伴隨牛頓力學(xué)體系建立而誕生的近代科學(xué)，開(kāi)辟了一個(gè)改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活和思維方式，對(duì)人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的、革命性影響的全新時(shí)代。時(shí)至今日，科技創(chuàng)新依然是影響和改變經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(dòng)事關(guān)人類生存與發(fā)展的科技進(jìn)步是每個(gè)科研機(jī)構(gòu)的目標(biāo)。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)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(jì)算平臺(tái)，以計(jì)算和存儲(chǔ)為平臺(tái)融合新技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)重大科研創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，提升創(chuàng)新體系效能，加速科技創(chuàng)新。

中國(guó)科大是中國(guó)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(guó)重點(diǎn)大學(xué)，于1958年在北京創(chuàng)建，重點(diǎn)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(guó)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(jì)算中心整體資源使用率接近極限

近年來(lái)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(xiàng)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(shí)，科研創(chuàng)新平臺(tái)在計(jì)算、存儲(chǔ)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(cè)等科研項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集具有周期長(zhǎng)、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(diǎn)。此外由于科研項(xiàng)目涉及的眾多研究員來(lái)自不同高校及科研單位，在采集、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié)需嚴(yán)格按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)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(guò)“樣品冷凍—低劑量電子斷層掃描—三維重構(gòu)”技術(shù)，開(kāi)展生命科學(xué)基礎(chǔ)研究。在其整個(gè)流程中，圖像處理和三維重構(gòu)作為核心步驟，對(duì)計(jì)算和存儲(chǔ)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(shí)不間斷地工作計(jì)算，每天會(huì)產(chǎn)生超過(guò)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(shí)歸檔存儲(chǔ)，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(jì)劃使用。全校多領(lǐng)域持續(xù)新增的科研項(xiàng)目需求，對(duì)計(jì)算存儲(chǔ)平臺(tái)整體方案的性能、容量、安全穩(wěn)定都提出了新挑戰(zhàn)。

百萬(wàn)IOPS、百GB帶寬

為科研平臺(tái)注入新動(dòng)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(shí)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(xiàng)目順利、高效開(kāi)展，中國(guó)科大深入分析科研項(xiàng)目對(duì)計(jì)算中心的需求，以“計(jì)算+存儲(chǔ)”為核心的整體方案升級(jí)集群系統(tǒng)，整體籌劃部署了25個(gè)浪潮GPU服務(wù)器節(jié)點(diǎn)以及一套浪潮分布式并行文件存儲(chǔ)AS13000系列，為科研平臺(tái)提供計(jì)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(xiàng)目采集的數(shù)據(jù)在研究不同時(shí)期數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)性能、容量的需求特點(diǎn)，數(shù)據(jù)層采用了浪潮分布式并行文件存儲(chǔ)AS13000系列數(shù)據(jù)分層存儲(chǔ)方案，通過(guò)配置NVMe SSD高性能硬盤的全閃存節(jié)點(diǎn)構(gòu)建了高速性能層，通過(guò)30個(gè)4U60盤位高密節(jié)點(diǎn)搭建了11PB可用空間的容量層。集群中所有分布式節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了集群聚合讀帶寬160GB/s以上，寫帶寬100GB/s以上，同時(shí)隨機(jī)讀IOPS達(dá)205萬(wàn)，保證科研項(xiàng)目順利進(jìn)行。存儲(chǔ)集群采用統(tǒng)一目錄命名空間，可以自動(dòng)根據(jù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)在高速存儲(chǔ)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(chǔ)AS13000可提供塊、文件、對(duì)象、大數(shù)據(jù)等多種存儲(chǔ)服務(wù)，通過(guò)靈活的存儲(chǔ)協(xié)議選擇以及多種存儲(chǔ)協(xié)議之間的互通性滿足多領(lǐng)域科研項(xiàng)目課題的負(fù)載多樣性。

聚合讀寫帶寬性能

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集群具有高冗余模式，即當(dāng)某節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)切換至備用節(jié)點(diǎn)，設(shè)備類故障頻率降低，科研平臺(tái)數(shù)據(jù)不丟失，保證了數(shù)據(jù)安全性和項(xiàng)目課題運(yùn)行的持續(xù)性。此外，中國(guó)科大考慮到科研平臺(tái)未來(lái)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(chǔ)AS13000可以根據(jù)后期業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，在線擴(kuò)展新的節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)的性能和容量會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加線性增長(zhǎng)，保護(hù)了科研項(xiàng)目的持續(xù)性研究。

中國(guó)科大校級(jí)計(jì)算平臺(tái)邏輯拓?fù)鋱D

2003年正式建成的中國(guó)科大校級(jí)計(jì)算平臺(tái)是學(xué)校六大公共實(shí)驗(yàn)中心之一，也是國(guó)內(nèi)高校最早的平臺(tái)之一。目前投入設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用已超1.2億元，1300臺(tái)在使用中的服務(wù)器，提供總雙精度浮點(diǎn)5409萬(wàn)億次/秒的計(jì)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(jí)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(jì)算平臺(tái)，為用戶取得顯著項(xiàng)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(dòng)力，深刻應(yīng)用和影響著人類的工作、生產(chǎn)、生活各個(gè)方面，從而提升生命健康水平，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)繁榮、造福人類。作為具有較強(qiáng)知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力的教育與科研基地，中國(guó)科大致力于推動(dòng)中國(guó)科技文化的發(fā)展。通過(guò)對(duì)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(jì)算和數(shù)據(jù)資源，為加速前沿科技研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，幫助全人類更好地認(rèn)識(shí)自然、理解自然、改造自然，推動(dòng)人類社會(huì)和文明不斷向前邁進(jìn)。

審核編輯：湯梓紅