2013年，廈門(mén)大學(xué)集裝箱數據中心成功驗收并即將投入運營(yíng)，這將是集裝箱數據中心在全球真正意義上應用于海上航船環(huán)境的首例。集裝箱數據中心在提高科考效率、保障數據安全性等方面效用顯著(zhù)。為深入研究集裝箱數據中心在海洋科考等領(lǐng)域的應用前景，計世資訊數據中心研究中心拜訪(fǎng)了廈門(mén)大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室副主任兼數據中心負責人王海黎博士，研究了解該校在船載式集裝箱數據中心領(lǐng)域的探索歷程及收獲。
廈門(mén)大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)驗室）是國內在海洋科學(xué)研究領(lǐng)域少數幾個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗室之一，擔負著(zhù)國家海洋環(huán)境基礎研究及多學(xué)科綜合觀(guān)測的重要任務(wù)。實(shí)驗室的主攻方向為海洋生物地球化學(xué)過(guò)程及其與海洋生態(tài)系統相互作用，需要在全球范圍內進(jìn)行現代化遠洋科考，獲取大量的第一手現場(chǎng)觀(guān)測數據。海洋科考對于信息化技術(shù)具有極高要求。一方面，海洋環(huán)境變化快，需觀(guān)測的海洋參數種類(lèi)多、頻率高，觀(guān)測數據量大；另一方面，海洋科學(xué)研究一般采用迭代模式，觀(guān)測所得數據需要實(shí)時(shí)或準實(shí)時(shí)地輸入數值模型進(jìn)行驗證，在與實(shí)測數據進(jìn)行對比的過(guò)程中不斷調整、優(yōu)化數值模型，這對數據的實(shí)時(shí)處理能力要求極高。
目前，實(shí)驗室主要靠租賃科考船進(jìn)行遠洋科考，而我國科考船很多建設于上世紀八、九十年代，信息化基礎設施薄弱，較難滿(mǎn)足現代化遠洋科考需求。海上風(fēng)浪大、環(huán)境復雜多變，鹽霧濕氣對設備的腐蝕損傷極大，在這類(lèi)科考船上很難保證大型IT設備在海洋環(huán)境中的正常運轉。另一方面，有些科考船通信設施簡(jiǎn)陋，部分船只甚至不能支持有效的海事衛星數據傳輸，更難以保證IT設備安全、可靠、快速、低成本部署。此外，每次觀(guān)測航次結束后，需要靠岸才能進(jìn)行高通量數據處理，也間接限制了海洋科考活動(dòng)海域，難以推進(jìn)更具探索意義的海上科研活動(dòng)。
自2011年，實(shí)驗室開(kāi)始尋找一種靈活方便、高效計算、安全性高的技術(shù)解決方案。經(jīng)過(guò)多方調研論證、考察，實(shí)驗室領(lǐng)導決定創(chuàng )新性地在科考船上搭載集裝箱式數據中心。經(jīng)過(guò)與各解決方案廠(chǎng)商進(jìn)行細致溝通對比、公開(kāi)招標，實(shí)驗室最后決定采用IBM公司的集裝箱式數據中心解決方案。標準制式的集裝箱數據中心可以靈活快速地搭載于不同的科考船上，高集成度、高性能的數據中心可充分滿(mǎn)足現有數據處理和存儲需求，集中式存儲和冗余備份系統充分保障數據的高共享性和安全性。
（1）20英尺集裝箱能滿(mǎn)足科考人員實(shí)時(shí)高性能運算、大容量存儲需求
集裝箱數據中心采用標準20英尺標準制式，將供配電、UPS、精密空調、消防、動(dòng)力、門(mén)禁控制、刀片服務(wù)器、存儲等集于一體，高性能、集約化的設計大大節省了船體空間；箱體設計配置CPU總數超過(guò)80個(gè)，運算峰值超過(guò)2T FLOPS，總內存超過(guò)192GB，磁盤(pán)存儲總量超過(guò)80TB，可滿(mǎn)足實(shí)驗室海上長(cháng)達數月的運算和存儲需求。科考人員通過(guò)對觀(guān)測到的各類(lèi)數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并共享，實(shí)時(shí)在線(xiàn)地支持多學(xué)科交叉與融合，獲取高質(zhì)量的科研成果。
（2）抗風(fēng)浪、防腐、防潮，保障5級大浪下正常運轉并達到IP55防護等級
海洋環(huán)境風(fēng)浪大、濕度高、鹽霧多，天氣變化快，較陸地環(huán)境應用更為惡劣。箱體的機架上安裝了導軌系統和自感應阻尼系統，移動(dòng)停止后可自動(dòng)固定物體，有效防止船體晃動(dòng)時(shí)機架對人員造成危害。為減少船體振動(dòng)對IT設備造成傷害，機架設有減振系統，可保障在5級大浪（有義浪高:2.5~4米，風(fēng)力6級）環(huán)境下的正常運轉；針對海洋環(huán)境濕氣、鹽霧對IT設備的腐蝕問(wèn)題，集裝箱的箱體和內部設備表面采用了海上防鹽水腐蝕油漆的涂料，箱框架和特殊的外形與門(mén)整合在一起，滿(mǎn)足IP55防護等級；在換氣方面，箱體內安裝有新風(fēng)系統，并設置加/除濕過(guò)濾器。針對獨特使用環(huán)境設計的安全保障，可通過(guò)沖擊、防塵、水浸、噪聲、隔熱、密封、電磁干擾、防火阻燃等多項認證。
（3）采用雙機熱備，供電、制冷雙冗余架構，確保數據中心高安全性
為保證海洋科考的數據安全，集裝箱內提供有雙機熱備方案，針對供電和制冷系統均采用了雙冗余架構。集裝箱采用設備、環(huán)境、視頻的遠程監控系統，KVM遠程管理系統，避免人員頻繁進(jìn)出機房，提升數據中心的可控性。
（4）協(xié)同共享提升數據使用效率，實(shí)現高共享性和高可用性
現代化海洋科考往往是多項目組協(xié)同配合，數據存儲于各項目組自帶IT設備中，共享性和安全性問(wèn)題突出。集裝箱數據中心采用集中式數據存儲，各研究小組按角色權限從數據中心獲取相關(guān)數據，有效避免了分散式存儲的數據丟失風(fēng)險，各研究小組可利用數據中心進(jìn)行資源共享和交叉分析；集裝箱箱體外側加裝海事衛星通訊天線(xiàn)，使海上研究團隊和陸地研究團隊保持實(shí)時(shí)溝通。
表一：海洋科考中應用集裝箱數據中心與傳統科考對比
據王海黎博士介紹，廈門(mén)大學(xué)集裝箱數據中心已完成驗收并將于近期在廠(chǎng)商配合下出海首航。科考人員將可在科考船上完成水體、大氣、深海極端環(huán)境等多種環(huán)境的探測活動(dòng)，可對收集的海量數據進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并利用海事通訊接口與陸地工作組進(jìn)行協(xié)同共享，這將極大提高實(shí)驗室在全球遠洋科考技術(shù)方面的實(shí)力。隨著(zhù)海洋科考的不斷深入，實(shí)驗室未來(lái)考慮自建新型科考船，部署更為先進(jìn)的集裝箱式數據中心，完成海洋集裝箱數據中心應用指南，為我國海洋產(chǎn)業(yè)信息化的應用發(fā)展做出更為卓越的先驅性貢獻。
中國是海洋大國，在海洋有著(zhù)廣泛的戰略利益，海洋事業(yè)的發(fā)展關(guān)乎國家根本利益。在《國家“十二五”海洋科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要》所提到的發(fā)展任務(wù)中，第一項就是“強化海洋調查探測研究、提高海洋認知能力”。在未來(lái)中國綜合國力不斷增強，海洋利益的關(guān)注度日益提高背景下，海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將更為迅速。可以預見(jiàn)，未來(lái)在海上進(jìn)行實(shí)時(shí)數據處理需求將快速增長(cháng)，集裝箱數據中心在海洋產(chǎn)業(yè)中的應用價(jià)值更為突出。
除了遠洋科考外，軍事、制造、傳媒、資源勘探、云計算等行業(yè)對于便于移動(dòng)、快速部署的集裝箱數據中心也具有旺盛的需求。隨著(zhù)各行業(yè)信息化建設的不斷深入，全球化進(jìn)程的快速推進(jìn)，各行業(yè)的業(yè)務(wù)對信息化依賴(lài)程度也將越來(lái)越高，集裝箱式數據中心的快速部署、定制化能力強、易于擴展等優(yōu)勢將日趨顯著(zhù)，在國內的應用前景也將更加廣泛。
