谈集装箱式数据中心的分析与应用

文｜国际商业机器（中国）有限公司 钱金镔

在当前的全球经济形势下，公司可能会发现他们需要在现有大楼旁边或者远在另一个半球的远程位置提供额外的数据中心容量，以便满足全新的和不断变化的业务及IT需求。他们可能需要快速部署数据中心解决方案或者靠近客户、制造厂或远程设施来提供数据中心功能，以便满足增长或高密度计算需求。为了满足灵活的短期需求或在等待构建传统数据中心的18～24个月的漫长时间内，临时缓解压力，许多公司都在考虑或者正在部署集装箱式数据中心。

集装箱式数据中心的优点有很多，最棒的一点就是它的易于部署性还有便携性，以前我们脑海中的数据中心，总是一些宽敞的机房和排列整齐的机架。然而集装箱式数据中心的出现打破了这个常规，我们见到了可以上山下海的数据中心，大大的增加了数据中心IT系统的灵活性。实现“便携”可搬运，对于那些因为工作需要将计算设备转移到灾难现场，或是因拓展业务需要将计算设备进行远距离搬运的企业来说是一个好的选择。再者就是可快速搭建，传统数据中心从设计到建造要耗费很长时间，而集装箱式数据中心模块化的设计便于搭建和扩充，并且不受空间和地域限制。对于用户来说，这种一体化的数据中心也免去了自行建造中的不少麻烦。不仅如此，集装箱式数据中心是快速部署更高密度的计算能力（服务器）的最有效方式，同时结合节能措施以最大程度减少碳排放量并提高投资回报率。

集装箱式数据中心的基础架构能够提供功能全面的数据中心的全部运营特性。IBM的便携式模块化数据中心就是这样的集装箱式数据中心（如图1所示），可通过开放的IT架构和设计来支持持续运营、灵活性及快速部署，从而满足这些目标。本文将介绍IBM针对构建集装箱式数据中心解决方案提出的建议，以便您的数据中心能够支持多家供应商的技术，同时受益于由该整体基础架构所带来的安全、灵活、适合高密度部署、按需扩展并能够在12～14周内完成部署的能力。

图 1

1 根据您的使用目的来设计数据中心

在决策评估阶段，最好的方法就是首先确定您的使用目的以及对数据中心解决方案的需求，明确了解自己的期望值能够帮助您决定哪类数据中心是最适合满足需求的最佳解决方案，集装箱模块化数据中心最适合以下一种或多种情况：

（1）远程数据中心：需要在远离现有数据中心的其他地方安装和使用。

（2）临时数据中心：需要一个临时的解决方案，以便填补需要花费18～24个月才能建成传统数据中心的时间差距。

（3）移动数据中心：用户需要能跟着他们在各地作业，可随时迁移的解决方案，或者您需要为了灾难恢复或避免灾难而部署移动解决方案。

（4）数据中心扩展：传统数据中心的空间、电力或冷却资源都出现短缺，您需要在现有设施旁边或者在稍远的位置添加容量。

（5）云计算：需要随时可以快速部署并运行的高密度或者云计算解决方案。

表1具体阐述了IBM便携式模块化数据中心等集装箱解决方案的不同需求，并且解释了公司为什么会考虑通过这个应用来满足需求。

2 IBM集装箱数据中心特点

2.1 物理安全的环境

从干热的沙漠到湿冷地区，IBM便携式模块化数据中心几乎适合在任何位置和环境中安装与运营。每个集装箱都完全隔离和密封，因此在任何天气条件下都能确保持续运行。集装箱隔离可保护数据中心不受外界温度、湿度、烟雾、灰尘和大火的影响以及射电干扰（RFI）和电磁干扰（EMI）。此外，进入集装箱的每个大门都采用防水、防火和防烟的三重密封设计，从而能够进一步保护数据中心运营环境。当集装箱解决方案设计得当时，您无需使用保护罩或建筑物，从而能够避免昂贵的建设成本、建设时间和可能出现的误工，并且避免与获得许可相关的时间和成本。此外，集装箱解决方案还能帮助您控制置业成本或租赁成本及建筑物的长期维护成本。

表1

除了这个环境隔离需求外，每个数据中心都必须确保安全，无论在什么位置。每个集装箱的大门口都需配备接入控制系统，以便只允许获得授权的人员通行。每个大门口和集装箱内部都要安装闭路电视（CCTV）摄像机以便远程监控有谁进入了集装箱以及集装箱内部情况。IBM便携式模块化数据中心为每个集装箱都配备了接入控制和CCTV监控系统。

2.2 无需中断运行的内部服务与维护

为了在IT设备服务与维护期间满足持续IT运营需求，我们的集装箱解决方案可确保IT设备的服务与维护不会对数据中心环境产生负面影响，也不会约束服务与运营。我们的环境允许工作人员为了顺利地部署和运营IT解决方案而轻松安装设备、建立网络连接和布线。例如，我们使用的IT机柜轨道系统允许在封闭式安全集装箱中对机柜进行全面维护操作，包括机柜前端和后端（前后推动放置在导轨上的服务器机柜即可），可轻松接入所有的IT设备及其需要的电源和网络连接与分配系统，如图2所示。

图 2

2.3 提供高可用性与监控能力的IT与数据中心基础架构

集装箱解决方案提供集成的、全面的IT和数据中心基础架构与环境监控系统，能够帮助您确保运营的高可用性。远程监控数据中心环境的能力能够帮助您发现并且攻克任何潜在的可用性威胁或其他问题，以防它们产生实际影响。

试想假如风扇或UPS模块等组件发生故障，将会产生怎样的影响？数据中心基础架构冗余能提供备份能力，可消除与设备故障和维修相关的故障中断。便携式模块化数据中心解决方案为所有系统提供冗余选项，以便支持持续运营与并发维护。每个组件都可设计成N+1、2N或2（N+1）冗余以便满足您的可用性需求。

2.4 通过设计灵活性来满足您的特定需求

没有任何两个数据中心是完全相同的。因此，灵活性对于任何数据中心设计而言都至关重要的，包括您的集装箱式数据中心。将灵活性融入到设计中能够帮助您满足现在的IT和数据中心需求，并且通过扩展来满足未来需求。

当IBM交付便携式模块化数据中心时，我们设计、构建并且测试作为全面集成系统提供的完整解决方案，包含您所需要的几乎全部IT和物理基础架构组件。我们可将您的集装箱设计成包括冷水机组、冷凝器、UPS系统及消防和监控系统。或者，如果您不需要完整基础架构的话，我们可调整解决方案以满足您的特定IT或物理基础架构子系统的需求。

2.5 紧凑高效的节能制冷模式

面对集装箱式数据中心这样一个密闭紧凑的环境，IBM设计了直接蒸发式冷却、水冷冷却和自然冷却作为制冷单元的选项，制冷机组的终端模式也有顶部风机盘管、行间制冷、IBM冷水背板等可选单元，结合自然冷却技术，用户可依据数据中心最终交付使用的气候环境和投资预期选择适用的制冷方案，如图3所示。

图3

2.6 IBM绿色自然冷却

值得一提的是被称为“绿色自然冷却”的制冷技术，它采用全隔离热交换模式，能高效地对气流进行管理，同时不受制于大气条件的影响。结合低耗EC风机、废热回收和被动式换热器装置，整体方案可实现平均PUE1.07-1.14（具体视当地气候条件而定），不仅自然冷却效率高、低碳排放，而且运维费用低，有助于用户缩短投资回报周期。

2.7 支持云计算的基础设施架构

云的兴起给我们描绘了一个美好的愿景，随着云计算时代的到来，刀片服务器作为聚合系统的基础服务器，正成为云架构的主要组件之一，其构建的高密度虚拟化平台正帮助客户走向一个云架构的虚拟资源池。因此，对于数据中心基础设施架构是否为开放架构，是否适合部署高密度的如刀片服务器平台等，是否为高度灵活的可扩展动态架构成为数据中心的重要评估标准。IBM标准的全尺寸IT机柜可接纳任何机柜安装式IT设备以及IBM特殊刀片服务器iDataPlex™等特殊形式的机柜和某些非机柜安装式设备，支持服务器机柜的密度可达到30kW机柜的能力，使数据中心环境具备了适应高密度的配置灵活性，同时满足了云计算对数据中心基础设施平台的需求。

3 IBM集装箱数据中心国内应用实例

川庆物探公司为了更好地服务于油气勘探，整体推进了地震资料采集处理计算一体化。靠前处理计算中心，便是一体化过程的较好体现。已实施的靠前处理计算中心项目是2006年的广安三维项目、2007年龙岗三维项目、2008年大龙岗（阆中）三维项目、2008年大川中二维项目、2008～2009年新疆库克深三维项目等。

从已实施的靠前处理计算分中心项目来看，一体化的推进，对提高项目服务质量，缩短项目服务周期，至关重要。

“但是，建立靠前处理计算分中心，所耗费的人力、物力、财力，其浪费较大。为了更好地推进公司地震资料采集处理计算一体化进程，我们在两年的分析调研的基础上，实施了IBM的移动数据机房方案。”川庆物探公司计算机所副所长汤成兵透露，采用标准20英尺钢结构货柜为载体，高密度机房设计，供配电、UPS、精密空调、消防、PC集群、存储等集于一体。其中配置了96kW的UPS、252颗6核英特尔至强5650处理器、万兆主干网络、GPFS并行文件系统、100TB全光纤磁盘阵列，整个机房的设计能效比PUE为1.2。

4 结束语

从集装箱数据中心概念的提出到现今技术的不断更新完善，不过短短数年的时间，这种易运输、易搭建、周期短、易扩展、高能源效率、适合云计算、不苛求环境的一体化数据中心解决方案必将带来一股新的热潮。