談集裝箱式數據中心的分析與應用

文｜國際商業機器（中國）有限公司 錢金鑌

在當前的全球經濟形勢下，公司可能會發現他們需要在現有大樓旁邊或者遠在另一個半球的遠程位置提供額外的數據中心容量，以便滿足全新的和不斷變化的業務及IT需求。他們可能需要快速部署數據中心解決方案或者靠近客戶、制造廠或遠程設施來提供數據中心功能，以便滿足增長或高密度計算需求。為了滿足靈活的短期需求或在等待構建傳統數據中心的18～24個月的漫長時間內，臨時緩解壓力，許多公司都在考慮或者正在部署集裝箱式數據中心。

集裝箱式數據中心的優點有很多，最棒的一點就是它的易于部署性還有便攜性，以前我們腦海中的數據中心，總是一些寬敞的機房和排列整齊的機架。然而集裝箱式數據中心的出現打破了這個常規，我們見到了可以上山下海的數據中心，大大的增加了數據中心IT系統的靈活性。實現“便攜”可搬運，對于那些因為工作需要將計算設備轉移到災難現場，或是因拓展業務需要將計算設備進行遠距離搬運的企業來說是一個好的選擇。再者就是可快速搭建，傳統數據中心從設計到建造要耗費很長時間，而集裝箱式數據中心模塊化的設計便于搭建和擴充，并且不受空間和地域限制。對于用戶來說，這種一體化的數據中心也免去了自行建造中的不少麻煩。不僅如此，集裝箱式數據中心是快速部署更高密度的計算能力（服務器）的最有效方式，同時結合節能措施以最大程度減少碳排放量并提高投資回報率。

集裝箱式數據中心的基礎架構能夠提供功能全面的數據中心的全部運營特性。IBM的便攜式模塊化數據中心就是這樣的集裝箱式數據中心（如圖1所示），可通過開放的IT架構和設計來支持持續運營、靈活性及快速部署，從而滿足這些目標。本文將介紹IBM針對構建集裝箱式數據中心解決方案提出的建議，以便您的數據中心能夠支持多家供應商的技術，同時受益于由該整體基礎架構所帶來的安全、靈活、適合高密度部署、按需擴展并能夠在12～14周內完成部署的能力。

圖 1

1 根據您的使用目的來設計數據中心

在決策評估階段，最好的方法就是首先確定您的使用目的以及對數據中心解決方案的需求，明確了解自己的期望值能夠幫助您決定哪類數據中心是最適合滿足需求的最佳解決方案，集裝箱模塊化數據中心最適合以下一種或多種情況：

（1）遠程數據中心：需要在遠離現有數據中心的其他地方安裝和使用。

（2）臨時數據中心：需要一個臨時的解決方案，以便填補需要花費18～24個月才能建成傳統數據中心的時間差距。

（3）移動數據中心：用戶需要能跟著他們在各地作業，可隨時遷移的解決方案，或者您需要為了災難恢復或避免災難而部署移動解決方案。

（4）數據中心擴展：傳統數據中心的空間、電力或冷卻資源都出現短缺，您需要在現有設施旁邊或者在稍遠的位置添加容量。

（5）云計算：需要隨時可以快速部署并運行的高密度或者云計算解決方案。

表1具體闡述了IBM便攜式模塊化數據中心等集裝箱解決方案的不同需求，并且解釋了公司為什么會考慮通過這個應用來滿足需求。

2 IBM集裝箱數據中心特點

2.1 物理安全的環境

從干熱的沙漠到濕冷地區，IBM便攜式模塊化數據中心幾乎適合在任何位置和環境中安裝與運營。每個集裝箱都完全隔離和密封，因此在任何天氣條件下都能確保持續運行。集裝箱隔離可保護數據中心不受外界溫度、濕度、煙霧、灰塵和大火的影響以及射電干擾（RFI）和電磁干擾（EMI）。此外，進入集裝箱的每個大門都采用防水、防火和防煙的三重密封設計，從而能夠進一步保護數據中心運營環境。當集裝箱解決方案設計得當時，您無需使用保護罩或建筑物，從而能夠避免昂貴的建設成本、建設時間和可能出現的誤工，并且避免與獲得許可相關的時間和成本。此外，集裝箱解決方案還能幫助您控制置業成本或租賃成本及建筑物的長期維護成本。

表1

除了這個環境隔離需求外，每個數據中心都必須確保安全，無論在什么位置。每個集裝箱的大門口都需配備接入控制系統，以便只允許獲得授權的人員通行。每個大門口和集裝箱內部都要安裝閉路電視（CCTV）攝像機以便遠程監控有誰進入了集裝箱以及集裝箱內部情況。IBM便攜式模塊化數據中心為每個集裝箱都配備了接入控制和CCTV監控系統。

2.2 無需中斷運行的內部服務與維護

為了在IT設備服務與維護期間滿足持續IT運營需求，我們的集裝箱解決方案可確保IT設備的服務與維護不會對數據中心環境產生負面影響，也不會約束服務與運營。我們的環境允許工作人員為了順利地部署和運營IT解決方案而輕松安裝設備、建立網絡連接和布線。例如，我們使用的IT機柜軌道系統允許在封閉式安全集裝箱中對機柜進行全面維護操作，包括機柜前端和后端（前后推動放置在導軌上的服務器機柜即可），可輕松接入所有的IT設備及其需要的電源和網絡連接與分配系統，如圖2所示。

圖 2

2.3 提供高可用性與監控能力的IT與數據中心基礎架構

集裝箱解決方案提供集成的、全面的IT和數據中心基礎架構與環境監控系統，能夠幫助您確保運營的高可用性。遠程監控數據中心環境的能力能夠幫助您發現并且攻克任何潛在的可用性威脅或其他問題，以防它們產生實際影響。

試想假如風扇或UPS模塊等組件發生故障，將會產生怎樣的影響？數據中心基礎架構冗余能提供備份能力，可消除與設備故障和維修相關的故障中斷。便攜式模塊化數據中心解決方案為所有系統提供冗余選項，以便支持持續運營與并發維護。每個組件都可設計成N+1、2N或2（N+1）冗余以便滿足您的可用性需求。

2.4 通過設計靈活性來滿足您的特定需求

沒有任何兩個數據中心是完全相同的。因此，靈活性對于任何數據中心設計而言都至關重要的，包括您的集裝箱式數據中心。將靈活性融入到設計中能夠幫助您滿足現在的IT和數據中心需求，并且通過擴展來滿足未來需求。

當IBM交付便攜式模塊化數據中心時，我們設計、構建并且測試作為全面集成系統提供的完整解決方案，包含您所需要的幾乎全部IT和物理基礎架構組件。我們可將您的集裝箱設計成包括冷水機組、冷凝器、UPS系統及消防和監控系統。或者，如果您不需要完整基礎架構的話，我們可調整解決方案以滿足您的特定IT或物理基礎架構子系統的需求。

2.5 緊湊高效的節能制冷模式

面對集裝箱式數據中心這樣一個密閉緊湊的環境，IBM設計了直接蒸發式冷卻、水冷冷卻和自然冷卻作為制冷單元的選項，制冷機組的終端模式也有頂部風機盤管、行間制冷、IBM冷水背板等可選單元，結合自然冷卻技術，用戶可依據數據中心最終交付使用的氣候環境和投資預期選擇適用的制冷方案，如圖3所示。

圖3

2.6 IBM綠色自然冷卻

值得一提的是被稱為“綠色自然冷卻”的制冷技術，它采用全隔離熱交換模式，能高效地對氣流進行管理，同時不受制于大氣條件的影響。結合低耗EC風機、廢熱回收和被動式換熱器裝置，整體方案可實現平均PUE1.07-1.14（具體視當地氣候條件而定），不僅自然冷卻效率高、低碳排放，而且運維費用低，有助于用戶縮短投資回報周期。

2.7 支持云計算的基礎設施架構

云的興起給我們描繪了一個美好的愿景，隨著云計算時代的到來，刀片服務器作為聚合系統的基礎服務器，正成為云架構的主要組件之一，其構建的高密度虛擬化平臺正幫助客戶走向一個云架構的虛擬資源池。因此，對于數據中心基礎設施架構是否為開放架構，是否適合部署高密度的如刀片服務器平臺等，是否為高度靈活的可擴展動態架構成為數據中心的重要評估標準。IBM標準的全尺寸IT機柜可接納任何機柜安裝式IT設備以及IBM特殊刀片服務器iDataPlex?等特殊形式的機柜和某些非機柜安裝式設備，支持服務器機柜的密度可達到30kW機柜的能力，使數據中心環境具備了適應高密度的配置靈活性，同時滿足了云計算對數據中心基礎設施平臺的需求。

3 IBM集裝箱數據中心國內應用實例

川慶物探公司為了更好地服務于油氣勘探，整體推進了地震資料采集處理計算一體化。靠前處理計算中心，便是一體化過程的較好體現。已實施的靠前處理計算中心項目是2006年的廣安三維項目、2007年龍崗三維項目、2008年大龍崗（閬中）三維項目、2008年大川中二維項目、2008～2009年新疆庫克深三維項目等。

從已實施的靠前處理計算分中心項目來看，一體化的推進，對提高項目服務質量，縮短項目服務周期，至關重要。

“但是，建立靠前處理計算分中心，所耗費的人力、物力、財力，其浪費較大。為了更好地推進公司地震資料采集處理計算一體化進程，我們在兩年的分析調研的基礎上，實施了IBM的移動數據機房方案。”川慶物探公司計算機所副所長湯成兵透露，采用標準20英尺鋼結構貨柜為載體，高密度機房設計，供配電、UPS、精密空調、消防、PC集群、存儲等集于一體。其中配置了96kW的UPS、252顆6核英特爾至強5650處理器、萬兆主干網絡、GPFS并行文件系統、100TB全光纖磁盤陣列，整個機房的設計能效比PUE為1.2。

4 結束語

從集裝箱數據中心概念的提出到現今技術的不斷更新完善，不過短短數年的時間，這種易運輸、易搭建、周期短、易擴展、高能源效率、適合云計算、不苛求環境的一體化數據中心解決方案必將帶來一股新的熱潮。