理工大学｜校企联手创典范，布局存储新未来

某理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室的前身是1989年由原国家计委、国家教委批准，在某理工大学（原某地质学院）“地质工程”国家重点学科基础上建立的国家专业实验室，该实验室是我国地质灾害防治领域目前唯一的国家重点实验室，在我国地质灾害防治方面一直起着引领作用，并为我国的防灾减灾事业提供了重要的科技支撑。目前，实验室己成为我国该学科领域科学研究和高层次人才培养的重要基地，同时也是国际上重要的地质灾害研究中心之一。

地质灾害智慧监测预警中心的建设，是致力提升地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室在地质灾害监测预警领域的水平与地位，也是新基建、推广北斗、5G应用的重要基础设施。随着业务量及预警计算需求的增加，客户越来越多，监测数据越来越庞大，预警任务越来越重，同时InSAR、LiDAR、无人机、三维模型等空间数据呈爆炸式增长，数据的维度和精度都较以前有所提升，处理如此规模的数据，对节点CPU、GPU、以及存储量、磁盘吞吐有极高的要求。中心现有设备已工作十余年，其运算能力、存储、架构等不能支持现有数据分析、预警服务的计算需求与地质灾害监测预警云服务模式，考虑到未来5-10年内预警技术的发展与预警服务计算需求、数据量存储需求等因素，亟需建设地质灾害智慧监测预警中心，提升实验室在地质灾害监测预警领域的综合实力。

某理工大学地灾实验室为国家级重点实验室，实验室以国土防灾减灾和保障国家重大工程建设安全的需求为导向，主要业务类型为地震数据采集及卫星遥感图片分析，有较高的业务计算性能需求和较大的数据存储容量需求。

实验室计划建设计算虚拟化平台，地质灾害相关软件不再采用传统的物理机部署方式，而是通过云计算平台实现计算资源的动态分配，以此来满足科研和教学的不同场景需求。在整个数据处理过程中对存储会有高性能和大容量存储的需求，因此需要对客户不同的数据类型做不同的存储方案。项目需要通过更详细的设计，配置不同的产品，采用完善的方案进行规划，真正满足用户的需求。

方案概述

根据用户业务需求和数据特性，TaoCloud为客户提供一套完整的基础云计算平台建设方案，并根据不同业务提供不同类型的存储系统。配置9台FlexCube作为业务平台支撑层，为地震模拟、地质灾害预测等平台提供CPU及GPU算力；配置3台FASS全闪分布式存储为数据底座，为计算平台及部分业务软件提供高可靠、高带宽、高IOPS、低延时的存储服务；配置5台XDFS分布式统一存储系统，为用户卫星遥感图片提供高带宽、大容量、易扩展的存储服务。系统通过25Gb进行组网，全面提升系统IO性能。

网络拓扑

方案规划

计算资源是虚拟化云平台的核心，承担着整个平台的计算功能。通过计算虚拟化构建的计算资源池可以统一调度，极大提高资源的利用效率。大道云行超融合采用裸金属架构实现计算虚拟化，云主机之间具备隔离保护、安全密钥加密、安全策略防护等功能，云主机发生故障，不会影响其它云主机运行，以保障地灾系统业务平台的连续性和安全性。

虚拟化平台的地震模拟、地灾预测等业务对存储的IOPS和延时要求较高，大道云行的FASS分布式全闪存储系统针对IO密集型应用，采用全闪存硬件，在高可靠、弹性扩展等原生的分布式特性基础上，结合精巧高效的并行流水线设计、虚拟内存管理、微控制器技术、裸盘管理等技术，可轻松实现千万级IOPS性能，以超高的性能表现，可以轻松满足预警中心关键业务的苛刻存储性能与弹性扩展的需求。

各类地理图像、科研数据等非结构化数据对存储的读写带宽和可扩展性要求较高，大道云行的XDFS分布式统一存储系统采用全冗余架构设计，同时随着原始数据和结果数据不断增长，存储系统可以灵活扩展，通过增加相应的存储节点，即可实现存储容量及性能的无缝线性扩展。

方案优势

• 灵活易用的分布式架构

  方案基于超融合+分布式存储的存算分离解决方案构建，这种架构将用户的应用环境中的虚拟化服务器、存储、链接网络彼此融合在统一的系统平台中，通过在虚拟化软件上运行分布式系统服务供虚拟机使用，从而实现精确的资源分配。当业务规模增大后出现问题（如性能、容量、运维、易用性问题），超融合的架构能够通过虚拟化架构解决。超融合系统更快、更易扩展、更易用，降低用户环境的整体拥有成本。

• 优秀的读写性能表现

  FASS元数据服务基于内存K/V数据库实现，文件数据与元数据分别存储和管理，具备优秀的性能扩展能力。通过NVMe盘提供极致I/O性能，结合软件层的XPE引擎设计、微控制器技术、轻量元数据索引等机制，块存储端可达到千万级IOPS、微秒级延迟。

• 统一存储、便捷共享、弹性扩展

  XDFS分布式统一存储方案同时提供文件、对象、块存储访问，可以满足用户各类应用的存储访问需求。随着业务的增长，方案可以按需配置相应的集群规模，以最小的投入满足业务性能需求。方案前后端相对独立，用户可以根据业务对非结构化数据的性能和容量要求，对XDFS存储底座配置不同的硬件规格，以经济灵活的配置，满足业务的实际资源需求。随着集群规模的扩展，存储系统的整体性能呈线性增长。

底层信息化平台建成后，为前端地灾类业务提供高性能、弹性扩展、高可靠的计算和存储服务，与地灾实验室智慧监测预警平台充分对接，支持业务应用对计算资源的动态管理以及存储资源的在线扩容。

本项目充分考虑用户应用特点，配置不同产品，以满足不同业务的计算和存储需求。FlexCube提供动态的CPU和GPU调度，可根据客户需求，为科研和教学等场景提供不同的算力；FASS全闪存分布式存储方案同时提供高性能块存储访问，满足云平台虚拟机的日常运行及业务软件的高IO读写需求；XDFS构建大容量存储池，既可满足卫星遥感图片等大文件的高带宽读写需求，又可满足地质灾害平台原始数据和结果数据的大容量存储需求。整体方案在性能表现、容量扩展、安全可靠、配置管理等方面实现最佳效果。