伴隨牛頓力學體系建立而誕生的近代科學，開辟了一個改變人類生產(chǎn)生活和思維方式，對人類社會發(fā)展進程產(chǎn)生深遠的、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、社會的關鍵變量。不斷向科學技術廣度和深度進軍，探索當前世界科技發(fā)展的最前沿，推動事關人類生存與發(fā)展的科技進步是每個科研機構的目標。

中國科學技術大學(以下簡稱中國科大)致力于科學前沿探索和高新技術創(chuàng)新，為了更好支撐生命科學、天文、材料、人工智能等各學科領域研究，校網(wǎng)絡信息中心負責學校的計算平臺，以計算和存儲為平臺融合新技術應用，推進重大科研創(chuàng)新平臺建設，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院所屬的以前沿科學和高新技術為主、兼有醫(yī)學和特色文科的綜合性全國重點大學，于1958年在北京創(chuàng)建，重點培養(yǎng)新興、邊緣、交叉學科的尖端科技人才，其中包括一批國際知名的科學家，在單分子科學、高溫超導、納米科學、地球環(huán)境、生命與健康等前沿領域取得了世界水平領先的科研成果。

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、生命科學、材料科學、人工智能等學科的項目隨著新技術和新儀器的應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、采集復雜、環(huán)境要求較高、不可復雜再生(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)需嚴格按照時間節(jié)點進行推進，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。

例如生命科學領域的研究：冷凍電鏡設備，通過“樣品冷凍—低劑量電子斷層掃描—三維重構”技術，開展生命科學基礎研究。在其整個流程中，圖像處理和三維重構作為核心步驟，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)，每年可達數(shù)PB，并且采集的海量文件數(shù)據(jù)要進行高并發(fā)的模型重構。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

聚焦前沿科學研究，致力尖端科技突破，注重學科交叉融合，努力實現(xiàn)創(chuàng)新和科技成果轉化的重大突破，為保障各類學科課題項目順利、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)基礎設施強力支撐。

為了滿足不同學科領域項目采集的數(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，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，同時隨機讀IOPS達205萬，保證科研項目順利進行。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，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域科研項目課題的負載多樣性。

聚合讀寫帶寬性能

數(shù)據(jù)存儲集群具有高冗余模式，即當某節(jié)點出現(xiàn)故障時，可以自動切換至備用節(jié)點，設備類故障頻率降低，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)務的增長，在線擴展新的節(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撲圖

2003年正式建成的中國科大校級計算平臺是學校六大公共實驗中心之一，也是國內高校最早的平臺之一。目前投入設備采購費用已超1.2億元，1300臺在使用中的服務器，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)新作為引領發(fā)展的第一動力，深刻應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)濟繁榮、造福人類。作為具有較強知識創(chuàng)新和技術創(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、新設備的應用，為每一位師生提供優(yōu)質的計算和數(shù)據(jù)資源，為加速前沿科技研究打下堅實的基礎，幫助全人類更好地認識自然、理解自然、改造自然，推動人類社會和文明不斷向前邁進。

審核編輯：湯梓紅