Sun推出全球第一个移动式虚拟化数据中心(1)

2007年7月以后，您将对普通集装箱刮目相看。

您看到的下一个正在被卡车或者火车拖运的集装箱，可能其中装载的并不是木材、纺织品或者食品。它可能装载的是10吨经过合理安置的服务器，正在准备放置在一个停车场里，作为一个可移动的数据中心，为一个公司总部的10000名雇员，或者Internet网上的10000名用户提供服务。

这个位于集装箱中的数据中心，Sun公司的官方名称是" Blackbox"，它是Sun公司推出的第一个移动式数据中心，也是全球第一个虚拟化数据中心，它内置在集装箱中并经过优化，可提供极佳的能源、空间和性能效益。Sun公司开始交付这些数据中心，将可移动计算提到一个更高水平上。

Blackbox集成在一个标准的20英尺的集装箱中。但一旦交付到应用现场，它几乎相当于一台笔记本一样，设备一应齐全。所有的系统需求是一根电力线和一个Internet接入，另外加上一根供水管和一个外部冷却器。在集装箱中，多达250台服务器提供了超过7TB的动态内存，超过2PB的磁盘存储。更为重要的是，相对于建设一个同样的传统数据中心，Blackbox只需1/10的时间，以及1/100的初始建设成本。

日前，一辆卡车停在了斯坦福大学50号楼，利用Blackbox为斯坦福线性加速中心交付了一个数据中心，为物理测试提供强大动力。斯坦福大学是购买和进行Beta测试Blackbox的用户，这个来自Sun公司的设备齐全的数据中心，使斯坦福无须进行新的搭建，就增加了将近3倍的计算能力。该中心负责人说"我们需要在本年度迅速地扩展计算能力，但解决这个建筑物的冷却和电力问题，需要很长地时间。我们和Sun一起来解决这个问题--如何没有痛苦地扩展你的数据中心。"

这个问题和斯坦福的困境，可以概括为计算需求的未来方向。来自Web 2.0公司需求，已经显著超过了摩尔定律的能力。

CIO受困数据中心

数据中心应用正面临着诸多严峻的挑战。当在曼哈顿市中心工作的首席信息官用完了楼顶空间和电能后，她该怎么做呢？在遭到海啸袭击的大城市里，救援机构如何与 5000 名救灾人员保持基本的联系？当石油公司准备把高性能分析工作转移到远离陆地的海上平台或超级油轮上时，应如何做呢？或者，如果一家大型网络服务公司希望以固定模式方式在水力发电厂附近构建类似的基础设施，从而获得廉价的电能，而且完成的时间要以周而不是以年计算，该怎么办呢？

所有这些都不是容易解决的问题 - 特别是一次只能连接一台计算机时。它们是您能想到的再普通不过的事情。现在，您明白我们询问这些简单问题背后的真正动机了--"完美的数据中心究竟是什么样子？"

新一代数据中心应在其父辈（即传统数据中心）的基础上经过诸多改进，它必须更加节省空间和能耗。性能卓越，而且是针对机器而不是为人设计的豪华办公空间。它的供货周期应在数周内，而不是数年内。此外，它还必须便于移动，让客户可在任何地方部署 - 如灾区或水力发电厂附近。

"几乎我遇到的所有 CIO（首席信息官）和构建人员都抱怨他们受到数据中心能源和空间的限制--很明显，目前的解决方案都无法满足 Web 2.0 的需求。"Sun公司CEO 兼总裁 Jonathan Schwartz 说道， "Blackbox并不是尝试改进现有的数据中心，而是从世界上使用最广泛的行业标准集装箱着手，并提出疑问 - 如何在此基础上构建最有效的模块化远程管理数据中心？答案就是...凭借百分之一的初始成本、每平方英尺五分之一的成本和多 20% 的功效，我们可以在全球任意地方提供容量和功能都增加无数倍的数据中心。"

Sun公司全面利用业界领先的创新、网络计算基础设施和高性能计算专家力量，以创新的突破方式，将计算、存储和网络基础功能集成于一个配有一流散热、监控和功率分配系统的标准的 20 英尺长的集装箱中。客户将能够订购各种标准及定制配置的系统、存储器、网络和软件。Blackbox位于集装箱内，极其灵活，可通过一般的装运方式轻松进行运送。简单的水源、交流电源和网络连接使客户可以在运送时快速部署Blackbox。它可以部署在所需要的任何地方，实现了数据中心的全新革命。

Blackbox的诞生

Blackbox首先由 Sun CTO Greg Papadopoulos 和 Sun 技术顾问委员会成员兼 Applied Minds, Inc. 合伙创始人 Danny Hillis 发起。

"当所有人都在竞相构建极小的机架式服务器时，我们提出了质疑：'我们可以构建的最大计算机是什么样子？'我们认识到若要轻松运送，答案就是最好不要大过集装箱。为什么呢？因为世界上的运输基础设施已经为做到这一点进行了恰如其分的优化--运输集装箱可以在铁路、公路和海上运输。"Papadopoulos 解释道， "然后，它就变成了Blackbox，它具有独特的设计功能，可优化效率和性能。目前，我们正在申请关于一般系统和已安装的机架式结构、高效散热系统的各个方面以及环境监控系统的五项专利。对此，我们感到非常欣慰。"

这个前景意味着，类似的盒装式数据中心，不仅能替代企业传统的数据中心，他们将变革整个计算体验。Blackbox是Sun公司的一个重大计划，Sun认为，未来我们拥有的无数终端设备-台式机、手持设备、iPod等，无论是什么，将会有更多的时间用于接入到网络上。这些设备将只需要很少的需求，去存储和运行现在的计算机运行的通用软件应用。相反的是，他们将简单地接入到在线应用，包括文字处理、表格等。

这个变化正在顺利发展中，时下的名称叫做网格计算、公用计算，或者云计算。越来越多的人利用Internet服务，包括电子邮件、博客、社区、地图，或者其他应用。他们不需要在他们自己的机器上安装这些软件，他们只需要在他们需要的时候连接到网络上去即可。正如一个世纪以前，我们的电力应用，现在，人们不再需要保留一台发电机，我们只需要接入到电力网中，在需要的时候用电。

如果云计算是未来，那么，网络将会变得更加强大、快速，而Blackbox将在其中发挥重要的作用。当然，现在的Internet已经拥有了许多计算能力工厂，其中，大型的研究型数据中心，在他们的机房从地板到天花板的机架中，已经充满了数百台服务器。

问题是，这些工厂所能产生的性能，已经离不断增长的需求越来越远。每一个新的数据中心需要个性化设计，以及特别的安装，这个流程往往需要以年为计的时间和上千万美元的投入。一旦上线和运营，这个中心需要大量的费用来运营，一方面是因为计算机的房间正在逐步蚕食掉高租金的办公空间，同样因为他们需要全天候的空调来冷却微处理器所产生的热量。

目前，CIO们正在为数据中心能源和空间消耗而苦恼。因此，现在的问题变为，"您可以在运输集装箱里建造多大的计算机？"而且，这也是系统工程的起点。

Sun的目标是提供一个解决之道。大型企业，比如Qwest、Level 3、Akamai、Google等，建立了大型服务器庄园来支持Internet海量流量，通过连接上这些预先定制好地集装箱，他们能够更快地增加性能，在整个过程中节省了数百万美元。他们以及其他公司能将Blackbox部署在许多地点，在不断扩展地网格中建立新节点。

解决散热挑战

秘密地，Sun开始设计和建造一个原型。这个挑战更像玩笑。他们不能仅仅将一排服务器不顾一切地塞入集装箱中，那么，他们还不如煎了他们自己。

一个标准服务器机架需要消耗大约25KW电力，而这些电力几乎全部转化成热能。因此，传统的数据中心需要利用大量的空间来建造，机架之间的空间用于空气冷却。这是一个主要的原因，为什么数据中心需要那么大的空间。在一个密封的集装箱中，这些热量没有地方排出。这是目前为止最大的一个挑战。

在大量的试验和失败后，他们找到了一个完美而且简单的解决方案。一个标准的集装箱是8英尺宽、8英尺高和20英尺长。超过38台服务器如同比萨盒子一样堆叠在一起，看起来像一个高高、独立的没有背板的书架。4个这样的"书架"前后依次摆放在一面墙旁。水冷的热交换器依次放置在每副书架中间。另外4套书架和冷却设备放在另一面墙。

在这样的配置中，从第一个架子中产生的热空气从它的后面排走，进入到临近的热量交换器中。交换器抽走热量，将冷空气送到下一个架子的前部。热量从架子中排放，进入到下一个热量交换器中，如此一个循环完成，就冷却了集装箱一边的服务器。同样，另一边也是如此。一旦门关上，空气流通是一个持续的循环周期。

当然，热量交换器必须将热水排到集装箱外面，或者将暖和的水送到一个外部冷却器中，进行冷却，并重复利用。另外，因为热量交换器必须快速地吸收大量的热量，因此，水量必须达到每分钟60加仑，需要一个额外的供应管道。

另外一个实际的因素是带宽。如果10000个公司职员或者Internet用户，正在接入Blackbox，它的拥有者不得不安装大一点的带宽。Sun推荐使用一根专门的光纤。这个规划对于一个办公停车场来说并不费力，但如果一个位于市区的公司将Blackbox放在一个郊区的仓库中，或者一个低成本、乡下的发电厂旁，那么，他们不得不到区域电信公司租用一条这样的线路。当然，大部分公司选择自己来作这个工作，这样他们可以使数据中心更能满足自己的需求。

2006年春季，Blackbox原型已经能工作得足够好了。这样，Sun公司决定向市场开发这套系统。这个结果就是一个无尽头的调优工程。计算出冷却系统的垂直度，为水管安装探测器，这样，任何小的泄漏能够迅速被探测到。为有必要进入集装箱的人们提供必要的逃生路线。寻找到一个安装服务器之间连接的数据电缆的方式，这样，人们就可以随时抽出一个单元来维修。在每个计算机机架上安装减震衬套，这样，他们能成功应对恶劣的运输过程。

最终，Sun发布了这款产品

Sun公司非常兴奋，这套系统真的非常节能，而且运营成本低廉。但更多的购买者对Blackbox的预制和快速表示了更大的兴趣。客户通常会说，我们需要在30，60，90天内投入工作。

Sun CEO Jonathan的博客：

首先，服务器为何安装在机架中且由风扇从前向后冷却？是为了最大程度地方便那些与系统交互
的人员。但是，如果您希望拥有一个"故障冻结型"数据中心，人机交互将不再是您考虑的唯一事项。
因此，我们把机架转动 90 度，在多个机架中形成非常高效的气流。另外，除了气冷方式外，为何
不采用水冷的方式--如果您的手受到了灼伤，您是在空气中挥动手，还是把它浸入一碗冰水中？显
然，后者是更加有效的冷却方式。在普通数据中心的运营费用当中，由于需要冷却空间巨大的、温
度非常高的运算平台，电费占相当大的比例--相对于空气，增加水冷却器可以显著降低冷却费用。
这对环境也有同样的影响。我不是说过，"eco-responsible"中的"eco"表示"economics（既对
环境友好，同时又具有经济效益）"吗？。对于许多公司而言，电费在数据中心费用清单中仅次于工
资，位居第二。（的确，电费开支非常庞大。） 

不过，这正是我们开始追求高效节能的原因。

其次，如果您能自己发电，而且费用比供电公司向您收取的费用要少得多，那么何乐而不为呢 - 在
旁边的箱体内中放入发电机，并靠近冷却器，即可使用几乎无任何限制的廉价电能。（嘿，您甚至
还可以使用生态柴油发电机发电。） 

此外，如果电价或工作量要求发生变化，您要移动您的集装箱的位置 - 好消息，世界上的运输设
施随时听候您的差遣。火车、卡车、轮船，甚至是重型直升机。您可以把它们移到远离陆地的石油
钻控平台上， 重灾区， 无基础设施的偏远地区， 或最需要它们的任何地方。

最后，在我所参观的大多数数据中心，我看到地板砖数远远多于计算机数。为什么呢？因为早在操
作人员充满数据中心之前，他们就已用完了电能容量 - 由于机架之间离得很远，导致他们浪费了大
量的、非常昂贵的办公空间。在容器中，我们采用的做法恰好相反 - 凭借充足的电源和冷却能力，
我们把系统的密度提升了数个级别，真正做到了空间的精打细算。而且，它可以在任何地方运行，如
地下室、车库或房顶上等。这些地方只有设备, 没有人。