晴空萬里、群星璀璨的麗江高美古,在納西語中的釋義是“天氣好、星星多、離天最近的地方”。這里的年平均晴天超200天,視寧度達(dá)到世界優(yōu)良臺址的水平,大氣潔凈透明,抬頭可見滿天的繁星、清晰的銀河,近年來逐步成為國內(nèi)重要的天文觀測站點(diǎn),逐步成為國內(nèi)外天文工作者的觀測圣地。建設(shè)在高美古的中國科學(xué)院云南天文臺麗江觀測站(以下簡稱麗江觀測站),擁有獨(dú)特的地理環(huán)境優(yōu)勢,經(jīng)過多年的建設(shè),逐步建設(shè)完成了2.4米、1.8米、1.6米等多種口徑規(guī)格光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和一批小口徑的遠(yuǎn)程/自動望遠(yuǎn)鏡、日冕儀、射電望遠(yuǎn)鏡等科學(xué)觀測裝置,云南天文臺的南方天文觀測集群已經(jīng)初具規(guī)模。

　　隨著天文觀測需求的不斷提升,天文觀測所產(chǎn)生的觀測數(shù)據(jù)量也越來越大,這也對數(shù)據(jù)存儲和處理提出了更高的要求。為此,麗江觀測站采用浪潮分布式存儲構(gòu)建三級數(shù)據(jù)存儲平臺,為天文研究乃至今后的數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)研究提供有利的硬件平臺支撐。

　　云南天文臺麗江觀測站的2.4米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡

　　天文觀測儀器背后驚人的數(shù)據(jù)需求

　　麗江觀測站擁有多種型號的天文望遠(yuǎn)鏡,包括光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、日冕儀和射電望遠(yuǎn)鏡,整個(gè)觀測站的觀測能力已經(jīng)覆蓋了從光學(xué)到射電的波段范圍,每年能開展多項(xiàng)具有國際先進(jìn)水平的天體物理觀測和研究工作。天文領(lǐng)域的科研工作者借助觀測儀器設(shè)備對星體進(jìn)行觀測,并采集數(shù)據(jù)以便進(jìn)一步研究。

　　近些年隨著新的天文觀測技術(shù)快速發(fā)展,觀測的廣度和精度得到極大提升,讓天文工作者更清晰的觀測到天文目標(biāo),也更準(zhǔn)確的驗(yàn)證已有物理模型。與此同時(shí),新的天文觀測儀器采集的數(shù)據(jù)量也有了量級的提升,如麗江觀測站正在調(diào)試的云南大學(xué)1.6米多通道測光巡天望遠(yuǎn)鏡,其中裝置了3臺大靶面的科學(xué)技術(shù)CCD相機(jī),每個(gè)相機(jī)由4片9k*9k的芯片拼接而成,在觀測過程中三臺相機(jī)同時(shí)曝光,一次曝光就能產(chǎn)生近1GB的觀測數(shù)據(jù),一個(gè)觀測夜的觀測數(shù)據(jù)量近3TB,一年的原始觀測數(shù)據(jù)接近1PB。如何有效的傳輸觀測站眾多望遠(yuǎn)鏡觀測采集的數(shù)據(jù)、支撐計(jì)算平臺高效的分析和處理觀測數(shù)據(jù)、安全存儲原始數(shù)據(jù)和價(jià)值數(shù)據(jù),給麗江天文觀測站的觀測數(shù)據(jù)管理提出了新的需求。

　　首先,數(shù)據(jù)性能需求。在數(shù)據(jù)采集過程中,天文望遠(yuǎn)鏡觀測產(chǎn)生的數(shù)據(jù),需要通過數(shù)據(jù)采集程序,實(shí)時(shí)地完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、計(jì)算、數(shù)據(jù)存盤等多個(gè)任務(wù)。數(shù)據(jù)量根據(jù)觀測設(shè)備數(shù)量及型號等因素會有不同,數(shù)據(jù)采集過程就對存儲提出了數(shù)GB/s至數(shù)十GB/s的帶寬需求,以保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定寫入。數(shù)據(jù)計(jì)算過程,作為以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的天文觀測任務(wù),科研計(jì)算平臺需要存儲集群平臺提供數(shù)十GB/s聚合帶寬的讀寫能力以保證計(jì)算任務(wù)并行的高效性。在實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)共享的同時(shí),還要針對不同的用戶進(jìn)行權(quán)限控制和配額限制,以實(shí)現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的安全高效使用。

　　其次,數(shù)據(jù)的長期保存需求。天文觀測的原始數(shù)據(jù)要通過合理的生命周期管理系統(tǒng)進(jìn)行永久歸檔保留,數(shù)據(jù)的自動化遷移歸檔、數(shù)據(jù)的安全性、歸檔數(shù)據(jù)長期保存成本、存儲的易擴(kuò)展性是數(shù)據(jù)歸檔存儲考慮的重要因素。

　　分層存儲方案滿足不同天文數(shù)據(jù)的需求

　　麗江觀測站為了滿足天文科研工作者對望遠(yuǎn)鏡觀測數(shù)據(jù)的存儲和分析處理過程中高帶寬存儲資源需求,從而滿足大量文件的頻繁讀寫,采用了浪潮的計(jì)算節(jié)點(diǎn)和分布式存儲搭建了三級分層的存儲資源池,通過浪潮分布式存儲高性能節(jié)點(diǎn)AS13000G5-H搭建高速存儲層提供并行讀寫能力,滿足前端多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)同時(shí)在存儲上進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的需求;采用浪潮分布式存儲AS13000G5-M系列4U60高密節(jié)點(diǎn)提供2PB低速存儲空間,用于存儲前端回傳的觀測原始數(shù)據(jù)以及計(jì)算集群計(jì)算處理后的歸檔數(shù)據(jù)。

浪潮存儲

　　為天文觀測任務(wù)提供性能保障

　　浪潮AS13000G5-H通過私有客戶端,能夠使接收到的數(shù)據(jù)并發(fā)寫入每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn),打破傳統(tǒng)存儲的單存儲節(jié)點(diǎn)性能限制,通過RDMA協(xié)議,有效降低數(shù)據(jù)傳輸過程中的時(shí)延,進(jìn)一步提升傳輸效率,單存儲節(jié)點(diǎn)性能可達(dá)到GB/s讀寫帶寬。通過并行文件系統(tǒng)可以添加更多的存儲節(jié)點(diǎn),性能和容量隨節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加而線性增長。

　　科研項(xiàng)目的階段性增長可以按需滿足、高效運(yùn)維

　　為保障天文數(shù)據(jù)長期可靠保存、彈性擴(kuò)展的需求,浪潮存儲在架構(gòu)和運(yùn)維方面進(jìn)行了創(chuàng)新。

　　擴(kuò)展性方面,浪潮存儲基于分布式存儲架構(gòu)支持靈活擴(kuò)展,可隨著天文科研項(xiàng)目需求橫向擴(kuò)展,運(yùn)用獨(dú)特的擴(kuò)容算法,在擴(kuò)容同時(shí)可保障業(yè)務(wù)性能無明顯波動,性能與容量隨著節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展而線性增長,避免對現(xiàn)有接收業(yè)務(wù)和科研計(jì)算任務(wù)讀寫訪問性能造成影響,存儲空間可達(dá)到EB級別,滿足了未來天文觀測儀器設(shè)備提升的存儲增長需求。

　　在可靠性方面,浪潮分布式存儲采用糾刪策略,允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞時(shí)業(yè)務(wù)不中斷,保證觀測任務(wù)以及計(jì)算任務(wù)7x24小時(shí)的連續(xù)業(yè)務(wù)訪問,保障天文工作者科研項(xiàng)目順利進(jìn)行。同時(shí)還可搭配InView智能管理平臺,對于天文觀測海量數(shù)據(jù)中心的設(shè)備進(jìn)行管理,提供容量、性能、故障等預(yù)測性分析等一系列智能化功能,幫助運(yùn)維人員預(yù)防硬件潛在故障,同時(shí)降低存儲的復(fù)雜性和維護(hù)成本。

　　占地260余畝麗江觀測站園區(qū)里運(yùn)行的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡每年都要執(zhí)行數(shù)千次的觀測任務(wù),積累大量的原始觀測數(shù)據(jù),這些觀測數(shù)據(jù)幫助科研工作者取得了大量研究成果,加速中國天文研究的發(fā)展。如借助2.4米望遠(yuǎn)鏡光譜觀測發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個(gè)高紅移類星體,不斷刷新中國發(fā)現(xiàn)類星體的紅移記錄;通過系外行星的精確視向速度搜尋工作,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)若干顆系外行星候選源;擅長搜尋新的凌食系外行星系統(tǒng)的寬視場巡天望遠(yuǎn)鏡(小口徑望遠(yuǎn)鏡),幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了10多顆凌食系外行星候選體以及200多顆其它類型的變源。正在建設(shè)的云南大學(xué)1.6米多通道測光巡天望遠(yuǎn)鏡,建成后將通過3臺相機(jī)進(jìn)行同時(shí)曝光的巡天觀測,將直接提供星空的“彩色電影”。

　　未來云南天文臺麗江觀測站也將在此基礎(chǔ)上,不斷進(jìn)行天文學(xué)高新技術(shù)創(chuàng)新,為天文學(xué)的科學(xué)應(yīng)用研究服務(wù)提供高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù),發(fā)揮南方天文觀測集群的前沿作用,推動天文領(lǐng)域研究的快速發(fā)展,探索宇宙奧秘。