2013年，廈門大學集裝箱數(shù)據(jù)中心成功驗收并即將投入運營，這將是集裝箱數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心在提高科考效率、保障數(shù)據(jù)安全性等方面效用顯著。為深入研究集裝箱數(shù)據(jù)中心在海洋科考等領域的應用前景，計世資訊數(shù)據(jù)中心研究中心拜訪了廈門大學近海海洋環(huán)境科學國家重點實驗室副主任兼數(shù)據(jù)中心負責人王海黎博士，研究了解該校在船載式集裝箱數(shù)據(jù)中心領域的探索歷程及收獲。

    廈門大學近海海洋環(huán)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(shù)幾個國家重點實驗室之一，擔負著國家海洋環(huán)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(tài)系統(tǒng)相互作用，需要在全球范圍內進行現(xiàn)代化遠洋科考，獲取大量的第一手現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)。海洋科考對于信息化技術具有極高要求。一方面，海洋環(huán)境變化快，需觀測的海洋參數(shù)種類多、頻率高，觀測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)需要實時或準實時地輸入數(shù)值模型進行驗證，在與實測數(shù)據(jù)進行對比的過程中不斷調整、優(yōu)化數(shù)值模型，這對數(shù)據(jù)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(xiàn)代化遠洋科考需求。海上風浪大、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陋，部分船只甚至不能支持有效的海事衛(wèi)星數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(chuàng)新性地在科考船上搭載集裝箱式數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心解決方案。標準制式的集裝箱數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心可充分滿足現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理和存儲需求，集中式存儲和冗余備份系統(tǒng)充分保障數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jié)省了船體空間；箱體設計配置CPU總數(shù)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(shù)月的運算和存儲需求�？瓶既藛T通過對觀測到的各類數(shù)據(jù)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(huán)境風浪大、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(tǒng)和自感應阻尼系統(tǒng)，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(tǒng)，可保障在5級大浪（有義浪高:2.5~4米，風力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(tǒng)，并設置加/除濕過濾器。針對獨特使用環(huán)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(shù)據(jù)中心高安全性

    為保證海洋科考的數(shù)據(jù)安全，集裝箱內提供有雙機熱備方案，針對供電和制冷系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)，KVM遠程管理系統(tǒng)，避免人員頻繁進出機房，提升數(shù)據(jù)中心的可控性。

   （4）協(xié)同共享提升數(shù)據(jù)使用效率，實現(xiàn)高共享性和高可用性

    現(xiàn)代化海洋科考往往是多項目組協(xié)同配合，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心采用集中式數(shù)據(jù)存儲，各研究小組按角色權限從數(shù)據(jù)中心獲取相關數(shù)據(jù)，有效避免了分散式存儲的數(shù)據(jù)丟失風險，各研究小組可利用數(shù)據(jù)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(wèi)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。

表一：海洋科考中應用集裝箱數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)科考對比

    據(jù)王海黎博士介紹，廈門大學集裝箱數(shù)據(jù)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(huán)境等多種環(huán)境的探測活動，可對收集的海量數(shù)據(jù)進行實時分析，并利用海事通訊接口與陸地工作組進行協(xié)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(shù)據(jù)中心，完成海洋集裝箱數(shù)據(jù)中心應用指南，為我國海洋產業(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，在海洋有著廣泛的戰(zhàn)略利益，海洋事業(yè)的發(fā)展關乎國家根本利益。在《國家“十二五”海洋科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》所提到的發(fā)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”。在未來中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(yè)的發(fā)展將更為迅速�？梢灶A見，未來在海上進行實時數(shù)據(jù)處理需求將快速增長，集裝箱數(shù)據(jù)中心在海洋產業(yè)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(yè)對于便于移動、快速部署的集裝箱數(shù)據(jù)中心也具有旺盛的需求。隨著各行業(yè)信息化建設的不斷深入，全球化進程的快速推進，各行業(yè)的業(yè)務對信息化依賴程度也將越來越高，集裝箱式數(shù)據(jù)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，在國內的應用前景也將更加廣泛。