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攝影/黃郁芸

微軟今日(26日)在臺宣布多項重磅消息,Azure資料中心即將落地臺灣,正式將臺灣納入微軟全球超過60個資料中心區域的版圖,並且,也將在臺設立Azure雲端硬體與基礎設施建設團隊,設計適用AI、物聯網與邊緣運算解決方案的雲端軟硬體基礎建設,提供微軟全球資料中心使用。

微軟除了將於臺灣雲端區域提供Azure服務,還將開放Microsoft 365、Dynamics 365和Power Platform等服務。儘管,微軟沒有進一步揭露太多資料中心的建置規格,還有投資規畫的細節,不過,微軟Azure技術長Mark Russinovich在9月時,曾回顧自家資料中心技術逾30年來的發展歷程,並揭露最新一代(第八代)微軟資料中心的設計。

過去1年多來,微軟在全球已宣布了10個Region(區域級)雲端資料中心的建置計畫,如今,再增加一個雲端區域落腳臺灣,而最新一代微軟資料中心的設計,即是以快速部署為重點,就是為了要滿足自家資料中心大暴增的需求。

微軟第八代資料中心以前一代資料中心Ballard為基礎,聚焦在優化部署上的設計,採預先部署模組化結構的方式,最小建置單位(Tranche)為120萬瓦,要來縮短資料中心建置時間,還有縮小資料中心的空間大小,而資料中心的電力使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)為1.15到1.18之間,提供5個9的可用性。第八代資料中心的部分設計,也可望成為未來Azure臺灣資料中心的建置規格。

微軟發展資料中心,至今已展開第9代資料中心的建置工程。微軟第一代資料中心屬主機代管(Colocation)模式,時間點落於1989年至2005年之間。在這個時期,微軟將各種類型的離散伺服器部署到,經機械冷卻的託管設施中,而資料中心是在低溫下運作,可提供5個9的可用性。

Mark Russinovich指出,這樣的託管運作方式並不注重效率,因此資料中心PUE為2.0或甚至更高,每臺伺服器會獲得過剩的電力,但,他也提到,這樣的資料中心電力使用效率其實與現今大多數企業面對的情況,相差不遠,因為多數企業仍繼續採托管的方式,運行伺服器。

開始發展雲服務,資料中心發展重點轉為如何在部署大規模雲服務時,提高效率

跨過千禧年後,在2000年至2009年期間,微軟開始一步步跨入雲服務領域,因此,其資料中心的發展重點開始發生轉變,轉而聚焦於部署大規模雲端服務時,如何提高效率。

2007年時,微軟正式發展第二代資料中心,伺服器的部署密度是這一代資料中心的發展重點。微軟會預先配置機櫃,並在機櫃中配置高密度的伺服器,再部署它們進資料中心,而較高的伺服器密度也使得資料中心PUE降至1.5到1.8之間。資料中心的可用性則維持在5個9。

時隔2年,2009年時,微軟嘗試利用貨櫃來設計第三代資料中心,展開第三階段的資料中心發展歷程。微軟將資料中心所需的設備都裝進貨櫃,試圖用不同方式控制熱度,進而降低PUE,而第一個以貨櫃打造的資料中心,就落腳在美國芝加哥。這個時期建置的微軟資料中心PUE,落在1.4到1.6之間。

然而,Mark Russinovich表示,長期維護利用貨櫃打造的資料中心後,他們發現該類型資料中心的維護成本比採ITPAC(IT Pre-Assembled Component)方式打造的資料中心高昂。

因此微軟從2012年開始,決定不再使用貨櫃打造資料中心,由ITPAC方法取而代之。ITPAC是指微軟為特定類型伺服器,預先在資料中心的數個區域,部署網路電纜等設備,接著,只要放置具有機櫃、伺服器、控制面板等設備的模組,即可使用Hyper-V 等進行配置。

ITPAC成為微軟第四代資料中心的建置方式,這一代資料中心聚焦模組化發展。同時,微軟開始發展絕熱冷卻機制,利用資料中心外的室外環境溫度,來降低冷卻成本,並且在較高溫度下,仍可執行伺服器,而PUE降至1.1到1.3之間。

2015年時,微軟邁向發展超大規模資料中心,為第五代資料中心。這個時期,微軟專注於如何快速建置資料中心,來確保設施可以擴充,滿足超大規模的需求。第五代資料中心由4個具獨立電源、冷卻系統和網路的800萬瓦託管設施所組成,因此,每個設施都可以用作為獨立的可用區域,而PUE降為1.17到1.25之間。

2017年起,不再建置3,200萬瓦大型資料中心,轉而建立較小尺寸的設施

接著,微軟在2017年時,進一步發展第六代資料中心,將其定位為可擴充的形態。微軟不再建置由4個獨立託管設施組成的3,200萬瓦大型資料中心,轉而建立較小尺寸的設施,且可透過設施間的相互連接,打造一個大規模的資料中心配置。Mark Russinovich表示,這樣的新資料中心設計在部署上,更具擴充性和靈活性,PUE則降為1.17到1.19之間。

隔年,微軟再發布名為Ballard的第七代資料中心,聚焦簡化電力系統的設計,並增加該系統對彈性容量的支援,意謂著可過度配置資料中心電力。Mark Russinovich表示,需搭配使用智能系統,來監控電力的使用狀況,並壓制耗能高的工作負載,以確保即使該類工作負載利用了許多CPU,也不會造成機房斷電。這個階段建置的資料中心PUE則為1.15到1.18之間。

最新一代資料中心以快速部署為設計重點,因應自家資料中心大暴增的建置需求

微軟今年再優化Ballard設計,建立該設計的快速部署版本,預先部署模組化結構,為第八代資料中心。與原先的設計相比,新一代資料中心可在更短時間內完成建置,所需佔用的空間也較小。但,Mark Russinovich指出,這個能以極快速度部署新雲端區域的作法,也衍生了一些額外的建置成本。

如今,微軟已投入下一代資料中心的研發工程,更設立了將資料中心PUE降為1.07或甚至更小的目標。為達此目標,微軟研究院與Azure兩大部門從2018年開始聯手,啟動名為Natick的水下資料中心實驗計畫,將裝載864臺伺服器,大小與貨櫃相近的資料中心,沉下約35公尺深的蘇格蘭海底。

Mark Russinovich表示,水下資料中心可利用周圍的水溫進行冷卻,意味著可將PUE降低至陸地資料中心無法達到的水準,且處於水下,能避免颶風、地震等天災的威脅。

微軟於今年9月也宣告該計畫已告一段落,已打撈沉在蘇格蘭海底兩年的資料中心上岸。經過兩年的監控,研究人員發現,水下資料中心的故障率為地面資料中心的八分之一,且水下資料中心在維護上雖相較地面不易,但,整體成本與一般陸地資料中心相近,甚至更低。

Natick計畫團隊已將海底資料中心艙內空氣及部份零件、伺服器送至總部進行檢驗,來獲得更具體的實驗結果,而Azure團隊將持續關注檢驗,來評估未來其是否具商用可行性。

微軟從2010年開始,正式推出公有雲服務Azure,時至今日已屆滿10年,如今,在公有雲市場採用率排名上,Azure穩居第二,緊追在龍頭AWS之後,且彼此間差距也有縮小的態勢。目前微軟官方公布的全球雲端資料中心區域共有66個,其中11個雲端區域含臺灣在內,尚未完成興建。文⊙黃郁芸


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