2013年，廈門大學集裝箱數據中心成功驗收并即將投入運營，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。為深入研究集裝箱數據中心在海洋科考等領域的應用前景，計世資訊數據中心研究中心拜訪了廈門大學近海海洋環境科學國家重點實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域的探索歷程及收獲。
廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室（以下簡稱實驗室）是國內在海洋科學研究領域少數幾個國家重點實驗室之一，擔負著國家海洋環境基礎研究及多學科綜合觀測的重要任務。實驗室的主攻方向為海洋生物地球化學過程及其與海洋生態系統相互作用，需要在全球范圍內進行現代化遠洋科考，獲取大量的第一手現場觀測數據。海洋科考對于信息化技術具有極高要求。一方面，海洋環境變化快，需觀測的海洋參數種類多、頻率高，觀測數據量大；另一方面，海洋科學研究一般采用迭代模式，觀測所得數據需要實時或準實時地輸入數值模型進行驗證，在與實測數據進行對比的過程中不斷調整、優化數值模型，這對數據的實時處理能力要求極高。
目前，實驗室主要靠租賃科考船進行遠洋科考，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，較難滿足現代化遠洋科考需求。海上風浪大、環境復雜多變，鹽霧濕氣對設備的腐蝕損傷極大，在這類科考船上很難保證大型IT設備在海洋環境中的正常運轉。另一方面，有些科考船通信設施簡陋，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，每次觀測航次結束后，需要靠岸才能進行高通量數據處理，也間接限制了海洋科考活動海域，難以推進更具探索意義的海上科研活動。
自2011年，實驗室開始尋找一種靈活方便、高效計算、安全性高的技術解決方案。經過多方調研論證、考察，實驗室領導決定創新性地在科考船上搭載集裝箱式數據中心。經過與各解決方案廠商進行細致溝通對比、公開招標，實驗室最后決定采用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英尺集裝箱能滿足科考人員實時高性能運算、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、動力、門禁控制、刀片服務器、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80個，運算峰值超過2T FLOPS，總內存超過192GB，磁盤存儲總量超過80TB，可滿足實驗室海上長達數月的運算和存儲需求。科考人員通過對觀測到的各類數據進行實時處理并共享，實時在線地支持多學科交叉與融合，獲取高質量的科研成果。
（2）抗風浪、防腐、防潮，保障5級大浪下正常運轉并達到IP55防護等級
海洋環境風浪大、濕度高、鹽霧多，天氣變化快，較陸地環境應用更為惡劣。箱體的機架上安裝了導軌系統和自感應阻尼系統，移動停止后可自動固定物體，有效防止船體晃動時機架對人員造成危害。為減少船體振動對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，風力6級）環境下的正常運轉；針對海洋環境濕氣、鹽霧對IT設備的腐蝕問題，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整合在一起，滿足IP55防護等級；在換氣方面，箱體內安裝有新風系統，并設置加/除濕過濾器。針對獨特使用環境設計的安全保障，可通過沖擊、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、環境、視頻的遠程監控系統，KVM遠程管理系統，避免人員頻繁進出機房，提升數據中心的可控性。
（4）協同共享提升數據使用效率，實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數據，有效避免了分散式存儲的數據丟失風險，各研究小組可利用數據中心進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，使海上研究團隊和陸地研究團隊保持實時溝通。
表1 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，廈門大學集裝箱數據中心已完成驗收并將于近期在廠商配合下出海首航。科考人員將可在科考船上完成水體、大氣、深海極端環境等多種環境的探測活動，可對收集的海量數據進行實時分析，并利用海事通訊接口與陸地工作組進行協同共享，這將極大提高實驗室在全球遠洋科考技術方面的實力。隨著海洋科考的不斷深入，實驗室未來考慮自建新型科考船，部署更為先進的集裝箱式數據中心，完成海洋集裝箱數據中心應用指南，為我國海洋產業信息化的應用發展做出更為卓越的先驅性貢獻。
我國是海洋大國，在海洋有著廣泛的戰略利益，海洋事業的發展關乎國家根本利益。在《國家“十二五”海洋科學和技術發展規劃綱要》所提到的發展任務中，第一項就是“強化海洋調查探測研究、提高海洋認知能力”。在未來我國綜合國力不斷增強，海洋利益的關注度日益提高背景下，海洋產業的發展將更為迅速。可以預見，未來在海上進行實時數據處理需求將快速增長，集裝箱數據中心在海洋產業中的應用價值更為突出。
除了遠洋科考外，軍事、制造、傳媒、資源勘探、云計算等行業對于便于移動、快速部署的集裝箱數據中心也具有旺盛的需求。隨著各行業信息化建設的不斷深入，全球化進程的快速推進，各行業的業務對信息化依賴程度也將越來越高，集裝箱式數據中心的快速部署、定制化能力強、易于擴展等優勢將日趨顯著，在國內的應用前景也將更加廣泛。
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