你看到的下一個用卡車或火車運輸的鋼製集裝箱可能不再裝載常見的木材、紡織品或食品。它可能裝有 10 噸精細交織的計算機伺服器，準備放置在停車場，為公司總部的 10,000 名員工或網際網路上的 10,000 人提供服務。Sun Microsystems 剛剛開始交付這些即裝即用的資料中心，將行動式計算的概念提升到了一個全新的水平。
沒錯，“黑盒子計劃”系統僅在工業意義上是便攜的，因為它整合到了一個標準的 20 英尺集裝箱中。但是，一旦交付到現場，它幾乎像任何筆記型電腦一樣是獨立的。該系統僅需要電源線和網際網路連線，以及供水和外部冷卻器用於冷卻。內部多達 250 臺伺服器提供高達 7 TB 的活動記憶體和超過 2 PB 的磁碟儲存。Sun 首席技術官 Greg Papadopoulos 在加利福尼亞州門洛帕克表示，也許最關鍵的是，“黑盒子計劃”將以大約十分之一的時間和百分之一的成本交付與傳統同等規模的計算機機房相同的功能。
這種前景意味著這種箱式資料中心不僅可以取代企業資料中心，還可以改變我們所有人的計算機體驗。“‘黑盒子計劃’象徵著我們公司正在進行的一項重大押注，”Papadopoulos 解釋說。“我們押注未來數十億臺客戶端機器——桌上型電腦、掌上電腦、iPod，無論是什麼——都將大部分時間用於與網路互動。” 這些裝置幾乎不需要像當今大多數計算機那樣儲存和執行常見的軟體應用程式。相反，它們只需訪問線上程式即可進行文字處理、電子表格等操作。
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這種轉變已經步入正軌，名稱包括網格計算、公用事業計算或雲計算。越來越多的人使用網際網路服務進行電子郵件（例如 Hotmail）、部落格 (Blogger)、社交網路 (MySpace)、地圖 (Google Earth) 和其他任務。他們不將軟體託管在自己的機器上；而是在需要時連結到它。Papadopoulos 將這種趨勢比作一個世紀前電力發生的情況：我們很少有人在家中地下室裡保留髮電機；我們只需插入電網並按需用電即可。
為雲提供動力
如果雲計算是未來，那麼網際網路將不得不變得更大、更快，“黑盒子計劃”可能會發揮關鍵作用。當然，Papadopoulos 說，網際網路已經擁有許多計算能力工廠，形式為大型機構資料中心，其中堆滿了數百臺計算機，呈落地式機架排列。
問題在於，這些工廠的發電能力越來越落後於需求的增長。每個新的資料中心都必須進行定製設計和專門安裝，一臺計算機一臺計算機地安裝，這個過程可能需要數年時間，耗資數千萬美元。一旦投入執行，這些中心的運營成本也很高，這既是因為計算機機房往往是從高租金的辦公空間中劃分出來的，也是因為它們需要全天候的大規模空調來冷卻大量的耗電微處理器。正如 Sun 執行長 Jonathan Schwartz 在“黑盒子計劃”首次亮相儀式上所說，“我遇到的幾乎每位資訊長和初創公司都表示，他們的資料中心受到能源和空間限制的制約。”
Sun 的目標是提供一條出路。像 Qwest、Level 3、Akamai 和 Google 這樣的大公司，它們建立龐大的伺服器群來支援網際網路不斷飆升的流量，可以透過將預製集裝箱連線在一起來更快地增加容量，從而節省數百萬美元。他們和其他公司還可以將“黑盒子”散佈在許多其他地方，以在不斷擴充套件的電網中建立節點。
與此同時，必須擴充套件內部計算的公司將有新的選擇。例如，紐約市的一家公司可以用屋頂或停車場上的集裝箱來擴建其市中心資料中心，或者在新澤西州租金較低的倉庫中擴建。一家石油公司可以將“黑盒子”安裝在海上石油鑽井平臺上，以執行現場運營以及地震監測。人道主義組織可以建立緊急資料中心，以協調災區救援工作。五角大樓可以部署移動資料中心來支援作戰行動。
當然，這些裝置在現實世界中的可行性才剛剛開始測試。分割槽和建築規範可能會使某些地點的選址變得棘手。而且，很少有停車場或屋頂配備工業級 600 安培電力管道、超高頻寬網路連線、60 加侖/分鐘的大型水管以及用於冷卻水的大型冷卻器。幾乎肯定需要安全圍欄、攝像頭或警衛。
儘管如此，早期的行業反響還是積極的。《InfoWorld》雜誌將“黑盒子計劃”列為“12 個可能奏效的古怪科技創意”之一。加州大學伯克利分校著名的計算機科學家 David Patterson 是 Sun 技術顧問委員會的成員，他補充說，“黑盒子計劃”將允許公司“將資料中心放置在更靠近廉價或環境友好型電力來源的地方，例如水力發電大壩或風力渦輪機。” 他指出，“黑盒子”的普及“可以顯著降低公用事業計算的成本——也就是未來，iPhone 或任何東西將是我們隨身攜帶的唯一物品，而我們所做的大部分事情都將是線上服務。”
擴充套件對話
“黑盒子計劃”的靈感來自兩年前 Papadopoulos 與計算機發明家 Danny Hillis 之間的一次隨意討論——儘管事實上，Hillis 指出，那次聊天只是持續了十多年的對話的最新一輪。他說，這個概念可以追溯到他擔任 Thinking Machines, Inc. 首席科學家時，這是一家位於馬薩諸塞州劍橋市的超級計算機制造商，而 Papadopoulos 是他剛從麻省理工學院聘請的工程師。
“我們在那裡的一群人喜歡幻想當計算機真正小型且廉價時世界會是什麼樣子，”Hillis 說。“我們喜歡這樣的想法，即你的桌子上會有一臺非常簡單的機器，而很多工作將在一些裝滿計算機的大型建築物中完成。”
Thinking Machines 於 1994 年停業，但對話仍在繼續。十年後，Papadopoulos 在 Thinking Machines 的技術被 Sun 收購後去了 Sun 公司，順便拜訪了 Hillis 在他在加利福尼亞州格倫代爾的新諮詢公司 Applied Minds。當兩人正在絞盡腦汁思考如何製造最小、最節能的計算機時，Hillis 將問題反過來看：可以建造的最大計算機是什麼？
Papadopoulos 推斷，實際上，最大的計算機將由可以運輸的最大箱子來定義。正如兩人回憶的那樣，這個想法很快讓他們想到了在集裝箱內構建系統。集裝箱將成為計算機。
這個想法並非原創。Brewster Kahle，另一位 Thinking Machines 的校友，已經在嘗試向發展中國家提供內置於集裝箱的計算機系統。美國軍方也曾試驗過用於野外作戰的卡車運輸資料中心。但是，這些設計都是針對臨時性的、獨一無二的產品。沒有人進行過認真的工程設計，將移動資料中心設計為可批次生產的商品。
散熱
Papadopoulos 對此很感興趣，他請 Hillis 和他在 Applied Minds 的同事為 Sun 設計和製造原型。挑戰比看起來更棘手。Hillis 不能只是隨意地將一堆伺服器扔進集裝箱；它們會把自己烤焦。一個標準的現代伺服器機架消耗大約 25 千瓦的功率，幾乎所有功率最終都變成熱量。因此，傳統的資料中心在機架之間留有足夠的空間以進行空氣冷卻——這是資料中心往往佔用如此多佔地面積的主要原因。然而，在密封的集裝箱內，熱量將無處可去。“這是迄今為止最大的技術挑戰，”Papadopoulos 說。
經過多次試驗和錯誤，他們找到了一個非常簡單的解決方案。一個標準的集裝箱寬 8 英尺、高 8 英尺、長 20 英尺。多達 38 臺伺服器像披薩盒一樣堆疊在一個框架上，該框架看起來像一個深而獨立的書櫃，沒有背板。四個這樣的“書櫃”沿著一面牆等距排列 [參見對面頁面的方框]。一個高大的水冷換熱器夾在每對機箱之間。另一組四個機箱和冷卻器沿著對面牆排列。
在這種配置中，來自第一個伺服器機箱的熱空氣從其背面排出，直接進入相鄰的換熱器。換熱器抽出熱量，並將冷空氣送入下一個機箱的前面。熱量從該機箱的背面排出到下一個換熱器，依此類推，在一個迴圈中沿著集裝箱的一側向下移動，然後繞到另一側。實際上，一旦門關閉，空氣就會在連續迴圈中迴圈。
當然，關鍵在於換熱器必須將熱水排放到集裝箱外部的環境中，或者將溫水透過外部冷卻器傳送以冷卻並再迴圈。無論哪種方式，由於換熱器必須快速吸收大量熱量，因此水必須以每分鐘 60 加侖的速度流過它們，這需要大量的供水管道。
另一個實際問題是頻寬。如果 10,000 名公司員工或網際網路使用者正在訪問“黑盒子”的 TB 級記憶體，那麼其所有者將不得不為其執行的不僅僅是一條電話線。Sun 建議使用專用光纖電纜。對於現場停車場來說，這種安排並不太費力，但一家位於郊區倉庫或低成本農村發電廠附近的市中心公司將不得不從區域電信公司租用此類線路。當然，所有者還必須對系統進行程式設計，但大多數公司選擇這樣做，以便他們可以根據自己的需求定製資料中心。
到 2006 年春季，Hillis 的團隊的原型機工作良好，Sun 決定開發該系統以投放市場。Papadopoulos 又找到了另一位 Thinking Machines 的校友來領導開發團隊：Sun 的高階技術副總裁 David Douglas。
“在原型機中，他們大約 80% 的工作都做對了，”Douglas 說。“但是現在我的工作是弄清楚我們如何真正製造這些東西。如何將空的集裝箱批次生產為資料中心？如何降低成本並提高可靠性？”
工程化真實產品
他說，結果是無休止的微調。弄清楚如何為冷卻系統鋪設管道。安裝用於積水的感測器，以便可以快速檢測到洩漏。為那些必須進入集裝箱的人員提供逃生路線。找到一種執行互連伺服器的資料電纜的方法，以便有人仍然可以拉出一個單元進行維修。在每個計算機機架下方安裝減震器，以便它們能夠在運輸過程中不可避免地遇到的粗暴著陸中倖存下來。
最終，在 2006 年 10 月，Sun 推出了該產品。（為了配合場合，亮白色的集裝箱被匆忙漆成了黑色。）Papadopoulos 說，潛在客戶很感興趣——儘管並非完全出於他最初預期的原因。
“我們最初對使這些系統真正節能且運營成本低廉感到興奮，”他說。“但是我們交談過的‘早期採用者’更關注‘黑盒子計劃’是預製和快速的概念。人們說，‘我需要在 30 天、60 天、90 天內得到這個。我需要它能工作。’”
Sun 不會透露有多少早期採用者實際下了訂單。“可以說我們有非常強大的潛在客戶，”Papadopoulos 指出。“這些人已經接近崩潰，”這意味著他們無法在其現有系統中新增更快的計算機，因為他們無法排出增加的熱量。“我們預計會持懷疑態度，而我們也確實遇到了，”他補充道。“這在資料中心領域是一個激進的概念。然而，我們沒有想到的是，在做完演示後，人們會走上前來說，‘我明天需要 10 個。’”
更多探索
《集裝箱改變世界：貨輪、碼頭與你不知道的全球化真相》。 馬克·萊文森。 普林斯頓大學出版社，2006 年。
什麼是 Web 2.0：下一代軟體的設計模式和商業模式。 蒂姆·奧萊利。 2005 年 9 月 30 日。可在 www.oreillynet.com/pub/a/oreilly/tim/news/2005/09/30/what-is-web-20.html 獲取
Sun Microsystems 的官方“黑盒子計劃”網頁：www.sun.com/emrkt/blackbox/