乘風(fēng)破浪，集裝箱數(shù)據(jù)中心海洋應(yīng)用起航

2013年，廈門大學(xué)集裝箱數(shù)據(jù)中心成功驗(yàn)收并即將投入運(yùn)營，這將是集裝箱數(shù)據(jù)中心在全球真正意義上應(yīng)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(lǐng)域的應(yīng)用前景，計(jì)世資訊數(shù)據(jù)中心研究中心拜訪了廈門大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任兼數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)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(lǐng)域的探索歷程及收獲。

廈門大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡稱實(shí)驗(yàn)室）是國內(nèi)在海洋科學(xué)研究領(lǐng)域少數(shù)幾個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一，擔(dān)負(fù)著國家海洋環(huán)境基礎(chǔ)研究及多學(xué)科綜合觀測的重要任務(wù)。實(shí)驗(yàn)室的主攻方向?yàn)楹Ｑ笊锏厍蚧瘜W(xué)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(nèi)進(jìn)行現(xiàn)代化遠(yuǎn)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(shù)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(xué)研究一般采用迭代模式，觀測所得數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地輸入數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證，在與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比的過程中不斷調(diào)整、優(yōu)化數(shù)值模型，這對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力要求極高。

目前，實(shí)驗(yàn)室主要靠租賃科考船進(jìn)行遠(yuǎn)洋科考，而我國科考船很多建設(shè)于上世紀(jì)八、九十年代，信息化基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，較難滿足現(xiàn)代化遠(yuǎn)洋科考需求。海上風(fēng)浪大、環(huán)境復(fù)雜多變，鹽霧濕氣對設(shè)備的腐蝕損傷極大，在這類科考船上很難保證大型IT設(shè)備在海洋環(huán)境中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，有些科考船通信設(shè)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(shè)備安全、可靠、快速、低成本部署。此外，每次觀測航次結(jié)束后，需要靠岸才能進(jìn)行高通量數(shù)據(jù)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(yàn)室開始尋找一種靈活方便、高效計(jì)算、安全性高的技術(shù)解決方案。經(jīng)過多方調(diào)研論證、考察，實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)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(jīng)過與各解決方案廠商進(jìn)行細(xì)致溝通對比、公開招標(biāo)，實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)時(shí)高性能運(yùn)算、大容量存儲需求

集裝箱數(shù)據(jù)中心采用標(biāo)準(zhǔn)20英尺標(biāo)準(zhǔn)制式，將供配電、UPS、精密空調(diào)、消防、動(dòng)力、門禁控制、刀片服務(wù)器、存儲等集于一體，高性能、集約化的設(shè)計(jì)大大節(jié)省了船體空間；箱體設(shè)計(jì)配置CPU總數(shù)超過80個(gè)，運(yùn)算峰值超過2T FLOPS,總內(nèi)存超過192GB,磁盤存儲總量超過80TB,可滿足實(shí)驗(yàn)室海上長達(dá)數(shù)月的運(yùn)算和存儲需求。科考人員通過對觀測到的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并共享，實(shí)時(shí)在線地支持多學(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(yùn)轉(zhuǎn)并達(dá)到IP55防護(hù)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(yīng)用更為惡劣。箱體的機(jī)架上安裝了導(dǎo)軌系統(tǒng)和自感應(yīng)阻尼系統(tǒng)，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(jī)架對人員造成危害。為減少船體振動(dòng)對IT設(shè)備造成傷害，機(jī)架設(shè)有減振系統(tǒng)，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(yùn)轉(zhuǎn)；針對海洋環(huán)境濕氣、鹽霧對IT設(shè)備的腐蝕問題，集裝箱的箱體和內(nèi)部設(shè)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(hù)等級；在換氣方面，箱體內(nèi)安裝有新風(fēng)系統(tǒng)，并設(shè)置加/除濕過濾器。針對獨(dú)特使用環(huán)境設(shè)計(jì)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(xiàng)認(rèn)證。

（3）采用雙機(jī)熱備，供電、制冷雙冗余架構(gòu)，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(nèi)提供有雙機(jī)熱備方案，針對供電和制冷系統(tǒng)均采用了雙冗余架構(gòu)。集裝箱采用設(shè)備、環(huán)境、視頻的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，KVM遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，避免人員頻繁進(jìn)出機(jī)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(shí)現(xiàn)高共享性和高可用性

現(xiàn)代化海洋科考往往是多項(xiàng)目組協(xié)同配合，數(shù)據(jù)存儲于各項(xiàng)目組自帶IT設(shè)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(quán)限從數(shù)據(jù)中心獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，有效避免了分散式存儲的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)，各研究小組可利用數(shù)據(jù)中心進(jìn)行資源共享和交叉分析；集裝箱箱體外側(cè)加裝海事衛(wèi)星通訊天線，使海上研究團(tuán)隊(duì)和陸地研究團(tuán)隊(duì)保持實(shí)時(shí)溝通。

據(jù)王海黎博士介紹，廈門大學(xué)集裝箱數(shù)據(jù)中心已完成驗(yàn)收并將于近期在廠商配合下出海首航?？瓶既藛T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(shù)據(jù)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(yàn)室在全球遠(yuǎn)洋科考技術(shù)方面的實(shí)力。隨著海洋科考的不斷深入，實(shí)驗(yàn)室未來考慮自建新型科考船，部署更為先進(jìn)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(yīng)用指南，為我國海洋產(chǎn)業(yè)信息化的應(yīng)用發(fā)展做出更為卓越的先驅(qū)性貢獻(xiàn)。

我國是海洋大國，在海洋有著廣泛的戰(zhàn)略利益，海洋事業(yè)的發(fā)展關(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(guī)劃綱要》所提到的發(fā)展任務(wù)中，第一項(xiàng)就是“強(qiáng)化海洋調(diào)查探測研究、提高海洋認(rèn)知能力”.在未來我國綜合國力不斷增強(qiáng)，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(yù)見，未來在海上進(jìn)行實(shí)時(shí)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(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值更為突出。

除了遠(yuǎn)洋科考外，軍事、制造、傳媒、資源勘探、云計(jì)算等行業(yè)對于便于移動(dòng)、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(shè)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(qiáng)、易于擴(kuò)展等優(yōu)勢將日趨顯著，在國內(nèi)的應(yīng)用前景也將更加廣泛。

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