伴隨牛頓力學(xué)體系建立而誕生的近代科學(xué)，開辟了一個改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活和思維方式，對人類社會發(fā)展進(jìn)程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的、革命性影響的全新時代。時至今日，科技創(chuàng)新依然是影響和改變經(jīng)濟(jì)、社會的關(guān)鍵變量。不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍，探索當(dāng)前世界科技發(fā)展的最前沿，推動事關(guān)人類生存與發(fā)展的科技進(jìn)步是每個科研機(jī)構(gòu)的目標(biāo)。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡稱中國科大)致力于科學(xué)前沿探索和高新技術(shù)創(chuàng)新，為了更好支撐生命科學(xué)、天文、材料、人工智能等各學(xué)科領(lǐng)域研究，校網(wǎng)絡(luò)信息中心負(fù)責(zé)學(xué)校的計算平臺，以計算和存儲為平臺融合新技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)重大科研創(chuàng)新平臺建設(shè)，提升創(chuàng)新體系效能，加速科技創(chuàng)新。

中國科大是中國科學(xué)院所屬的以前沿科學(xué)和高新技術(shù)為主、兼有醫(yī)學(xué)和特色文科的綜合性全國重點大學(xué)，于1958年在北京創(chuàng)建，重點培養(yǎng)新興、邊緣、交叉學(xué)科的尖端科技人才，其中包括一批國際知名的科學(xué)家，在單分子科學(xué)、高溫超導(dǎo)、納米科學(xué)、地球環(huán)境、生命與健康等前沿領(lǐng)域取得了世界水平領(lǐng)先的科研成果。

現(xiàn)有的計算中心整體資源使用率接近極限

近年來天文、力學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、人工智能等學(xué)科的項目隨著新技術(shù)和新儀器的應(yīng)用取得了顯著科研成果，但同時，科研創(chuàng)新平臺在計算、存儲性能和容量上也遇到了新的挑戰(zhàn)。生物工程、生態(tài)環(huán)境、新材料、天文觀測等科研項目的實驗數(shù)據(jù)采集具有周期長、采集復(fù)雜、環(huán)境要求較高、不可復(fù)雜再生(氣候數(shù)據(jù))等特點。此外由于科研項目涉及的眾多研究員來自不同高校及科研單位，在采集、分析實驗數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié)需嚴(yán)格按照時間節(jié)點進(jìn)行推進(jìn)，因此在數(shù)據(jù)安全可靠方面必須得到保障，不容任何丟失。

例如生命科學(xué)領(lǐng)域的研究：冷凍電鏡設(shè)備，通過“樣品冷凍—低劑量電子斷層掃描—三維重構(gòu)”技術(shù)，開展生命科學(xué)基礎(chǔ)研究。在其整個流程中，圖像處理和三維重構(gòu)作為核心步驟，對計算和存儲的需求非常高，平均每分鐘就能產(chǎn)生5-6張Image Stack圖像數(shù)據(jù)，按照24小時不間斷地工作計算，每天會產(chǎn)生超過數(shù)TB的數(shù)據(jù)，每年可達(dá)數(shù)PB，并且采集的海量文件數(shù)據(jù)要進(jìn)行高并發(fā)的模型重構(gòu)。處理后的數(shù)據(jù)還需要及時歸檔存儲，一方面釋放占用的性能資源，另一方面更好地保存寶貴的原始科研數(shù)據(jù)以備后續(xù)計劃使用。全校多領(lǐng)域持續(xù)新增的科研項目需求，對計算存儲平臺整體方案的性能、容量、安全穩(wěn)定都提出了新挑戰(zhàn)。

百萬IOPS、百GB帶寬

為科研平臺注入新動力

聚焦前沿科學(xué)研究，致力尖端科技突破，注重學(xué)科交叉融合，努力實現(xiàn)創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化的重大突破，為保障各類學(xué)科課題項目順利、高效開展，中國科大深入分析科研項目對計算中心的需求，以“計算+存儲”為核心的整體方案升級集群系統(tǒng)，整體籌劃部署了25個浪潮GPU服務(wù)器節(jié)點以及一套浪潮分布式并行文件存儲AS13000系列，為科研平臺提供計算及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)力支撐。

為了滿足不同學(xué)科領(lǐng)域項目采集的數(shù)據(jù)在研究不同時期數(shù)據(jù)對存儲性能、容量的需求特點，數(shù)據(jù)層采用了浪潮分布式并行文件存儲AS13000系列數(shù)據(jù)分層存儲方案，通過配置NVMe SSD高性能硬盤的全閃存節(jié)點構(gòu)建了高速性能層，通過30個4U60盤位高密節(jié)點搭建了11PB可用空間的容量層。集群中所有分布式節(jié)點參與并發(fā)讀寫，基于聚合的小文件優(yōu)化技術(shù)，減少了數(shù)據(jù)寫入硬盤次數(shù)，提高小文件讀寫性能，實現(xiàn)了集群聚合讀帶寬160GB/s以上，寫帶寬100GB/s以上，同時隨機(jī)讀IOPS達(dá)205萬，保證科研項目順利進(jìn)行。存儲集群采用統(tǒng)一目錄命名空間，可以自動根據(jù)數(shù)據(jù)訪問在高速存儲層及普通容量層中遷移，確保發(fā)揮更大性能。此外浪潮分布式并行文件存儲AS13000可提供塊、文件、對象、大數(shù)據(jù)等多種存儲服務(wù)，通過靈活的存儲協(xié)議選擇以及多種存儲協(xié)議之間的互通性滿足多領(lǐng)域科研項目課題的負(fù)載多樣性。

聚合讀寫帶寬性能

數(shù)據(jù)存儲集群具有高冗余模式，即當(dāng)某節(jié)點出現(xiàn)故障時，可以自動切換至備用節(jié)點，設(shè)備類故障頻率降低，科研平臺數(shù)據(jù)不丟失，保證了數(shù)據(jù)安全性和項目課題運(yùn)行的持續(xù)性。此外，中國科大考慮到科研平臺未來研究方向的增多及規(guī)模的增大，浪潮分布式并行文件存儲AS13000可以根據(jù)后期業(yè)務(wù)的增長，在線擴(kuò)展新的節(jié)點，系統(tǒng)的性能和容量會隨著節(jié)點數(shù)量的增加線性增長，保護(hù)了科研項目的持續(xù)性研究。

中國科大校級計算平臺邏輯拓?fù)鋱D

2003年正式建成的中國科大校級計算平臺是學(xué)校六大公共實驗中心之一，也是國內(nèi)高校最早的平臺之一。目前投入設(shè)備采購費(fèi)用已超1.2億元，1300臺在使用中的服務(wù)器，提供總雙精度浮點5409萬億次/秒的計算能力，利用率超80%。在2022年支持發(fā)表SCI論文464篇(包括Nature系列、Science系列、PRL、JACS、Cell等頂級期刊論文38篇)，為前沿領(lǐng)域的科技創(chuàng)新提供數(shù)據(jù)與計算平臺，為用戶取得顯著項目成果起到顯著支撐。

科技創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，深刻應(yīng)用和影響著人類的工作、生產(chǎn)、生活各個方面，從而提升生命健康水平，推動經(jīng)濟(jì)繁榮、造福人類。作為具有較強(qiáng)知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力的教育與科研基地，中國科大致力于推動中國科技文化的發(fā)展。通過對新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用，為每一位師生提供優(yōu)質(zhì)的計算和數(shù)據(jù)資源，為加速前沿科技研究打下堅實的基礎(chǔ)，幫助全人類更好地認(rèn)識自然、理解自然、改造自然，推動人類社會和文明不斷向前邁進(jìn)。

審核編輯：湯梓紅