你看到的下一个用卡车或火车运输的钢制集装箱可能不再装载常见的木材、纺织品或食品。它可能装有 10 吨精细交织的计算机服务器，准备放置在停车场，为公司总部的 10,000 名员工或互联网上的 10,000 人提供服务。Sun Microsystems 刚刚开始交付这些即装即用的数据中心，将便携式计算的概念提升到了一个全新的水平。
没错，“黑盒子计划”系统仅在工业意义上是便携的，因为它集成到了一个标准的 20 英尺集装箱中。但是，一旦交付到现场，它几乎像任何笔记本电脑一样是独立的。该系统仅需要电源线和互联网连接，以及供水和外部冷却器用于冷却。内部多达 250 台服务器提供高达 7 TB 的活动内存和超过 2 PB 的磁盘存储。Sun 首席技术官 Greg Papadopoulos 在加利福尼亚州门洛帕克表示，也许最关键的是，“黑盒子计划”将以大约十分之一的时间和百分之一的成本交付与传统同等规模的计算机机房相同的功能。
这种前景意味着这种箱式数据中心不仅可以取代企业数据中心，还可以改变我们所有人的计算机体验。“‘黑盒子计划’象征着我们公司正在进行的一项重大押注，”Papadopoulos 解释说。“我们押注未来数十亿台客户端机器——台式机、掌上电脑、iPod，无论是什么——都将大部分时间用于与网络交互。” 这些设备几乎不需要像当今大多数计算机那样存储和运行常见的软件应用程序。相反，它们只需访问在线程序即可进行文字处理、电子表格等操作。
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这种转变已经步入正轨，名称包括网格计算、公用事业计算或云计算。越来越多的人使用互联网服务进行电子邮件（例如 Hotmail）、博客 (Blogger)、社交网络 (MySpace)、地图 (Google Earth) 和其他任务。他们不将软件托管在自己的机器上；而是在需要时链接到它。Papadopoulos 将这种趋势比作一个世纪前电力发生的情况：我们很少有人在家中地下室里保留发电机；我们只需插入电网并按需用电即可。
为云提供动力
如果云计算是未来，那么互联网将不得不变得更大、更快，“黑盒子计划”可能会发挥关键作用。当然，Papadopoulos 说，互联网已经拥有许多计算能力工厂，形式为大型机构数据中心，其中堆满了数百台计算机，呈落地式机架排列。
问题在于，这些工厂的发电能力越来越落后于需求的增长。每个新的数据中心都必须进行定制设计和专门安装，一台计算机一台计算机地安装，这个过程可能需要数年时间，耗资数千万美元。一旦投入运行，这些中心的运营成本也很高，这既是因为计算机机房往往是从高租金的办公空间中划分出来的，也是因为它们需要全天候的大规模空调来冷却大量的耗电微处理器。正如 Sun 首席执行官 Jonathan Schwartz 在“黑盒子计划”首次亮相仪式上所说，“我遇到的几乎每位首席信息官和初创公司都表示，他们的数据中心受到能源和空间限制的制约。”
Sun 的目标是提供一条出路。像 Qwest、Level 3、Akamai 和 Google 这样的大公司，它们建立庞大的服务器群来支持互联网不断飙升的流量，可以通过将预制集装箱连接在一起来更快地增加容量，从而节省数百万美元。他们和其他公司还可以将“黑盒子”散布在许多其他地方，以在不断扩展的电网中创建节点。
与此同时，必须扩展内部计算的公司将有新的选择。例如，纽约市的一家公司可以用屋顶或停车场上的集装箱来扩建其市中心数据中心，或者在新泽西州租金较低的仓库中扩建。一家石油公司可以将“黑盒子”安装在海上石油钻井平台上，以运行现场运营以及地震监测。人道主义组织可以建立紧急数据中心，以协调灾区救援工作。五角大楼可以部署移动数据中心来支持作战行动。
当然，这些装置在现实世界中的可行性才刚刚开始测试。分区和建筑规范可能会使某些地点的选址变得棘手。而且，很少有停车场或屋顶配备工业级 600 安培电力管道、超高带宽网络连接、60 加仑/分钟的大型水管以及用于冷却水的大型冷却器。几乎肯定需要安全围栏、摄像头或警卫。
尽管如此，早期的行业反响还是积极的。《InfoWorld》杂志将“黑盒子计划”列为“12 个可能奏效的古怪科技创意”之一。加州大学伯克利分校著名的计算机科学家 David Patterson 是 Sun 技术顾问委员会的成员，他补充说，“黑盒子计划”将允许公司“将数据中心放置在更靠近廉价或环境友好型电力来源的地方，例如水力发电大坝或风力涡轮机。” 他指出，“黑盒子”的普及“可以显着降低公用事业计算的成本——也就是未来，iPhone 或任何东西将是我们随身携带的唯一物品，而我们所做的大部分事情都将是在线服务。”
扩展对话
“黑盒子计划”的灵感来自两年前 Papadopoulos 与计算机发明家 Danny Hillis 之间的一次随意讨论——尽管事实上，Hillis 指出，那次聊天只是持续了十多年的对话的最新一轮。他说，这个概念可以追溯到他担任 Thinking Machines, Inc. 首席科学家时，这是一家位于马萨诸塞州剑桥市的超级计算机制造商，而 Papadopoulos 是他刚从麻省理工学院聘请的工程师。
“我们在那里的一群人喜欢幻想当计算机真正小型且廉价时世界会是什么样子，”Hillis 说。“我们喜欢这样的想法，即你的桌子上会有一台非常简单的机器，而很多工作将在一些装满计算机的大型建筑物中完成。”
Thinking Machines 于 1994 年停业，但对话仍在继续。十年后，Papadopoulos 在 Thinking Machines 的技术被 Sun 收购后去了 Sun 公司，顺便拜访了 Hillis 在他在加利福尼亚州格伦代尔的新咨询公司 Applied Minds。当两人正在绞尽脑汁思考如何制造最小、最节能的计算机时，Hillis 将问题反过来看：可以建造的最大计算机是什么？
Papadopoulos 推断，实际上，最大的计算机将由可以运输的最大箱子来定义。正如两人回忆的那样，这个想法很快让他们想到了在集装箱内构建系统。集装箱将成为计算机。
这个想法并非原创。Brewster Kahle，另一位 Thinking Machines 的校友，已经在尝试向发展中国家提供内置于集装箱的计算机系统。美国军方也曾试验过用于野外作战的卡车运输数据中心。但是，这些设计都是针对临时性的、独一无二的产品。没有人进行过认真的工程设计，将移动数据中心设计为可批量生产的商品。
散热
Papadopoulos 对此很感兴趣，他请 Hillis 和他在 Applied Minds 的同事为 Sun 设计和制造原型。挑战比看起来更棘手。Hillis 不能只是随意地将一堆服务器扔进集装箱；它们会把自己烤焦。一个标准的现代服务器机架消耗大约 25 千瓦的功率，几乎所有功率最终都变成热量。因此，传统的数据中心在机架之间留有足够的空间以进行空气冷却——这是数据中心往往占用如此多占地面积的主要原因。然而，在密封的集装箱内，热量将无处可去。“这是迄今为止最大的技术挑战，”Papadopoulos 说。
经过多次试验和错误，他们找到了一个非常简单的解决方案。一个标准的集装箱宽 8 英尺、高 8 英尺、长 20 英尺。多达 38 台服务器像披萨盒一样堆叠在一个框架上，该框架看起来像一个深而独立的书柜，没有背板。四个这样的“书柜”沿着一面墙等距排列 [参见对面页面的方框]。一个高大的水冷换热器夹在每对机箱之间。另一组四个机箱和冷却器沿着对面墙排列。
在这种配置中，来自第一个服务器机箱的热空气从其背面排出，直接进入相邻的换热器。换热器抽出热量，并将冷空气送入下一个机箱的前面。热量从该机箱的背面排出到下一个换热器，依此类推，在一个循环中沿着集装箱的一侧向下移动，然后绕到另一侧。实际上，一旦门关闭，空气就会在连续循环中循环。
当然，关键在于换热器必须将热水排放到集装箱外部的环境中，或者将温水通过外部冷却器发送以冷却并再循环。无论哪种方式，由于换热器必须快速吸收大量热量，因此水必须以每分钟 60 加仑的速度流过它们，这需要大量的供水管道。
另一个实际问题是带宽。如果 10,000 名公司员工或互联网用户正在访问“黑盒子”的 TB 级内存，那么其所有者将不得不为其运行的不仅仅是一条电话线。Sun 建议使用专用光纤电缆。对于现场停车场来说，这种安排并不太费力，但一家位于郊区仓库或低成本农村发电厂附近的市中心公司将不得不从区域电信公司租用此类线路。当然，所有者还必须对系统进行编程，但大多数公司选择这样做，以便他们可以根据自己的需求定制数据中心。
到 2006 年春季，Hillis 的团队的原型机工作良好，Sun 决定开发该系统以投放市场。Papadopoulos 又找到了另一位 Thinking Machines 的校友来领导开发团队：Sun 的高级技术副总裁 David Douglas。
“在原型机中，他们大约 80% 的工作都做对了，”Douglas 说。“但是现在我的工作是弄清楚我们如何真正制造这些东西。如何将空的集装箱批量生产为数据中心？如何降低成本并提高可靠性？”
工程化真实产品
他说，结果是无休止的微调。弄清楚如何为冷却系统铺设管道。安装用于积水的传感器，以便可以快速检测到泄漏。为那些必须进入集装箱的人员提供逃生路线。找到一种运行互连服务器的数据电缆的方法，以便有人仍然可以拉出一个单元进行维修。在每个计算机机架下方安装减震器，以便它们能够在运输过程中不可避免地遇到的粗暴着陆中幸存下来。
最终，在 2006 年 10 月，Sun 推出了该产品。（为了配合场合，亮白色的集装箱被匆忙漆成了黑色。）Papadopoulos 说，潜在客户很感兴趣——尽管并非完全出于他最初预期的原因。
“我们最初对使这些系统真正节能且运营成本低廉感到兴奋，”他说。“但是我们交谈过的‘早期采用者’更关注‘黑盒子计划’是预制和快速的概念。人们说，‘我需要在 30 天、60 天、90 天内得到这个。我需要它能工作。’”
Sun 不会透露有多少早期采用者实际下了订单。“可以说我们有非常强大的潜在客户，”Papadopoulos 指出。“这些人已经接近崩溃，”这意味着他们无法在其现有系统中添加更快的计算机，因为他们无法排出增加的热量。“我们预计会持怀疑态度，而我们也确实遇到了，”他补充道。“这在数据中心领域是一个激进的概念。然而，我们没有想到的是，在做完演示后，人们会走上前来说，‘我明天需要 10 个。’”
更多探索
《集装箱改变世界：货轮、码头与你不知道的全球化真相》。 马克·莱文森。 普林斯顿大学出版社，2006 年。
什么是 Web 2.0：下一代软件的设计模式和商业模式。 蒂姆·奥莱利。 2005 年 9 月 30 日。可在 www.oreillynet.com/pub/a/oreilly/tim/news/2005/09/30/what-is-web-20.html 获取
Sun Microsystems 的官方“黑盒子计划”网页：www.sun.com/emrkt/blackbox/