov, pretože prúdeniu pomáha rozdiel v tlaku. Prísun chladného vzduchu aj v teplých dňoch sprostredkováva chladiaca sústava. Nejde však o energeticky nákladnú klimatizáciu ako je tomu v bežných budovách.

Ide o špeciálne navrhnuté vodné chladiace systémy. Z tohto dôvodu sa dátové centrá stavajú v blízkosti dostatočne veľkého vodného zdroja. Vzduch prechádza pri chladení cez zariadenie pripomínajúce plot, ktorý pozostáva z rozstrekovačov, ktoré zaplnia priestor veľmi malými kvapkami vody, prakticky v podobe hmly. Táto studená hmla prúdiaci vzduch ochladzuje, pričom ten po prefiltrovaní a odvlhčení vchádza do serverovej časti. Prirodzene, existujú aj iné systémy chladenia, príkladom bolo dátové centrum Telekomu, ktoré sme v TOUCHIT už popisovali.

Bližší pohľad na chladiace konštrukcie dátových centier SUPERNAP

Bližší pohľad na chladiace konštrukcie dátových centier SUPERNAP

Ako sme už uviedli, dátové centrum je energeticky veľmi náročná budova, ktorá spotrebováva niekoľko desiatok MW. Veľké výkyvy alebo strata napájania je katastrofou, s ktorou sa musí pri návrhu dátového centra počítať. Výpadok totiž môže spôsobiť stratu dát a poškodenie zariadení. Servery sú teda obvykle napojené na batérie, pričom sa dáva prednosť jednoduchšiemu systému, pri ktorom ma batériu každá dvojica serverových skríň (75 kW).

Batéria slúži ako UPS systém, ktorý pri výpadku zaručí napájanie serverov po dobu niekoľkých desiatok sekúnd. Alternatívou je zotrvačníkové riešenie, pri ktorom sa drží sústava veľkých a ťažkých kotúčov vo veľmi vysokých otáčkach, ktoré svojím točením pri výpadku energie zhruba na 20 sekúnd dodávku zabezpečia. Tieto niekoľko desiatok sekúnd trvajúce zálohy slúžia na to, aby sa stihli naštartovať dieselové motory motor-generátora, ktoré následne zabezpečia produkciu elektriny až dovtedy, kým sa prevádzka zo siete neobnoví.

Na budove dátového centra alebo v jej tesnej blízkosti je tak možné vidieť mnoho špecifických znakov. V rámci chladenia ide o bočné veľké nasávače vzduchu, prilepené na budovu a v rámci energetickej zálohy zas vidieť rozsiahlu zbierku generátorov s veľkými palivovými nádržami (motory však môžu byť aj v budove). Nechýbajú ani veľké nádrže na vodu. Všetky tieto prvky si všimnite aj na obrázkoch, vďaka čomu môžete pomerne bezpečne rozpoznať dátové centrá aj na iných, napríklad satelitných fotografiách.

Servery v dátovom centre Microsoftu v Chicagu

Servery v dátovom centre Microsoftu v Chicagu

Google, Facebook, Microsoft a ďalšie spoločnosti neprestajne hľadajú cesty, ako dátové centrá viac zefektívniť. Nejde pri tom len o to, že ich stavajú tam, kde je lacný pozemok, lacná elektrina a prístup k vode zdarma. Ide zároveň aj o čo najefektívnejší manažment, údržbu a takisto čo najrýchlejšiu a najlacnejšiu stavbu. Mnohé dátové centrá napríklad namiesto klasických radov serverových skríň pozostávajú z prepravných kontajnerov, ktoré sú od podlahy po strop plné serverov.

V takomto modulárnom dátovom centre sa kontajnery skrátka len postavia vedľa seba a na seba, vďaka čomu sú ľahko kompletne privážané alebo odvážané. Kontajner je sebestačný z hľadiska zálohy napájania, rozvodov aj chladenia. V dátovom centre sa skrátka len napojí na vodný, elektrický a dátový rozvod a je pripravený na prevádzku.

Firmy pri tom často dbajú na to, aby ich dátové centrá nezaťažovali životné prostredie a volia lokality, kde je dostupná energia produkovaná z obnoviteľných zdrojov, pričom ide najmä o hydroelektrárne. Keďže pozemky najväčších dátových centier sú často ďaleko od iných stavieb, je možné v prípade potreby dobudovať v blízkosti aj doplnkové solárne alebo veterné elektrárne, pomáhajúce znižovať odber energie od externých dodávateľov. Dátové centrum pravdaže nevypúšťa žiadne splodiny, ale len zohriaty vzduch (výnimkou je výpadok prúdu, keď sú v prevádzke dieselové generátory).

Farebné potrubie rozvádzajúce vodu v dátovom centre Googlu v meste Dalles v štáte Oregon. Modré vedú studenú vodu do serverovne, červené zohriatu vodu z nej. Zelené a žlté vedú vodu z vodného zdroja

Farebné potrubie rozvádzajúce vodu v dátovom centre Googlu v meste Dalles v štáte Oregon. Modré vedú studenú vodu do serverovne, červené zohriatu vodu z nej. Zelené a žlté vedú vodu z vodného zdroja

Jedným z parametrov, za ktorým sa ženú všetci prevádzkovatelia a zostavovatelia dátových centier je tzv. Indikátor energetickej efektivity. Ide o číslo vyjadrujúce, koľko spotrebovanej energie dátového centra ide na samotné IT vybavenie a koľko na pridružené systémy v podobe obslužných mechanizmov ako je chladenie (napr. pumpovanie vody), osvetlenie a podobne. Tento parameter je označovaný skratkou PUE, z anglického Power Usage Effectiveness. Ideálna hodnota indikátora je 1,0, čo by značilo, že všetku energiu spotrebovávajú len počítače.

Čím viac sa teda dátové centrum k tejto hodnote priblíži, tým lepšie. Na začiatku tohto storočia mnohé dátové centrá dosahovali PUE s hodnotou 2,0, čo znamenalo, že obslužné systémy dátového centra spotrebovávali toľko energie, ako servery samotné. S postupným vývojom bol však dosiahnutý obrovský pokrok a na konci prvej dekády sa začali PUE lídrov v tomto odbore pohybovať hlboko pod 1,5.

Len samotné YouTube bude na konci tohto roku potrebovať minimálne o 584 petabajtov, teda o pol exabajtu priestoru viac, než na jeho začiatku
Veľkým priekopníkom je v tomto smere Google, ktorý už v roku 2008 dosahoval priemerného PUE 1,22 počítaného na všetkých dátových centrách. Google svoje hodnoty PUE pravidelne publikuje a chváli sa nimi, pričom mu slúži ku cti, že publikuje kompletný priemer všetkých svojich dátových centier dohromady a za celý rok. Mnohé iné spoločnosti sa totiž chvália dobrým PUE, ktoré však dosahujú len na svojom najnovšom dátovom centre, a to dokonca len v chladných mesiacoch. Google už v roku 2011 dosahoval na najnovších dátových centrách PUE 1,11 a najhorších 1,20, čo ho dostalo pod priemer 1,18. V zlepšovaní pri tom tak ako iné firmy stále pokračuje a dnes je jeho PUE 1,12 v rámci celého priemeru. Upozorňuje pri tom, že ak by použil menej striktné hodnotenie, ako to robí často konkurencia, mohol by na niektorých dátových centrách ohlasovať aj 1,06.

Serverové skrine v dátovom centre Facebooku v meste Prineville, v americkom štáte Oregon

Serverové skrine v dátovom centre Facebooku v meste Prineville, v americkom štáte Oregon

Úsporu je však možné dosiahnuť aj v rámci serverovej časti, pričom nejde len o výmenu hardvéru za novší a úspornejší. V júni tohto roku Google ohlásil, že pomocou svojho systému umelej inteligencie DeepMind sa mu podarilo odhaliť efektívnejšie metódy na energetickú správu, ktoré pomôžu zredukovať spotrebu jeho dátových centier o masívnych 15 %.

Detaily o tom, ako a kde presne k úspore došlo sú tajomstvom, v základe je ale úspora založená na veľmi úspešnom predpovedaní budúcej energetickej záťaže. Ide o určenie, kedy a ako veľmi je ktorá časť systému vyťažená, čo závisí napríklad aj od toho, ako ľudia v rozličných častiach sveta jednotlivé služby Googlu používajú. Základné opakujúce sa vzory si všimne každý, ale problém má množstvo premenných, ktoré sa vyznačujú drobnými odchýlkami. Systém umelej inteligencie dokáže analyzovať obrovské množstvo dát a nájsť drobné indikácie a vzory, ktoré by si človek nikdy nebol schopný všimnúť. Výsledkom je komplexný mechanizmus manažmentu, ktorý dosiahol úspory až 15 %.

Na vodu aj pod vodu

Experimentuje sa neprestajne aj celkom novými koncepciami dátových centier. Jedným zo zaujímavých riešení, ktorým sa zaoberalo už aspoň v rámci teoretických projektov viac spoločností, je umiestnenie dátového centra na hladinu mora či oceánu. Zhruba polovica ľudí na Zemi žije do vzdialenosti 200 km od pobrežia, pričom v mnohých lokalitách je nevýhodné stavať dátové centrá napríklad z dôvodu nedostatku priestoru, alebo vysokej ceny pozemkov. Spoločnosť Nautilus Data Technology sa na konci minulého roku podujala k prvej skúške dátového centra na lodi. Loď kotví pri pobreží San Francisca, kde je napojená na elektrický systém a optické káble.

Kalifornia, ktorá je nezriedkavo sužovaná veľkým suchom, nie je pre dátové centrá príliš vhodná a umiestnenie jedného na Tichý oceán, teda na prakticky nekonečný zdroj dostatočne chladnej vody, je veľmi lákavé. Test bol vykonaný zatiaľ len s niekoľkými stovkami serverov s celkovou spotrebou 32 kW, pričom bolo dosiahnuté PUE 1,045. Po tomto úspechu chce spoločnosť pokračovať v rozširovaní prototypu a pridávaní serverov na palubu až do 8 MW. Ak všetko dobre dopadne, v budúcnosti by firma chcela používať repasované stavebné a vojenské prepravné lode, na ktorých by dátové centrá mohla posielať hotové k zákazníkom na pobrežia v iných častiach sveta, ako napríklad v Európe a Ázii.

Malé experimentálne podvodné dátové centrum Microsoftu s 300 servermi

Malé experimentálne podvodné dátové centrum Microsoftu s 300 servermi

Hladina však v žiadnom prípade nie je hranica a existujú aj omnoho odvážnejšie projekty. Na začiatku tohto roku dokončil Microsoft prvú testovaciu fázu nového experimentálneho riešenia dátového centra, budovaného pod vodou. Ide o projekt Natick, o ktorý sa stará laboratórium Microsoft Research, respektíve jeho časť NExT (New Experiences and Technologies).

Experiment trval 105 dní, pričom bol použitý jeden valcový kontajner, obsahujúci 300 serverov. Vnútri tohto kovového valca boli rozvádzače tepla napojené na steny, pričom namiesto klasického ovzdušia bol kontajner natlakovaný dusíkom, pre lepší prenos tepla smerom k stenám a rozvádzačom. Kontajner bol potopený pri kalifornskom pobreží, pričom bol káblami napojený na optickú a elektrickú sieť (27 kW).

Účelom takéhoto riešenia je prakticky zlikvidovanie nákladov na prevádzku chladiacich systémov. O všetko sa postará more a jeho prúdy. Experiment dopadol veľmi úspešne a Microsoft behom trojmesačnej doby dokonca na tomto miniatúrnom centre prevádzkoval aj reálne dáta zo svojich on-line služieb.

Vylovené malé dátové centrum je v súčasnosti podrobne skúmané, pričom sa analyzuje poškodenie a vplyv morskej vody na prevádzku. Sledovaný bol takisto aj vplyv samotného kontajnera na okolie a životné prostredie v zálive. Potenciálne veľké dátové centrum bude nesporne produkovať značné množstvo tepla a hluku a tento faktor preto treba sledovať.

Na začiatku tohto roku dokončil Microsoft prvú testovaciu fázu nového experimentálneho riešenia dátového centra, budovaného pod vodou
Pri analýze kontajnera sa ale ukázalo, že všetok hluk zanikol v okolitom hluku rýb a kreviet, ktoré povrch kontajnera začali obývať. Pár milimetrov od kontajnera už takisto nebolo možné detegovať ani žiadne zvýšenie teploty vody. Konštruktéri sa pravdaže najviac obávali priesaku a kontajner bol vybavený stovkou rôznych senzorov na meranie vlhkosti tlaku a takisto pohybu, spôsobeného morskými prúdmi.

Keďže experiment dopadol úspešne, ďalším krokom bude v budúcom roku prevádzka trojnásobne až štvornásobne väčšieho systému, ponoreného v inej lokalite, pričom do úvahy prichádza Florida alebo západné pobrežie Európy. Toto riešenie už navyše bude vybavené turbínami, ktoré budú použité na generovanie elektrickej energie z okolitého vodného prúdu.

microsoft-udc_nowat

Odhalené útroby podvodného dátového centra

Dátové centrum, ktoré by bolo chladené a takisto napájané zadarmo je veľkým snom všetkých spoločností. Elektrina by sa aspoň sčasti generovala rovno na mieste prakticky zadarmo, chladenie by bolo súčasťou lokality a takisto by sa neriešil ani žiadny problém s drahým pozemkom. Dátové centrum by totiž mohlo byť na dne mora pár kilometrov od pobrežia, kde nikomu nezavadzia. Microsoft navyše verí, že by potenciálne bolo možné moduly takéhoto dátového centra vyrábať sériovo a rýchlo a vytvorenie dátového centra by sa mohlo skrátiť až na 90 dní, čo je oproti v súčasnosti štandardným dvom rokom obrovský skok.

Existujú pravdaže aj negatíva. Cena takýchto modulov je z dôvodu nutnosti precízneho tesnenia veľká, čím ušetrené náklady môžu rýchlo miznúť. To sa však s postupným vývojom môže zmeniť. Do takýchto dátových centier nie je takisto možné rýchlo poslať údržbu. Microsoft preto preskúmava rôzne riešenia, ktoré by mohli vydržať pracovať bez údržby až päť rokov. Potenciálne by pri zlyhaní disku alebo celého servera mohol jeho úlohu prevziať aj nejaký iný server, pričom dostatočným prísunom nových modulov by prišiel do obehu aj dostatočne veľký počet nových serverov. Ak by nejaký modul obsahoval už príliš veľa chybného hardvéru, bolo by ho možné vyloviť a údržbu vykonať napríklad na lodi, ktorá bude privážať ďalšie moduly. Všetko je však v týchto projektoch len v plienkach a aspoň zatiaľ ide skutočne len o experimenty.

Každopádne sme zvedaví, čo nám všetko budúcnosť naozaj prinesie. Dátové požiadavky totiž neustále a v rýchlom tempe narastajú.