构建一朵高性能计算“螺旋星云” ——华为和德国电信合作的公有云如何服务欧洲顶尖科研机构？

在天文学圈里，“螺旋星云(Helix Nebula)”是天文爱好者的关注焦点，这个在1824年被发现的巨型行星状星云，距离地球大约700光年，后被誉为“上帝之眼”，长期闪耀于星际太空。近期，一个科学界的“螺旋星云”诞生，以云服务的形式向外输出基础设施资源，为以欧洲核子研究中心为首的10家世界顶尖级的科研机构提供科研支撑。

2007年从史匹哲太空望远镜拍摄到的螺旋星云的红外线影像，来自美国国家航空航天局

欧洲核子研究中心是谁？

欧洲核子研究中心成立于1954年，现有22个成员国，是当今世界粒子物理前沿研究领域的领跑者，拥有世界上最高能量的大强子对撞机等全系列的粒子加速器系统。欧洲核子研究中心对人类的基础科学研究以及推动新技术、新发明，尖端人才培养等方面做出了重要贡献，是目前唯一一家拥有联合国大会观察员资格的国际前沿基础研究组织。

2013年欧洲核子研究中心正式宣布，发现了构成宇宙的最基本组成部件之一的“上帝粒子”——希格斯玻色子，又一次震惊世界。另外，世界上第一个万维网站的发布者——蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee），当时就就职于欧洲核子研究中心，伯纳斯此举，就此为人类打开了精彩无限的互联网时代大门。

随着IT时代的发展和创新技术的演进，为了满足自身科研需求，欧洲核子研究中心在IT基础设施建设上也做了很大投入。除了上文所提的发明了世界首个万维网网站、第一个网络服务器和第一个浏览器之外，欧洲核子研究中心在存储、高性能计算领域，也一直走在世界前沿。据了解，目前，欧洲核子研究中心正在运营的私有云，拥有7,000台服务器和190,000核，是世界上最大的OpenStack私有云之一。除了供其自身使用之外，欧洲核子研究中心也将其开放给其他IT平台，让众多欧洲研究机构共享其计算和存储能力。

业务量上升 私有云遇瓶颈

随着科研项目的持续上马，其他科研院所的资源需求量也与日俱增，来自各研究机构的数据密集型科学计算需求越来越多，欧洲核子研究中心在IT设施方面遭遇3方面挑战：

首先，欧洲核子研究中心目前新增存储需求达到50 PB每年（1PB约为100万GB），而且这个数字每年还增加15%，其OpenStack私有云不能经济、弹性地满足数据存储和高性能计算的快速增长需求。

其次，传统的硬件采购、部署、在线应用安装的投资巨大，交付周期长，无法匹配巨量计算需求的增长。想要通过对其现有的IT资源实施扩容，需要投入大量的资金与时间成本。

第三，其现有数据中心的运营和维护费用高，例如其瑞士数据中心的电力费用在2015年增长一倍。

综合上述架构痛点，欧洲核子研究中心决定借力公有云的力量来解决现有的IT瓶颈。

德电开放电信云赋能“螺旋星云”威力无穷

2016年，欧洲核子研究中心在自身原有的私有云平台基础上，引入了公有云资源，构建“螺旋星云”科学云(HNSciCloud)。目标是实现为欧洲科研教育机构提供高性能计算、大容量存储、快速信息传送等服务。最终，华为和德国电信T-Systems合作的德电开放电信云，在众多竞争者中脱颖而出，成为了“螺旋星云”的小伙伴。

据了解，促使欧洲核子研究中心考虑德电开放电信云，有两方面原因：一方面，开放电信云基于华为OpenStack解决方案的FusionSphere进行搭建，并通过了负责制定OpenStack全球统一标准的OpenStack互操作性工作组测试，是基金会官方认可的“OpenStack Powered”公有云平台，可为用户提供一致的核心服务。这使德电开放电信云与欧洲核子研究中心现有的私有云保持同架构，有利于其在私有云和公有云之间管理和迁移数据；另一方面，德电开放电信云通过了欧洲最严苛的TUV安全认证以及全球最权威的CSA STAR云认证，整体服务安全可靠。

2016年4月起，欧洲核子研究中心开始试用德电开放电信云，规模达到上千个高性能计算节点。通过试用，德电开放电信云完全达到了“螺旋星云”科学云项目的要求。通过API调用接口，欧洲核子研究中心创建的所有其使用的计算节点性能都相当平稳。高性能的计算节点规格，I/O操作次数可达15000 IOPS, 125 MB/s streaming r/w ，高性能计算能力处于公有云业界领先水平，充分满足科研机构的云端计算需求。另外，德国电信在欧洲优势的高速网络链接能力，很好地满足欧洲核子研究中心与德电开放电信云，以及欧洲核子研究中心多个科研机构之间的快速传送信息的要求。

2016年11月2日，欧洲核子研究中心宣布与德电开放电信云签订框架合同，覆盖“螺旋星云”科学云的设计、原型和试验阶段。除了欧洲核子研究中心外，还有其它九家欧洲顶尖科研机构参与此项目，并使用此云计算平台，包括：

意大利国家天文物理研究所（INFN）

德国电子同步加速器研究所（DESY）

法国国家科学研究中心（CNRS）

德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）

荷兰国家超级计算和电子科技研究所(SURFsara)

英国科学技术设施委员会（STFC）

欧洲生物信息研究所（EMBL）

西班牙高能物理研究所（IFAE）

欧洲同步电子辐射设施（ESRF）

开放电信云是德国电信的最新公有云产品，华为是其技术合作伙伴。德电开放电信云提供的组件和资源，包括虚拟计算、虚拟存储、虚拟私有网络、大容量带宽、归档/备份系统以及弹性伸缩等其他服务。

德电开放电信云参与组建的“螺旋星云”科学云，从2016年11月起进入了解决方案设计阶段，欧洲核子研究中心等的科研业务已经在上面运行。伴随着“螺旋星云”科学云的推进，他们可以更好地享受云计算所带来的无穷力量。“螺旋星云”科学云使得其获得按需付费、灵活、快速的部署方式，加快了研究计算的速度，满足了大容量存储，低延时快速访问的需求。华为和德国电信将与欧洲核子研究中心紧密配合，针对科研用户不同场景的需求，调整和优化服务，最终在2018年完成整个“螺旋星系”科学云的混合云生态系统建设。