隨著基于云的計(jì)算和基于云的服務(wù)發(fā)展，需要提供數(shù)據(jù)中心以服務(wù)客戶(hù)端顧客。顧客想要快的速度(盡可能低的延遲)用于他們的云應(yīng)用。為了滿(mǎn)足顧客，未來(lái)的數(shù)據(jù)中心需要被定位為盡可能地靠近顧客群。同時(shí)，需要考慮隱私、安全、環(huán)境條件、房地產(chǎn)可用性、電力接入、電力成本等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明內(nèi)容被提供以簡(jiǎn)化的形式介紹在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的代表性概念的選集。本發(fā)明內(nèi)容不旨在標(biāo)識(shí)被要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在以限制被要求保護(hù)主題的范圍的任意方式被使用。

簡(jiǎn)而言之，這里描述的主題的各個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)方面是針對(duì)浸入冷卻流體中的數(shù)據(jù)中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心(例如，數(shù)據(jù)中心模塊)，冷卻流體可以是電介質(zhì)流體。容器包圍和密封冷卻流體以及數(shù)據(jù)中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心，并且熱量傳遞子系統(tǒng)冷卻冷卻流體以及數(shù)據(jù)中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心。

容器可以被浸沒(méi)在水中以提供水下數(shù)據(jù)中心。如果這樣，內(nèi)部流體也作用為均衡或充分地均衡水壓。

當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，從以下詳細(xì)的描述中其它優(yōu)點(diǎn)可以變得明顯。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明通過(guò)示例的方式被圖示并且不被限制在附圖中，在附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記指示相似的元件并且其中：

圖1是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心(例如，數(shù)據(jù)中心模塊)的示例表示，在中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心中電介質(zhì)流體被用于幫助冷卻數(shù)據(jù)中心部件。

圖2是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的浸沒(méi)的數(shù)據(jù)中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的示例表示，在中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心中其中的流體作用為均衡外部水壓。

圖3是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的冷卻流體如何可以被用于從數(shù)據(jù)中心或數(shù)據(jù)中心模塊傳遞出熱量的示例表示。

圖4和圖5是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的框圖，每個(gè)框圖表示電介質(zhì)流體如何可以被用于冷卻數(shù)據(jù)中心部件的示例。

圖6是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的模塊數(shù)據(jù)中心的示例表示，模塊數(shù)據(jù)中心具有斜切邊以支持其中的冷卻流體的密封以及諸如用于浸沒(méi)的強(qiáng)度。

圖7是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的包括可以被使用在將數(shù)據(jù)中心浸入冷卻流體中的示例步驟的流程圖。

圖8是表示這里描述的各個(gè)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面能夠被實(shí)現(xiàn)在其中的由循環(huán)氣體/容納的流體/計(jì)算設(shè)備冷卻的示例數(shù)據(jù)中心的框圖。

具體實(shí)施方式

這里描述的技術(shù)的各個(gè)方面通常是針對(duì)利用電介質(zhì)流體冷卻數(shù)據(jù)中心(通常是包括集中管理的計(jì)算資源和相關(guān)支持系統(tǒng)的設(shè)備)或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心(諸如與其它模塊一起提供數(shù)據(jù)中心的模塊部件)。在一個(gè)或多個(gè)方面，數(shù)據(jù)中心可以填充有流體，流體可以被循環(huán)用于冷卻目的。在備選方面，流體可以被應(yīng)用(噴灑或滴灑)于部件，然后部件使流體沸騰為蒸氣，蒸氣被冷卻還原為流體。

另外，數(shù)據(jù)中心可以被設(shè)計(jì)以被浸沒(méi)，例如在大洋底部或任意相似水體(諸如湖泊、河流、淹沒(méi)的從前的采石場(chǎng)等)的底部上。以這種方式，數(shù)據(jù)中心可以被部署相對(duì)靠近現(xiàn)有的或潛在的客戶(hù)，并且以利用益于環(huán)保的可持續(xù)電力以及利用由水提供的大規(guī)模散熱器的方式被定位。

如果數(shù)據(jù)中心被填充有流體，該流體將作用為均衡水壓，從而在不需要特別堅(jiān)固(厚金屬)外殼的情況下允許數(shù)據(jù)中心被浸沒(méi)在非常深的水中。作為結(jié)果，外殼可以由抗腐蝕的任意材料構(gòu)建并且可以具有其它期望的屬性，例如充當(dāng)好的熱量導(dǎo)體，諸如如果水壓未被(充分地)均衡將在較深的壓力下被壓碎的某些聚合物。通過(guò)在深水中定位數(shù)據(jù)中心(諸如將其錨定或下沉至大洋底部)，數(shù)據(jù)中心被外力中心分離或損壞的風(fēng)險(xiǎn)被顯著地減小。

應(yīng)當(dāng)理解，這里的任意示例是非限制的。例如，在一方面，被浸沒(méi)的數(shù)據(jù)中心是示例的，作為例如通過(guò)下沉數(shù)據(jù)中心到水底部上或水底部附近定位數(shù)據(jù)中心的概念。可以使用包括大洋、河床、海、湖泊、深池塘等的任意水體。然而，數(shù)據(jù)中心或其任意部分(例如，模塊)的浸沒(méi)，僅僅是使用這里描述的技術(shù)的一種方式。這樣，本發(fā)明不限于這里描述的任意特定實(shí)施例、方面、概念、結(jié)構(gòu)、功能或示例。更確切地說(shuō)，這里描述的任意實(shí)施例、方面、概念、結(jié)構(gòu)、功能或示例是非限制的，并且本發(fā)明可以以通常提供數(shù)據(jù)中心或計(jì)算中的益處和優(yōu)點(diǎn)的各種方式被使用。

如通常在圖1的示例實(shí)現(xiàn)中表示的，數(shù)據(jù)中心102(或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心，諸如可以耦合至其它模塊以增大數(shù)據(jù)中心容量的模塊)被放置在填充有電介質(zhì)流體的容器104中。流體可以被任意適合的熱量傳遞子系統(tǒng)106循環(huán)，例如，使用在閉環(huán)系統(tǒng)中的泵抽運(yùn)流體通過(guò)線圈等、通過(guò)在期望的溫度和壓力下(或在風(fēng)扇能夠移動(dòng)以及冷卻蒸氣的情況下)由熱量上升/流體蒸發(fā)導(dǎo)致的自然循環(huán)(例如，熱導(dǎo)管技術(shù))等來(lái)被循環(huán)。

容器104和熱量傳遞子系統(tǒng)106(的任意外部部分)被密封使得流體不能夠泄漏。應(yīng)當(dāng)注意，容器104表面也可以從數(shù)據(jù)中心傳遞出熱量，并且如果內(nèi)部循環(huán)足夠，可以不需要外部熱量傳遞子系統(tǒng)。盡管在一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)中將容器設(shè)計(jì)為被浸沒(méi)，但是如果需要，外部定位包括支持更換或維修的移動(dòng)部分的任意泵、風(fēng)扇等可能是令人期望的。

在名稱(chēng)為“浸沒(méi)數(shù)據(jù)中心”(代理卷號(hào)341559.01)的共同未決的專(zhuān)利申請(qǐng)中，至少部分地描述了浸沒(méi)容器的各種部署和其它方面，包括用于從水中獲得用于驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心的電力的方式。例如，可以使用波浪、潮汐和水流以從水中生成電力；還可以經(jīng)由瀑布和包括用于浸沒(méi)數(shù)據(jù)中心的風(fēng)力渦輪機(jī)提供電力。另外，如能夠被容易地理解的，從數(shù)據(jù)中心傳遞的熱量可以被用于生成一些電力。

圖2圖示冷卻流體如何還有助于容器204的壓力均衡的概念。因?yàn)榱黧w不能被(顯著地)壓縮，容器204不需要被設(shè)計(jì)用于出現(xiàn)在較深深度處的大量水壓(盡管數(shù)據(jù)中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心202的部件的設(shè)計(jì)將需要考慮容器的內(nèi)部壓力)。這允許針對(duì)海洋條件而易于密封的容器材料，海洋條件可以是在鹽水部署中高度腐蝕的。例如，聚合物可以被用于容器，或者作為在相對(duì)薄的金屬容器上的涂層，而不需要針對(duì)其強(qiáng)度的厚金屬。

通過(guò)提供非常有效的冷卻，電介質(zhì)流體實(shí)現(xiàn)了高密度服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)；作為熱量排出媒介，浸入流體的冷卻和傳導(dǎo)的效率比空氣的多20多倍。適合的電介質(zhì)流體容易在市場(chǎng)上買(mǎi)到。礦物油是一種這樣的流體，其在泄漏發(fā)生的情況下對(duì)環(huán)境不是特別有害。二氧化碳在可以在一些部署位置處存在的壓力和溫度下變成液體?？梢允褂锰峁┢谕麑傩缘牧黧w的混合物。

當(dāng)被浸沒(méi)時(shí)，浸入的冷卻流體和與外部海水溫度一致的散熱器可以被用來(lái)將容器內(nèi)部運(yùn)行的電氣部件保持在非常低和窄的操作范圍內(nèi)。如果需要，循環(huán)的速率可以被控制，然而因?yàn)橄鄬?duì)深的水在溫度上不會(huì)變化很多，熱量傳遞子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以使得：與空氣冷卻或在外部環(huán)境溫度能夠顯著變化的較淺深度處的冷卻相比，不需要或者至少不需要那么多循環(huán)控制。這將會(huì)改進(jìn)硬件可靠性并且在硬件操作效率的程度上。

如通常在圖3中所表示的，對(duì)于非浸沒(méi)部署，或者在相對(duì)淺的水中的部署，即使數(shù)據(jù)中心302本身未填充有流體，密封的數(shù)據(jù)中心302(例如，每個(gè)模塊)仍然可以通過(guò)循環(huán)其周?chē)牧黧w被冷卻。如果數(shù)據(jù)中心或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心302被密封在足夠堅(jiān)固的外殼內(nèi)，那么整個(gè)容器304可以被浸沒(méi)入越來(lái)越深的水中。盡管這很可能遠(yuǎn)不如將數(shù)據(jù)中心和其部件浸入在流體中有效率(例如，在容器尺寸、部件密度、循環(huán)速率等方面)，但是在圖3的示例中不需要在某些狀況下可能是要素的電介質(zhì)流體。

圖4和圖5示出其中流體冷卻可以以不同方式被使用的示例，即為以其液體狀態(tài)被應(yīng)用于部件440或550的電介質(zhì)流體，該電介質(zhì)流體諸如由噴灑器442(圖4)噴灑或由滴灑器552(從槽554中補(bǔ)充)滴灑到耦合于其中的微處理器或散熱器、或者例如任意部件組上。當(dāng)流體擊打部件440或550時(shí)，部件的熱量使液體蒸發(fā)。經(jīng)由容器404或504的經(jīng)冷卻的壁，蒸氣冷卻還原為液體，液體然后滴入收集器448或558中。如在圖4中噴灑器442可以從收集器448抽運(yùn)，或者如在圖5中可以使用泵556等來(lái)抽運(yùn)流體返回到槽554中。未被蒸發(fā)的任意流體(例如，擊打相對(duì)冷的部件的流體)簡(jiǎn)單地滴到收集器448或558中。注意，由于容器404或504的底部能夠充當(dāng)收集器，不需要使用實(shí)際流體收集器。

圖6圖示包括被布置在陣列中的數(shù)個(gè)(例如，5個(gè))數(shù)據(jù)中心模塊的數(shù)據(jù)中心660，諸如被部署在大洋底部上。在圖6的示例中，盡管模塊外殼被放入單獨(dú)的容器中是可行的，但是每個(gè)模塊的外殼充當(dāng)流體容器。每個(gè)模塊被連接至電力以及諸如光纖的通信媒介以用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)通信。注意，模塊中的任意或所有模塊可以彼此耦合用于在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的通信。

示例的模塊各自包括斜切邊，斜切邊通常提供更好的強(qiáng)度和密封屬性。

如這里所描述的，模塊可以被填充有電介質(zhì)流體并且被部署。模塊可以在水下被部署至其相當(dāng)安全的深度和/或位置(容器將不能夠在水下被打開(kāi)，至少不能容易地被打開(kāi))。

水也提供用于熱量從模塊部件到內(nèi)部流體并由此到周?chē)乃膫鲗?dǎo)式傳遞的散熱器。例如，熱導(dǎo)管技術(shù)或循環(huán)加熱環(huán)路可以被使用以通過(guò)被外部水在外部冷卻的散熱器線圈從硬件容納槽吸取熱量。以這種方式，冷卻系統(tǒng)將熱量從服務(wù)器排除至周?chē)w。在這些媒介中的熱量傳遞關(guān)于保持小的溫度上的變化(ΔT)是非常有效的，其能夠最小化對(duì)周?chē)鷳B(tài)系統(tǒng)的影響。

另外，對(duì)腐蝕污染敏感的數(shù)據(jù)中心部件被電介質(zhì)流體保護(hù)。事實(shí)上，由于來(lái)自空氣中的鹽和濕度，在海洋環(huán)境中的硬件具有高故障率。

關(guān)于構(gòu)建和部署，圖7是示出示例步驟的流程圖(注意，示例步驟中的至少一些示例步驟不需要按所示出的順序發(fā)生)。在圖7的示例中，可以是獨(dú)立模塊的容器被用作示例，然而應(yīng)當(dāng)理解，整個(gè)數(shù)據(jù)中心可以被容納在容器或模塊中，并且因此單個(gè)“模塊”可以充當(dāng)數(shù)據(jù)中心。事實(shí)上，在針對(duì)云服務(wù)的人口/需求不太大的情況下，單個(gè)模塊(如以傳統(tǒng)觀念想到的)可以足以服務(wù)區(qū)域。

步驟702表示安裝數(shù)據(jù)中心硬件部件。由于浸入式冷卻，通常地，這些部件可以在每個(gè)服務(wù)器/存儲(chǔ)單元內(nèi)并且相對(duì)于彼此被更加密集地布置。這允許數(shù)據(jù)中心是緊湊的并且有效的，(從防水的外殼的角度以及電介質(zhì)流體的體積的角度)這樣是具成本效益的，因?yàn)橥鈿ぴ酱蟛⑶宜枰牧黧w越多成本就越高。

步驟704密封除了電介質(zhì)流體入口(以及如果需要諸如在填充時(shí)用于允許空氣排出的任意氣體出口)的容器。然后容器可以在其被填充之前被運(yùn)輸至其部署點(diǎn)(步驟706)，例如，因此其是更輕的，意味著其能夠(至少更容易地)被漂浮以用于牽引/水部署等。

步驟708表示利用流體(其可以是在表面壓力和溫度下的氣體)填充容器并且密封入口/出口。例如，如果需要大量的流體，可以經(jīng)由槽來(lái)運(yùn)輸流體。在這時(shí)，(特別是如果在水中下沉數(shù)據(jù)中心，在執(zhí)行可能期望在部署前執(zhí)行的任意最終測(cè)試或檢查(步驟710)之后)，容器和其部件針對(duì)部署而準(zhǔn)備好。注意，例如如果在期望位置處的表面條件使得在那里填充容器困難，則在填充后移動(dòng)容器是可行的。

步驟712表示部署，部署包括將任意外部電纜附接至模塊，以及如果在水中，下沉容器。步驟714表示使用數(shù)據(jù)中心來(lái)服務(wù)用戶(hù)。注意，添加電介質(zhì)流體增大每個(gè)容器的重量，并且因此之前漂浮的容器現(xiàn)在可以能夠通過(guò)設(shè)計(jì)下沉至水中。多個(gè)容器可以被布置在平臺(tái)上，然后由容器的增加的重量協(xié)助與平臺(tái)一起被下沉。

流體填充的數(shù)據(jù)中心旨在(至少很大程度上)是無(wú)人操縱的。這對(duì)浸沒(méi)的數(shù)據(jù)中心尤其重要，浸沒(méi)的數(shù)據(jù)中心可能被定位為離岸很多(例如，二十四)英里并且在大洋底部上，并且因此維修可能是及其困難的。因此，該設(shè)計(jì)在于數(shù)據(jù)中心是“不可維修的”，其中的設(shè)備和硬件被期望在活動(dòng)使用期間不會(huì)發(fā)生故障。然而，隨著較舊的模塊被移除(例如，被分離以及被上浮以用于回收)，模塊的使用允許將新模塊輪轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)中心中。

示例數(shù)據(jù)中心環(huán)境

本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解這里描述的各種實(shí)施例和方法能夠與任意數(shù)量的硬件設(shè)備結(jié)合來(lái)被實(shí)現(xiàn)，任意數(shù)量的硬件設(shè)備可以被部署作為數(shù)據(jù)中心的一部分或其它計(jì)算環(huán)境，并且能夠被連接至任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。因此，該技術(shù)不限于傳統(tǒng)意義中的數(shù)據(jù)中心，但是可以被用于其中某個(gè)位置附近需要計(jì)算能力并且考慮散熱的任意情況中。

圖8示出被示例為具有樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例浸沒(méi)數(shù)據(jù)中心800(或一個(gè)數(shù)據(jù)中心模塊)。多個(gè)機(jī)架802₁-802_n各自具有服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)頂部機(jī)架交換機(jī)804₁-804_n來(lái)通信。服務(wù)器可以包括存儲(chǔ)，或者存儲(chǔ)的至少一部分可以被單獨(dú)地定位。隨著強(qiáng)大的鏈接和交換機(jī)使樹(shù)日益生長(zhǎng)，典型的網(wǎng)絡(luò)具有每機(jī)架二十到四十個(gè)服務(wù)器。注意，數(shù)據(jù)中心不限于樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是可以被使用在任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。少量的計(jì)算能力可以被用于監(jiān)控浸沒(méi)數(shù)據(jù)中心傳感器，運(yùn)行任意風(fēng)扇、泵等，操作活動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)等，盡管這可以利用獨(dú)立機(jī)器邏輯來(lái)完成。

如圖8中所表示的，每個(gè)機(jī)架頂部交換機(jī)804₁-804_n通過(guò)聚合轉(zhuǎn)交換機(jī)806₁-806_k彼此耦合。以這種方式，每個(gè)服務(wù)器可以與任意其它服務(wù)器(包括在不同機(jī)架中的服務(wù)器)通信。注意，在這個(gè)示例中，較高級(jí)的聚合交換機(jī)808耦合機(jī)架級(jí)聚合交換機(jī)806₁-806_k，并且可以存在聚合交換機(jī)耦合的一個(gè)或多個(gè)附加級(jí)別。

如在圖8中由圓形箭頭所表示的，示例的數(shù)據(jù)中心具有可以是經(jīng)由泵、風(fēng)扇和/或自然循環(huán)而貫穿循環(huán)的氣體和/或電介質(zhì)流體?？梢允褂镁€圈、輻射器、流體泵、風(fēng)扇等的熱量傳遞子系統(tǒng)810將熱量從數(shù)據(jù)中心/模塊傳遞出至周?chē)乃?或用于在電力生成中使用。注意，模塊的或數(shù)據(jù)中心的外殼本身可以被用作熱量傳遞機(jī)構(gòu)。

結(jié)論

當(dāng)本發(fā)明易受各種修改和備選構(gòu)造影響時(shí)，其某些示例性實(shí)施例在附圖中被示出并且已經(jīng)在上面被詳細(xì)描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，不存在將本發(fā)明限制于所公開(kāi)的具體形式的意圖，但是相反，本發(fā)明將覆蓋在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、備選構(gòu)造和等價(jià)方案。

除了這里描述的各種實(shí)施例，將要理解，在不從此偏離的情況下，可以使用其它相似的實(shí)施例或者可以向所描述的實(shí)施例做出修改和添加為用于執(zhí)行對(duì)應(yīng)實(shí)施例的相同或等價(jià)的功能。另外，多個(gè)處理芯片或多個(gè)設(shè)備可以共用這里所描述的一個(gè)或多個(gè)功能的性能，并且類(lèi)似地，存儲(chǔ)可以跨多個(gè)設(shè)備生效。相應(yīng)地，本發(fā)明不限于任意單個(gè)實(shí)施例，而更確切地說(shuō)，將以根據(jù)所附權(quán)利要求的寬度、精神和范圍來(lái)被解釋。