Trung tâm dữ liệu đối mặt với khủng hoảng khí hậu

Khi nhiệt độ kỷ lục tấn công Anh vào cuối tháng 7, trung tâm dữ liệu của Google Cloud tại Luân Đôn bị ngừng hoạt động một ngày vì sự cố làm lạnh. Ảnh hưởng không chỉ đến khu vực gần trung tâm: Địa điểm cụ thể này phục vụ khách hàng tại Mỹ và khu vực Thái Bình Dương, với sự cố hạn chế quyền truy cập vào các dịch vụ quan trọng của Google trong vài giờ. Trung tâm dữ liệu dựa trên đám mây của Oracle tại thủ đô cũng bị ảnh hưởng bởi đợt nắng nóng, gây ra sự cố cho khách hàng Mỹ. Oracle đổ lỗi cho “nhiệt độ bất thường” là nguyên nhân gây cắt điện.

Văn phòng dự báo thời tiết của Vương quốc Anh cho biết rằng cú nóng kỷ lục là dấu hiệu của những điều sắp xảy ra, điều này có nghĩa là trung tâm dữ liệu cần chuẩn bị cho một bình thường mới.

Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) cho biết có 93% khả năng một năm từ nay đến 2026 sẽ là năm nóng nhất từ trước đến nay. Và đó không phải là một sự kiện đơn lẻ. “Miễn là chúng ta tiếp tục phát thải khí nhà kính, nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng,” Petteri Taalas, Tổng thư ký WMO nói. “Và cùng với đó, đại dương của chúng ta sẽ tiếp tục trở nên ấm hơn và axit hóa hơn, băng và tuyết sẽ tiếp tục tan chảy, mực nước biển sẽ tiếp tục tăng, và thời tiết của chúng ta sẽ trở nên khắc nghiệt hơn.”

Sự thay đổi thời tiết đó sẽ ảnh hưởng đến tất cả cơ sở hạ tầng do con người tạo ra—bao gồm cả các trung tâm dữ liệu giữ cho kiến thức toàn cầu của hành tinh chúng ta trực tuyến.

Câu hỏi là liệu họ đã chuẩn bị sẵn sàng hay không. “Từ quan điểm của tôi, có vấn đề với kho dữ liệu hiện có đã được xây dựng ở Vương quốc Anh và châu Âu,” Simon Harris, trưởng nhóm cơ sở hạ tầng quan trọng tại công ty tư vấn trung tâm dữ liệu Business Critical Solutions nói. Nhưng vấn đề không dừng lại ở đó. Theo một cuộc khảo sát của Viện Uptime, một cơ quan tiêu chuẩn dịch vụ kỹ thuật số, 45% trung tâm dữ liệu ở Mỹ đã trải qua một biến cố thời tiết cực đoan đe dọa khả năng hoạt động của họ.

Hệ thống làm mát trung tâm dữ liệu được xây dựng thông qua một quá trình phức tạp, đa giai đoạn,” Sophia Flucker, giám đốc tại công ty tư vấn trung tâm dữ liệu tại Anh, Operational Intelligence nói. Điều này có thể bao gồm phân tích dữ liệu nhiệt độ từ một trạm thời tiết gần điểm xây dựng trung tâm dữ liệu.

Vấn đề là gì? Dữ liệu đó là lịch sử và thể hiện một thời kỳ khi nhiệt độ tại Vương quốc Anh chưa đạt tới 40 độ C. “Chúng ta đứng trên bờ vực của một biến đổi khí hậu,” Harris nói.

“Không lâu trước đây, chúng ta thiết kế hệ thống làm mát cho nhiệt độ ngoài trời tối đa là 32 độ,” Jon Healy, từ công ty tư vấn trung tâm dữ liệu Keysource ở Anh nói. “Họ vượt quá 8 độ so với thiết kế ban đầu.” Điều kiện thiết kế đang tăng cao hơn nhưng các công ty trung tâm dữ liệu và khách hàng của họ hoạt động với mục tiêu lợi nhuận. Dữ liệu từ công ty tư vấn Turner & Townsend cho thấy chi phí xây dựng trung tâm dữ liệu đã tăng ở gần như mọi thị trường trong những năm gần đây và các công ty xây dựng được khuyến khích giữ chi phí thấp.

“Nếu chúng ta chuyển từ 32 độ lên 42 độ, trời ơi,” Healy nói. “Bạn phải làm mọi thứ lớn hơn đáng kể để hỗ trợ cho phần rất nhỏ đó của năm” khi nhiệt độ tăng. “Phải làm điều đó cẩn thận.”

Các công ty thiết kế trung tâm dữ liệu bắt đầu coi thông tin thời tiết lịch sử đã lỗi thời và bắt đầu sử dụng nhiệt độ tương lai được dự đoán, Flucker nói. “Thay vì nghĩ rằng điểm cực của tôi là 35 độ, họ đang dự đoán rằng có thể là 37 hoặc 38 độ,” cô nói. “Nhưng tất nhiên, điều đó chỉ tốt khi chúng ta dự đoán tương lai được tốt như thế nào.”

Flucker lưu ý rằng trung tâm dữ liệu hiếm khi hoạt động ở công suất đầy đủ—mặc dù nghiên cứu của Cushman & Wakefield cho thấy có tám thị trường trung tâm dữ liệu trên toàn cầu trong 55 thị trường được khảo sát hoạt động ở công suất 95% hoặc cao hơn—và hiện tại, họ chỉ căng thẳng ở nhiệt độ cao nhất trong một số ngày nhỏ trong năm. Trung tâm dữ liệu không hoạt động ở công suất 100% có thể chịu đựng tốt hơn với nhiệt độ bên ngoài cao vì rủi ro hỏng hóc thiết bị ít có khả năng ảnh hưởng toàn diện đến hiệu suất. Nhưng điều đó hầu như chắc chắn sẽ thay đổi khi khẩn cấp khí hậu bắt đầu thay đổi vĩnh viễn nhiệt độ môi trường của chúng ta và ranh giới sai số càng hẹp đi.

Hội Kỹ sư Sưởi Ấm, Làm Lạnh và Điều Hòa Không Khí Mỹ (ASHRAE) đã phát triển hướng dẫn nhiệt độ hoạt động cho thiết bị xử lý dữ liệu, như các máy chủ quan trọng trong trung tâm dữ liệu. Các giới hạn gợi ý không khí được thông qua trung tâm dữ liệu không nhiều hơn 27 độ Celsius—mặc dù có các phạm vi cho phép vượt quá. “Thế giới không dừng lại,” Flucker nói. “Tất cả các thiết bị này được bảo hành lên đến 32 độ Celsius.” Nhưng với việc nhiệt độ tiếp tục tăng, trung tâm dữ liệu cần phải thay đổi.

“Có một số lượng lớn đáng ngạc nhiên các trang trung tâm dữ liệu cũ được xây dựng bởi các ngân hàng và công ty dịch vụ tài chính cần được cập nhật và cải tiến,” Harris nói. Như một phần của việc xem xét lại đó, Harris khuyên các công ty nên xem xét các tiêu chí thiết kế có thể đối phó với biến đổi khí hậu, thay vì chỉ tập trung vào việc giảm thiểu tác động của nó. “Sẽ có các máy làm lạnh lớn hơn, máy với bộ làm lạnh lớn hơn và nhìn vào các máy sử dụng làm lạnh bằng hơi để đạt được các tiêu chí hiệu suất cần thiết để đảm bảo rằng vào những ngày đó mọi thứ vẫn ổn định,” ông nói.

Các công ty đang thử nghiệm một số cách không thông thường để giải quyết những thách thức này: Từ năm 2018 đến 2020, Microsoft đã triển khai Dự án Natick, đặt một trung tâm dữ liệu 117 feet dưới biển ngoài khơi Scotland để cách nhiệt nó khỏi biến đổi nhiệt độ, cùng với những điều khác. Harris nói rằng việc xây dựng trung tâm dữ liệu ở các vùng miền ngày càng bắc có thể là một cách để tránh nhiệt độ—bằng cách cố gắng tránh nó—nhưng điều này đi kèm với những vấn đề riêng của nó. “Các nhà phát triển sẽ tranh giành nhau trong một vũng nước ngày càng ít ỏi của các địa điểm tiềm năng,” ông nói, một thách thức khi tính toán cạnh tranh đặt trung tâm dữ liệu gần hơn với điểm mà dữ liệu được tiêu thụ, thường là ở các khu vực nóng, đô thị.

 Công nghệ làm mát bằng chất lỏng mang lại một giải pháp thực tế hơn. Hiện nay, trung tâm dữ liệu đang ở trong một thời đại của làm mát bằng không khí, nhưng làm mát bằng chất lỏng—nơi chất lỏng được truyền qua thiết bị, chuyển nhiệt và tiêu thụ nhiệt—có thể là một cách tốt hơn để giữ nhiệt độ ổn định. Tuy nhiên, nó chưa được sử dụng rộng rãi vì yêu cầu kiến thức kết hợp về làm mát và thiết bị IT. “Hiện nay, đó là hai thế giới rất riêng biệt,” Flucker nói. “Chắc chắn có một số sự lo ngại về việc thay đổi lớn như vậy trong cách chúng ta làm việc.”

Nhưng điều đó có thể là cần thiết—không chỉ vì nó tạo ra một chuỗi tích cực. Bên ngoài thiết bị IT chính, người tiêu thụ năng lượng lớn tiếp theo trong trung tâm dữ liệu là thiết bị được sử dụng để làm mát nó. “Nếu chúng ta có thể chuyển sang cách làm việc truyền thống khác,” Flucker nói, “đó là ngăn chặn biến đổi khí hậu từ đầu.”