行星狀星云是垂死的恒星，它們從脫落的氣體層中獲得美感。與人眼相似的螺旋星云被發(fā)現(xiàn)于1824年，它是天文學(xué)界的一個(gè)標(biāo)志性圖像。近200年后，為了建立一個(gè)可以支撐大規(guī)模研究項(xiàng)目的科學(xué)云，歐洲核子研究中心（CERN）與領(lǐng)先的IT提供商和歐洲***的研究機(jī)構(gòu)合作發(fā)起了“螺旋星云計(jì)劃”。

“宇宙級(jí)成就”

CERN以致力于揭開宇宙之謎而著稱，但在其他方面也成就***：1973年，它發(fā)現(xiàn)了中性電流。十年后，CERN的UA1和UA2實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了W和Z玻色子。2012年，ATLAS和CMS在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)在著名的希格斯玻色子粒子，它完善了粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。如今，CERN仍然擁有世界上***的粒子物理實(shí)驗(yàn)室，致力于發(fā)現(xiàn)新奇跡，進(jìn)而解釋未被標(biāo)準(zhǔn)模型覆蓋的96％的已知宇宙。

CERN的大部分成就似乎無(wú)法觸及且遙不可及，但值得注意的是，蒂姆·伯納斯·李（Tim Berners-Lee）于1989年在CERN發(fā)明了萬(wàn)維網(wǎng)，這開啟了有史以來(lái)***的在線革命。

像這樣重量級(jí)的項(xiàng)目需要同樣重量級(jí)的技術(shù)，如計(jì)算和存儲(chǔ)解決方案。

CERN運(yùn)行世界上***的私有OpenStack云之一。位于瑞士和匈牙利的兩個(gè)數(shù)據(jù)中心擁有13000臺(tái)服務(wù)器和33000臺(tái)虛擬機(jī)，它們?yōu)樵S多歐洲研究機(jī)構(gòu)提供計(jì)算和存儲(chǔ)功能。然而，未來(lái)升級(jí)LHC和實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃意味著，到2026年，分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)所需的計(jì)算能力可能會(huì)增加50-100倍。

CERN正在評(píng)估不同的模型以提高其計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，聯(lián)合多個(gè)數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理并使用相同的訪問(wèn)模型到購(gòu)買商業(yè)提供商的資源，并且在CERN建立新的計(jì)算中心。每種發(fā)展模型都面臨不同的技術(shù)挑戰(zhàn)。

自2012年以來(lái)，CERN在“螺旋星云”旗下的一系列歐洲項(xiàng)目中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。這一計(jì)劃正在建立一個(gè)歐洲開放科學(xué)云，這將使大型研究實(shí)驗(yàn)室能夠通過(guò)混合計(jì)算模式無(wú)縫地提升他們的計(jì)算能力。

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螺旋星云項(xiàng)目示意圖 ©CERN

三重挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)1：容量和平衡

LHC的復(fù)雜性以及升級(jí)計(jì)劃意味著計(jì)算需求隨著時(shí)間的會(huì)越來(lái)越高。因此，混合計(jì)算模型對(duì)CERN非常重要：在需求高峰期，商業(yè)云提供商的資源可以迅速推動(dòng)內(nèi)部計(jì)算資源的發(fā)展。

挑戰(zhàn)2：迅速淘汰

新技術(shù)的快速迭代是2017年生活的一部分。例如，智能手機(jī)的計(jì)劃淘汰，用戶如果不升級(jí)系統(tǒng)，就會(huì)落后。同樣，像CERN這樣的大型研究機(jī)構(gòu)，廣泛使用云技術(shù)能夠使其緊跟資源的升級(jí)周期。

挑戰(zhàn)3：非同尋常的高要求

研究機(jī)構(gòu)與一般企業(yè)不同。用于研究的公有云在涉及安全性，機(jī)構(gòu)間的可操作性和性能時(shí)必須應(yīng)用***的標(biāo)準(zhǔn)，比如，必將符合歐洲的安全標(biāo)準(zhǔn)，支持OpenStack和開放的API，并提供數(shù)據(jù)共享機(jī)制。

通過(guò)Helix Nebula計(jì)劃，CERN和其他研究機(jī)構(gòu)合力尋找合適的云計(jì)算平臺(tái)。他們只有與公有云和私有云業(yè)務(wù)供應(yīng)商合作，才能最終達(dá)到目的。

團(tuán)隊(duì)合作

由歐洲核子研究組織（CERN）牽頭，由以下研究機(jī)構(gòu)組成的買家團(tuán)體結(jié)成公私合作伙伴關(guān)系尋求解決方案：

歐洲生物信息研究所（EMBL）

意大利國(guó)家核物理研究所（INFN）

德國(guó)電子同步加速器研究所（DESY）

法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院（CNRS）

德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）

西班牙高能物理研究所（IFAE）

歐洲同步輻射裝置研究所（ESRF）

英國(guó)科技設(shè)施委員會(huì)（STFC）

荷蘭國(guó)家超級(jí)計(jì)算和電子科技研究所（SURFsara）

設(shè)計(jì)與測(cè)試

螺旋星云計(jì)劃最近完成了***階段：解決方案設(shè)計(jì)和商業(yè)前采購(gòu)。在這個(gè)階段，合作研究機(jī)構(gòu)要求候選提供商設(shè)計(jì)和測(cè)試具有潛力的解決方案。2016年11月，CERN從眾多投標(biāo)中選擇了四家潛在供應(yīng)商聯(lián)合來(lái)設(shè)計(jì)解決方案。2017年4月，CERN選擇了三種解決方案進(jìn)行第二階段的螺旋星云計(jì)劃：原型設(shè)計(jì)。德國(guó)電信和華為合作建設(shè)的開放電信云（Open Telekom Cloud）將參與競(jìng)爭(zhēng)。

到目前為止，由華為與德電共同提供的開放電信云在螺旋星云項(xiàng)目中已經(jīng)取得了一些成功。

面向大眾

研究機(jī)構(gòu)的公有云應(yīng)采用開源架構(gòu)。開放電信云解決方案完全支持開源需求。除此之外，研究機(jī)構(gòu)還可以使用開放的API。

同步共享

開放電信云提供了One Data解決方案，使研究機(jī)構(gòu)可以在全球范圍內(nèi)訪問(wèn)數(shù)據(jù)，并可以使用單點(diǎn)登錄賬號(hào)上傳、檢索和共享資源。

One Data允許用戶將數(shù)據(jù)上傳到不同的位置，然后進(jìn)行無(wú)縫同步。例如，一家研究所可以在開放電信云中部署應(yīng)用程序，同時(shí)將應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其私有云中。當(dāng)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，所有數(shù)據(jù)將在公有云和私有云中同步，這大幅提升了傳輸速度和效率。

高速互聯(lián)

在第二階段測(cè)試中，開放電信云OTC支持在站點(diǎn)間使用連接到歐洲學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)（GÉANT）的10 Gbit/s網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)高速互連。在下一階段，開放電信云將能夠顯著提高速度以支持40 Gbit/s的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

高性能計(jì)算

研究機(jī)構(gòu)處于創(chuàng)新和科學(xué)的前沿，重要的是，供應(yīng)商可以制定合適的計(jì)算解決方案。為了滿足螺旋星云合作伙伴的高計(jì)算需求，開放電信云采用了高性能計(jì)算解決方案。

安全與容量

開放電信云已經(jīng)建立了IaaS混合云生態(tài)系統(tǒng)，它與CERN私有云協(xié)作，并且符合歐洲數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)。合作研究機(jī)構(gòu)可以將高度機(jī)密的信息（如遺傳數(shù)據(jù)）存儲(chǔ)在其私有云中，同時(shí)將其它可共享的數(shù)據(jù)遷移到公有云。這使得研究機(jī)構(gòu)既能釋放私有云容量，又能加速數(shù)據(jù)調(diào)用。

認(rèn)證

開放電信云通過(guò)eduGAIN認(rèn)證，這是建立身份提供者和服務(wù)提供商之間信任的機(jī)制。

華為的貢獻(xiàn)

通過(guò)與德國(guó)電信合作，華為已成功為螺旋星云提供了計(jì)劃設(shè)計(jì)、測(cè)試等方面的技術(shù)支撐，并提供了公有云服務(wù)。通過(guò)使用開放電信云OTC，華為在螺旋星云計(jì)劃里所獲得的經(jīng)驗(yàn)，將在未來(lái)，為其他科研機(jī)構(gòu)提供云服務(wù)支撐，帶來(lái)不可估量的價(jià)值。

大型科研機(jī)構(gòu)可以作為開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型商業(yè)企業(yè)的典范，為克服技術(shù)挑戰(zhàn)和推動(dòng)未來(lái)創(chuàng)新提供路線圖。