文 /黎建輝 虞路清 張波 劉峰 吳章生

隨著云計(jì)算、云存儲(chǔ)和災(zāi)備系統(tǒng)陸續(xù)上線，科學(xué)數(shù)據(jù)云各項(xiàng)服務(wù)逐步投入使用，科學(xué)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)能力得到了全面提升。2013年9月,中科院條財(cái)局發(fā)布了《中國(guó)科學(xué)院云存儲(chǔ)服務(wù)管理暫行辦法》，為基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)提供了指導(dǎo)依據(jù)。目前云存儲(chǔ)服務(wù)正常率達(dá)到99.9%，用戶總使用量達(dá)12.2PB，服務(wù)規(guī)模逐年提升，展示了云服務(wù)積極成效。

1 云存儲(chǔ)服務(wù)

云存儲(chǔ)規(guī)模達(dá)12PB，科研用戶通過(guò)科學(xué)院郵箱直接登錄或快速注冊(cè)后，即可通過(guò)4種方式使用云存儲(chǔ)服務(wù)：（1）訪問(wèn)云存儲(chǔ)站點(diǎn)（service.dcloud.cn），通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)上傳下載數(shù)據(jù)；（2）利用Web Service云存儲(chǔ)接口（RESTFUL/SOAP）開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序使用存儲(chǔ)空間；（3）Linux環(huán)境下直接掛載（mount）云存儲(chǔ)空間存取數(shù)據(jù)；（4）使用客戶端程序，連接云存儲(chǔ)空間后存取數(shù)據(jù)。目前云存儲(chǔ)為543個(gè)科研團(tuán)隊(duì)提供服務(wù)，已使用5PB，主要用于科研數(shù)據(jù)的在線存儲(chǔ)和應(yīng)用數(shù)據(jù)備份。

2 云計(jì)算服務(wù)

研發(fā)部署了云計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)，具備了虛擬機(jī)生產(chǎn)、應(yīng)用和服務(wù)的核心功能（如圖1所示），包括虛擬機(jī)全生命周期管理、鏡像管理、快照管理、凍結(jié)與激活管理、云安全管理、云監(jiān)控管理等。目前，已投入運(yùn)行100臺(tái)服務(wù)器，測(cè)試可支持極限值達(dá)8000個(gè)虛擬機(jī)，展示出良好的平臺(tái)魯棒性。面向中科院服務(wù)方面，已按需定制提供了430個(gè)虛擬機(jī)，用于信息化專項(xiàng)、科技領(lǐng)域云項(xiàng)目等應(yīng)用。同時(shí)，針對(duì)私有云部署需求，開(kāi)發(fā)了一鍵快速安裝應(yīng)用和混合云快速部署應(yīng)用，可在30分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)上百臺(tái)服務(wù)器完成部署云計(jì)算服務(wù)環(huán)境。目前已為相關(guān)科研項(xiàng)目部署私有云環(huán)境30套。

圖1 云計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)

3 數(shù)據(jù)歸檔與災(zāi)備云服務(wù)

科學(xué)數(shù)據(jù)云歸檔環(huán)境每天可實(shí)現(xiàn)20TB高速歸檔或數(shù)據(jù)恢復(fù)，面向中科院重大科研項(xiàng)目、信息化建設(shè)、中科院檔案館以及研究所存儲(chǔ)備份需求，目前總存儲(chǔ)備份數(shù)據(jù)量突破7PB，存儲(chǔ)用戶和數(shù)據(jù)量呈高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

為推動(dòng)科學(xué)數(shù)據(jù)云的優(yōu)勢(shì)資源服務(wù)，中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心面向社會(huì)需求和政府服務(wù)采購(gòu)需求，以“中科澤云”進(jìn)行優(yōu)質(zhì)資源成果轉(zhuǎn)化如高等級(jí)災(zāi)備資源等，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)推廣。具體業(yè)務(wù)由下屬控股公司經(jīng)營(yíng)，承接院外重點(diǎn)用戶，靈活提供私有云、混合云和公有云環(huán)境的技術(shù)、咨詢和運(yùn)維服務(wù)，推動(dòng)安全、可信、專業(yè)的云環(huán)境產(chǎn)業(yè)化服務(wù)（如圖2所示）。

圖2 面向用戶的中科澤云解決方案

2014年7月，北京市地方稅務(wù)局通過(guò)公開(kāi)招投標(biāo)、采購(gòu)社會(huì)公共服務(wù)的方式，采購(gòu)了中科院“兩地三中心”容災(zāi)服務(wù)，通過(guò)技術(shù)隊(duì)伍在科學(xué)數(shù)據(jù)云災(zāi)備服務(wù)環(huán)境的快速部署，已達(dá)到預(yù)期的災(zāi)備運(yùn)維目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)大幅度提升關(guān)鍵業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)的災(zāi)備等級(jí)，同時(shí)大幅度縮減了災(zāi)備應(yīng)用的投入時(shí)間，災(zāi)備擴(kuò)展與運(yùn)維總體成本降低達(dá)30%。

中科澤云是首批獲得ICANN gTLD數(shù)據(jù)托管資質(zhì)的企業(yè)，也是全球6家企業(yè)中的2家中國(guó)企業(yè)之一，目前已為.公益、.ren、.公司、.網(wǎng)絡(luò)、.廣東、.佛山等6個(gè)新通用頂級(jí)域名提供數(shù)據(jù)托管（Data Escrow）服務(wù)，為ICANN RDE計(jì)劃實(shí)施提供了可靠的可選方案，也為中國(guó)企業(yè)的域名數(shù)據(jù)安全與業(yè)務(wù)持續(xù)性提供了支持。

4 科研數(shù)據(jù)管理云服務(wù)

通過(guò)對(duì)建庫(kù)軟件VisualDB的升級(jí)改造，依托科學(xué)數(shù)據(jù)云的基礎(chǔ)設(shè)施資源，研發(fā)了云端建庫(kù)工具VDB Cloud，為科研人員提供了便捷的進(jìn)行云端建庫(kù)、數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)發(fā)布的服務(wù)。

通過(guò)圖形化拖曳界面、Excel導(dǎo)入、遠(yuǎn)程VDB導(dǎo)入三種方式快速創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)表并對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源進(jìn)行統(tǒng)一管理。可通過(guò)多種文件格式對(duì)表數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出，支持關(guān)系型數(shù)據(jù)和文件型數(shù)據(jù)，支持6種以上主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)2 分鐘內(nèi)云端自助建庫(kù)管理。用戶不需編寫代碼，能夠一鍵構(gòu)造網(wǎng)站，快速定制發(fā)布面向數(shù)據(jù)的應(yīng)用。目前，VDB Cloud已經(jīng)為50家數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)單位提供服務(wù)，提升了科研數(shù)據(jù)管理與服務(wù)能力。

5 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定與應(yīng)用

面向科學(xué)數(shù)據(jù)云的建設(shè)與服務(wù)，中心近年來(lái)研究制定了基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行服務(wù)相關(guān)規(guī)范，資源集成和互操作技術(shù)規(guī)范，基于OAuth的科學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)一登錄技術(shù)規(guī)范，以及服務(wù)科學(xué)數(shù)據(jù)資源建設(shè)與應(yīng)用的科學(xué)數(shù)據(jù)引用規(guī)范、數(shù)據(jù)共享社區(qū)服務(wù)規(guī)范等。目前，已制定實(shí)施20多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，每年組織兩次技術(shù)培訓(xùn)向全院推廣應(yīng)用，初步形成了科學(xué)數(shù)據(jù)云的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

為加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的推廣力度，積極推動(dòng)科學(xué)數(shù)據(jù)云的相關(guān)規(guī)范提升為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。繼2006年主持完成《生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)》（GB/T 20533－2006）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后，2011年，又聯(lián)合中科院南京土壤研究所制定《土壤科學(xué)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（立項(xiàng)編號(hào)：20111821-T-326），參與制定衛(wèi)生部“衛(wèi)生檢測(cè)數(shù)據(jù)采集與交換技術(shù)規(guī)范”。2014年，申請(qǐng)的《科學(xué)數(shù)據(jù)引用》和《數(shù)據(jù)溯源描述模型》獲批在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委立項(xiàng)。

6 科學(xué)數(shù)據(jù)出版

將數(shù)據(jù)集作為出版對(duì)象是一種新興出版模式，是出版界和數(shù)據(jù)共享界共同推進(jìn)的創(chuàng)新行動(dòng)，有助于理順數(shù)據(jù)資源相關(guān)權(quán)益，是深化科學(xué)數(shù)據(jù)共享的重要機(jī)制?？茖W(xué)數(shù)據(jù)出版將推動(dòng)科學(xué)數(shù)據(jù)資源的公開(kāi)發(fā)布、有序匯聚、長(zhǎng)期保存、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、論文引用和重復(fù)利用等。

依托科學(xué)數(shù)據(jù)云資源環(huán)境，研究制定了科學(xué)數(shù)據(jù)出版與引用相關(guān)技術(shù)規(guī)范，開(kāi)發(fā)了《中國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)》在線出版系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)出版存儲(chǔ)服務(wù)平臺(tái)?？茖W(xué)數(shù)據(jù)出版存儲(chǔ)服務(wù)平臺(tái)將為科學(xué)數(shù)據(jù)出版提供長(zhǎng)期、安全、適用（適度覆蓋學(xué)科特點(diǎn)兼容未來(lái)擴(kuò)展）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在線服務(wù)，為科學(xué)數(shù)據(jù)資源賦予數(shù)字對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)，從基礎(chǔ)設(shè)施上、應(yīng)用服務(wù)技術(shù)上解決科學(xué)數(shù)據(jù)出版的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)引用的關(guān)鍵問(wèn)題，將促進(jìn)科學(xué)數(shù)據(jù)出版事業(yè)的發(fā)展。目前，科學(xué)數(shù)據(jù)論文的征集、審議得到順利推進(jìn)，《中國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)》即將試行服務(wù)。

7 科學(xué)數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用服務(wù)

科學(xué)數(shù)據(jù)云已整合可共享科學(xué)數(shù)據(jù)總量達(dá)553TB，包括20個(gè)重點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和20個(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)。在地球科學(xué)、生物信息學(xué)、天文與空間科學(xué)、理化與材料，以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面設(shè)立數(shù)據(jù)服務(wù)專員。通過(guò)科學(xué)數(shù)據(jù)云門戶系統(tǒng)，提供7 ×24小時(shí)網(wǎng)上服務(wù)，近年來(lái)年均訪問(wèn)人次超過(guò)千萬(wàn)，數(shù)據(jù)下載量超過(guò)300TB。中科院科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)發(fā)展成為國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、具有完善的技術(shù)規(guī)范的綜合性科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，在國(guó)內(nèi)外都產(chǎn)生了較大影響，科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)成為中科院科研信息化的基本公共服務(wù)。

面向地學(xué)、遙感、海洋、環(huán)境等學(xué)科服務(wù)，經(jīng)過(guò)多年迭代研發(fā)，建立了地理空間數(shù)據(jù)云（GSCloud）服務(wù)，經(jīng)過(guò)6年多的發(fā)展，地理空間數(shù)據(jù)云已經(jīng)建立了覆蓋周期長(zhǎng)、覆蓋范圍廣的全球變化數(shù)據(jù)資源儲(chǔ)備庫(kù)，提供覆蓋周期長(zhǎng)、覆蓋范圍廣的全球變化數(shù)據(jù)資源，含10大類95個(gè)原始數(shù)據(jù)產(chǎn)品，目前，注冊(cè)用戶達(dá)9萬(wàn)人。

面向生物學(xué)科服務(wù)，研發(fā)了分子生物數(shù)據(jù)分析平臺(tái)即達(dá)爾文進(jìn)化樹（Darwintree），提供所有生物的基因mark數(shù)據(jù)從國(guó)際公共數(shù)據(jù)庫(kù)（NCBI、DDBJ、EMBL）的自動(dòng)獲取、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)加工，數(shù)據(jù)量已超過(guò)1.8億記錄數(shù)。用戶來(lái)自中科院的植物所、動(dòng)物所、微生物所、西北高原生物研究所、計(jì)算所等，高校用戶包括中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、大連海事大學(xué)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、南通大學(xué)等。此外，還推動(dòng)了與美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)在世界陸地植物大框架研究領(lǐng)域的合作。

8 先進(jìn)技術(shù)研發(fā)與測(cè)試床服務(wù)

科學(xué)數(shù)據(jù)云為中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)項(xiàng)目的研發(fā)提供了重要支撐，例如，面向支持碳循環(huán)研究的信息化環(huán)境支持建立我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力與速率的綜合模擬與集成分析平臺(tái)，為“空間先導(dǎo)專項(xiàng)”依托科學(xué)數(shù)據(jù)云災(zāi)備設(shè)施網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)衛(wèi)星數(shù)據(jù)災(zāi)備解決方案；為環(huán)境保護(hù)部重大專項(xiàng)全國(guó)生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)建設(shè)，支持遙感數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果等地理空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、共享服務(wù)和應(yīng)用分析；為國(guó)家科技支撐計(jì)劃“食品安全隱患信息采集及時(shí)空可視化預(yù)警系統(tǒng)研究”提供垂直信息搜集整合和可視化預(yù)警平臺(tái)等支持；為國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃“面向非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急管理的云服務(wù)體系和關(guān)鍵技術(shù)”、國(guó)家發(fā)改委高技術(shù)服務(wù)業(yè)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)“基礎(chǔ)研究大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用示范”項(xiàng)目等提供云存儲(chǔ)和云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用支持等。

針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間系列的觀測(cè)數(shù)據(jù)可視分析開(kāi)發(fā)建立了一套可視化分析平臺(tái)（Dviz）,一般科研人員服務(wù)使用Dviz即可開(kāi)展數(shù)據(jù)分析服務(wù)。Dviz提供逐步的用戶交互操作，例如數(shù)值查詢等，為研究分析提供了更為便利的手段。目前，Dviz可視化平臺(tái)在包括中科院心理所、地理所、寒旱所、空間中心、北京市疾控中心、伊利集團(tuán)等進(jìn)行了應(yīng)用。以中科院心理所的應(yīng)用需求為例，采用Dviz可視化平臺(tái)，能夠快速生成調(diào)查數(shù)據(jù)可視化結(jié)果，還可以利用時(shí)間軸，分析調(diào)查數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)和空間分布情況，大幅提高科研工作效率。

通過(guò)支撐開(kāi)展交通擁堵數(shù)據(jù)、禽流感傳播數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)壓縮等大數(shù)據(jù)應(yīng)用相關(guān)技術(shù)研發(fā)，科學(xué)數(shù)據(jù)云的研發(fā)團(tuán)隊(duì)取得了系列重要學(xué)術(shù)成果。例如，關(guān)于H7N9傳播數(shù)據(jù)的分析論文發(fā)表于頂級(jí)醫(yī)學(xué)期刊Lancet和Nature Communication等刊物，把熱量傳播模型（heat diffusion model）引入到城市交通異常擴(kuò)散的數(shù)據(jù)分析，被國(guó)際數(shù)據(jù)挖掘一流會(huì)議sdm2014錄用，同時(shí)參加2014空間數(shù)據(jù)壓縮國(guó)際競(jìng)賽（acm sigspatial #GIS CUP）并包攬了競(jìng)賽的前兩名。