节约高效的水上数据中心

Nautilus公司是一家致力构建水上数据中心的初创公司，其水上数据中心设计是一个新颖的理念。谷歌公司于2007年提出了申请专利的这一想法，并成为了当时的头条新闻。而微软公司去年测试的海底数据中心也得到了业界的关注。

Nautilus公司在加利福尼亚州建设的数据驳船的示意图

Arnold Magcale是Nautilus数据技术公司的创始人兼首席技术官。据他介绍，Nautilus公司的水上数据中心设计理念主要通过采用河流，湖泊和海洋的冷却水冷却数据中心服务器，以降低冷却成本。该公司在美国前海军一个造船厂马雷岛正在将一艘驳船改造成浮动的水上数据中心。而这艘驳船长度超过230英尺，宽为55英尺，并将承载创新技术的水上数据中心。

Nautilus公司表示，目前已接到了一些客户订单，并计划在今年晚些时候将其建造的设施开通运营。该公司表示，这个电力容量为6兆瓦的浮动数据中心将比传统的陆基数据中心设施成本更低，并且更高效。

业界专家对于水上数据中心是一种技术的辉煌还是疯狂展开了争论。专家认为其主要的好处是通过使用水来冷却IT设备来削减电力成本。但有一些缺点，许多客户考虑到安全性，可能不愿意将昂贵的IT设备部署在水面上。

水冷设计

Nautilus公司团队表示，他们比以往任何时候都坚信采用这种方法可以创建成本更低，更高效的数据中心。但是，该公司的市场发展就像驳船的速度一样发展较慢。

据行业媒体报道，Nautilus公司将其概念推向市场已经近两年了。当时，该公司将其技术定位为应对加利福尼亚干旱危机的数据中心节能理想解决方案，并预测其水上数据中心将在2015年底前开通运营。

“这是一个新鲜事物和技术，因此我们需要一些时间来完成。”Magcale表示该公司需要更多的时间来完成海事工程。

加利福尼亚州的干旱已经结束，新的水上数据中心预计交付日期为2017年12月。而在此期间业界也发生了许多事情，其中包括微软公司宣布测试一个在海底30英尺的水下数据中心的工作原型。

Nautilus公司团队表示，微软公司Natick项目的实施验证了其核心思想，即采用大量的水来为数据中心提供冷却。通过使用后门冷却技术，Nautilus公司表示所创建的水上数据中心可以支持更高的功率密度，使客户获得更多的数据中心处理能力。

水上数据中心设计

Nautilus公司发展的重点在纳帕河与圣巴勃罗湾之间的马雷岛半岛一家废弃的船厂，这个美国海军的造船厂于1996年关闭，但该地区目前正在重新开发为商业园区。

如今停泊在马雷岛的一艘驳船将成为Nautilus公司创建的第一个水上数据中心。这艘驳船由驳船厂商林德海运公司（LindMarine）经营的造船厂组装建造。在其附近是生产制造预制结构的设施，将构建Nautilus数据中心模块。林德干坞的大型起重机将模块吊装在驳船上以创建“数据甲板”。

Nautilus公司的浮动数据中心的机柜采用用ColdLogik后门热交换器技术

Nautilus公司在马雷岛建设了一个验证的概念数据中心，这个数据中心建于2015年，建一在一艘长100英尺的驳船上，并由雅各布工程和关键工程集团验证。其IT设备和机架由来自英国供应商ColdLogik公司提供的后端冷冻水机组进行冷却，可以支持每机架高达36千瓦的工作负载。

在Nautilus公司的多租户设计中，模块化数据厅可以部署服务器机柜。机电设备，其中包括UPS单元和冷却分配单元，位于驳船甲板下方的防水舱内。

其冷却系统具有两个独立的管道回路和一个热交换器。冷却水将通过入口处几英尺的入口进入，并被过滤以除去任何其他污染物，然后运送到热交换器。热交换器另一侧的淡水冷却回路将供给到机架后门冷却系统上。“这个是一个散热器，”Magcale说，“我们的数据中心漂浮在水面上，其冷却不会蒸发水，也不会排放温室气体。”

针对高密度工作负载

Magcale认为，冷却高功率密度机架的能力将成为Nautilus公司解决方案的强大卖点，同时也可以在传统的5kW机架旁部署高功率密度的30kW机架。Magcale表示，已经在32kW机架上采用了这个解决方案，目前该公司的团队正在测试每机架高达75kW的工作负载，甚至更高。

“现在的流行语是物联网互联万物。”他说。“人们的行为正在推动这一趋势发展。这将需要大量的计算，数据处理和存储。那时人们就会看到高功率密度机架将会大量应用。”

Magcale表示，通过消除传统数据中心冷水机组和冷却塔，可以减少组织的资本支出，这将为数据中心客户节省了30％的成本。在测试中，该系统运行的能源使用效率（PUE）值约为1.15.

冷却回路与热交换器相互作用，并使用水泵和文丘里效应来提高流量，并在管道内产生负压，这将降低IT设备损坏管道或软管管道泄漏的风险。Nautilus公司关键业务主管Byron Taylor表示，Nautilus公司与冷却设备制造商合作，在500kW，1兆瓦和2兆瓦的容量内建造配置起落架的冷却装置。

Nautilus公司部署在浮动驳船上的模块化数据中心的双层配置设计

进水系统使用镀铜和钛管道来减少海水对设备的腐蚀。Nautilus公司表示，目前已经与美国海军密切合作，解决了浮船上出现的湿度和冷凝问题。该公司还对冷却进行了化学处理。这样可以避免海洋微生物在热交换器内部生长。

驳船的一端设置进水口，而在另一端排放，以避免冷热混合。美国国家法规要求排放温度与入口温度相比不能高于4摄氏度。Taylor表示，Nautilus公司的设计已经达到了这个标准。而该公司由于确保水质与美国国家环保部门合作，这占用了该公司团队的大量时间和精力。

Magcale表示，满足环保最严格的要求将会获得长期效益。“从环境的角度来看，如果我们可以在加利福尼亚实施，也可以在全球各地实施。”

从转运砂石到承载数据

Nautilus公司的水上数据中心在这艘名为EliM的驳船上构建，这艘驳船之前主要的任务是从美国大陆向夏威夷运送沙子和砂石，可运送3500吨货物。为了改建成水上数据中心，Nautilus公司在船上浇注混凝土并重新构建一个新的甲板。而据Nautilus公司估计，满载的数据中心将不超过3200吨。

Nautilus公司业务发展副总裁Chad Romine说：“我们有企业和政府客户的承诺。而水上数据中心业务面临的一个关键问题是根据客户需求扩展和交付新库存的能力。

Nautilus公司的设计理念可以为处于快速增长期的数据中心服务提供商提供服务。如果这个创建成功，那么驳船的设计是否容易复制并扩大规模？Magcale说，目前有大量可用的驳船可以转换为数据中心。由于全球航运不景气，大量的驳船停储运，而航运商因此会就地销售和处理。

Romine表示，在某些情况下，浮动数据中心可以提供比陆地数据中心更快的开通优势。Romine说：“数据中心建设中，获得土地许可是其建设过程的一部分。我们现在可以量产这样的水上数据中心，因为造船商可以一次改造三艘这样的驳船。”