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中科院计算所:自有存储新“星”—艰苦创业五载,硕果累累

发布日期:2010-08-19

 作者:中科院计算所工程中心 王晗


  为了尽快地使863计划306主题在高性能计算研究方面的成果转化为产品,促进高性能计算机产业的发展,解决研究成果的产品化、工程化开发问题,国家科委于1997年批准组建了国家高性能计算机工程技术研究中心(以下简称“工程中心”)。工程中心的主要目标是以国家863计划科研成果为基础,开发适合我国国情的计算机软硬件系统产品,形成产品系列。该中心于2000年通过国家验收,依托于中国科学院计算技术研究所,是国家组建的计算机领域内仅有的5个工程技术研究中心之一。2005年,基于为中国存储产业内所做的贡献,工程中心被中国存储业内权威媒体机构授予了“2005年中国存储创新奖”。


  随着计算机网络、软硬件技术及其应用技术的发展,存储系统及其核心技术已经发展成为信息技术领域的重要组成部分。存储技术在很大程度上制约着我国的信息化水平、信息化成本和战略性应用发展。存储技术的研发已经成为国家信息领域的一个卡脖子问题。为了应对强烈的社会市场需求和国家战略性需求,从2001年7月开始,计算所工程中心将高性能计算研究的重点集中到网络存储系统以及基于网络存储系统的高性能计算机系统的关键技术上来。当时,国内的存储市场和研究领域完全都被国外的产品和技术占领着,国内在产品和技术方面基础都比较薄弱。当时的工程中心在网络存储研究方面的技术积累和人才积累都几乎为零的情况下,在李国杰院士、樊建平和徐志伟副所长等领导的支持下,开始了网络存储方向的研发历程。

  五年过去了,在国家863、973、国家自然科学基金等国家重大科技计划和中科院百人计划,以及计算所的创新计划支持下,工程中心已经研发成功了蓝鲸系列网络存储技术,并已申请发明专利19项,其中6项已获得授权;同时取得了4项软件著作权。


  随着科研技术的逐渐成熟,为了顺应市场发展的需求,满足国家对工程中心的定位,将自主研发的蓝鲸系列网络存储技术(包括蓝鲸集群文件系统、蓝鲸服务部署系统、蓝鲸虚拟存储系统和蓝鲸数据备份系统)经过工程化、产品化工作,转化为实际可用的产品,应用于社会行业中,成为工程中心新的工作重点。


  2005年,在经过了成果在应用环境中的实际应用和初步的市场调研后,为了更好的进行产品化和市场推广工作,工程中心孵化出了北京中科储天信息技术有限公司(以下简称“中科储天”)。该公司的主要业务是在工程中心研发的蓝鲸系列网络存储技术基础上,进行产品化研发和自有存储产品的生产与销售。同时,对外提供存储技术服务,并针对各行业的具体应用,向用户提供全方位的网络存储解决方案。中科储天公司也是国内首家研发和生产具有完全核心技术和自主知识产权网络存储系统的公司。


  通过工程中心和中科储天公司的研发和产品化工作,蓝鲸系列网络存储技术衍生出蓝鲸系列存储产品:
  1、适用于航空航天的飞行器设计和模拟、地表/水文遥感信息处理、石油/煤炭等地球物理勘探数据分析、气象数据分析、Web/Email服务和广电行业中的非线编等应用环境,为其提供具有高带宽、大容量、支持异构环境数据共享功能的蓝鲸集群存储系统;
  2、适用于办公、软件开发和测试、大规模服务器应用等环境的蓝鲸部署系统。根据不同应用环境的需求特点,蓝鲸部署系统又细分为适用于刀片服务器和其它密集服务器机群环境的部署系统Bladmin,和针对大规模公共计算机应用环境的计算机管理系统PC SAN;
  3、适用于数据生产与处理、数据中心、信息技术服务、大型数据库、Web/Email服务等应用环境,解决在对多个异构设备的管理中,异构集群难管理和物理设备复杂性所带来的系统管理复杂化问题的蓝鲸网络存储设备;
  4、适用于数据中心、中小企业存储环境、教育、政府、新闻出版、科研院所、信息中心和音/视频处理等一切有重要数据存储需求的领域的数据备份应用,为企业提供各种网络环境下的数据备份及恢复功能的蓝鲸近线存储系统。


  这些产品的出现填补了国内网络存储市场产品的空白,产品技术指标达到国际先进水平,部分指标甚至超过国外产品。这些产品已在军队、国防等关键性应用领域,以及石油地质勘探、遥感信息处理、空气动力模拟、高校电子教室、多媒体教室、数据中心、政府和科研单位办公和研发等应用环境中使用,分别将系统整体效率提高了1倍至10倍,使用效果不逊于国外最先进的同类产品。


  中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所使用数百个节点规模高性能计算集群对石油勘探地质资料处理,由于石油勘探地震资料处理具有数据文件大,数据量大,计算集群规模大的特点,使用传统的NFS对作业进行处理时,存储IO瓶颈严重,导致计算集群的工作效率低。而在采用蓝鲸集群存储系统后,极大地提高了计算集群的工作效率。用户评价到:“我们原来对一个作业的计算周期需要3个月,现在应用了蓝鲸存储系统后,只需要1个月左右就可以完成,极大地缩短了的总体工作周期。”同时,应用负责人说到:“通过蓝鲸存储产品在石油勘探地质资料处理的应用可以看出,在性能上,国有存储产品不逊于国外产品;在价格上,国产存储产品具有较强的竞争力,并且有更有优势的本地服务,在今后的设备采购中,我们会尽量优先考虑国有存储产品。”


  这款产品的应用效果在石油业内,乃至存储业内产生了不小的影响。国外领先的相关集群存储系统提供商对中国自研的应用于高性能集群环境中的集群存储系统良好的应用性能,给予了极大的认可与关注。在其所公布的石油地质资料勘探处理中的测试报告,其测试结果与蓝鲸集群存储系统的实际应用效果相比,蓝鲸集群存储系统的性能毫不逊色。


  2006年9月,全球最具权威的IT研究与顾问咨询机构—Gartner,对蓝鲸集群存储系统在石油地质勘探处理中的应用效果进行了客观的评测。该研究机构是首次对中国国产存储产品的应用情况进行评测。Gartner给出的报告中这样写到:“PGRI users are satisfied with the results of the BWFS deployment. It solved the performance problem and has been stable for a year. PGRI is now using BWFS to support four of its major computing jobs, and even when these four jobs run at the same time, BWFS still hasn’t experienced any bottlenecks in performance.(PGRI用户非常满意蓝鲸集群存储的使用。它有效地解决了系统性能瓶颈问题,并已稳定地工作一年。PGRI现在使用蓝鲸集群存储系统支持4个主要的计算工作,甚至可支持4个工作同时运行。到目前为止,蓝鲸集群存储系统还未遇到任何系统性能瓶颈问题。)”


  除此之外,蓝鲸集群存储系统还应用遥感数据处理应用中,如“北京一号”小卫星的数据存储系统。蓝鲸集群存储系统为这颗“奥运卫星”的遥感数据处理,提供了先进、可靠、安全的保证。


  除蓝鲸集群存储系统外,蓝鲸部署系统在高教的电子教室教学环境中的应用,极大的方便了机房管理老师对电子教室的计算机系统进行方便快捷的管理,大大减少了维护工作量,并且保证了电子教室不再受网络病毒的侵害,提高了机房计算机硬件的使用率。基于蓝鲸部署系统的双网隔离解决方案,为企事业以及国防单位的办公环境提供了安全的保障,防止网络病毒的侵害和通过网络的数据流失。


  蓝鲸网络存储设备和蓝鲸近线存储系统在高教数据中心,科研单位的科研环境等得以应用,都取得了良好的应用效果。


  目前,工程中心已是国内存储行业的权威研究机构之一。面向未来,计算所工程中心的发展战略是面向社会市场和国家战略性需求,研发出中高端存储技术,有效解决我国信息化发展过程中的卡脖子问题,推动国产存储产业的崛起,成为国家网络存储战略研发基地,为中国存储产业的发展继续贡献自己的力量。