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  • “私有云”助力数字地质科技创新

    发布时间:2018-11-20 14:43:01    来源:贵州地质工程勘察设计研究院    作者:罗太近    人气:374次

    2006年,Google正式提出的概念,那时我们并没有想到,会像如今这般大名鼎鼎、势如破竹。的存在方式,是虚无缥缈的,然而,它却实实在在地渗入了我们的生活,为各行各业带来巨大的改变。如今,随着“云”技术的不断发展,“云”领域也进行了细分,分为提供公共资源服务的“公有云”和各行业用户单独构建的“私有云”两大类,今天我们就来解剖一下“私有云”到底是个啥?

    “私有云”是什么?

    云是一个抽象的概念,只要我们通过互联网访问不在本地的硬件和软件,我们就可以说这些硬件和软件在“云”里。云计算是一个分布式的计算模型,在应用时,将多个成本较低的计算实体通过网络整合起来,构成一个强大的、完美的计算能力系统,同时将这种计算能力,分别分布到用户终端系统,在保证高速计算能力的同时实现了资源的节约。因此,可以说云计算是未来的趋势所在。

    “私有云”(private cloud),也叫做内部云(internal cloud)或企业云(corporate cloud),是针对企业自身业务特点和对云计算的差异化服务需求而建立的内部云计算平台,是为满足客户差异化需求单独构建的,因而对运算资源、数据安全和服务质量能得到最有效的控制。“私有云”可部署在企业数据中心的防火墙内,也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所。相对于“公有云”平台而言,“私有云”平台能提供安全性、可靠性和灵活性更高的运算和存储服务。

     “私有云”基本原理

    “私有云”平台的基本原理可以简单地描述为将终端电脑的包括鼠标移动、键盘敲击等在内的指令通过网络传送到云端服务器,经过云端服务器的处理,将用户操作后的图像优化压缩再传回终端显示的过程。终端电脑不参与到计算中,这也是为什么“私有云”平台对终端硬件没有过高的要求。在这一过程中我们除了需要关注云端硬件的性能外,还要关注传输速度对网速的需求。在终端电脑的使用过程中,其速度能够等同或接近于服务器端的速度,而且经过优化的图形传输占用的网络带宽远远小于数据传输的带宽。

      私有云”平台架构

    “私有云”平台基础构架可分为平台层、产品层和应用服务层。通常采用超大规模服务器集群与超融合基础架构,通过虚拟化技术,将CPU、内存、存储、GPU等硬件资源集群,形成资源池,利用桌面虚拟化、服务器虚拟化、应用虚拟化、企业级私有云盘和云协同产品,为用户提供性能可靠、成本可控、安全稳定、使用便捷的“私有云”产品,可广泛应用于建筑BIM设计、地质建模、教育科研、协同办公等领域。

    “私有云”平台架构图

    ◆平台层。平台层是“私有云”平台最基础的部分,通过将大量的服务器集群拥有的CPU运算资源、GPU显存资源、存储介质、内存等通过高速网络交换设备组成超融合的平台底层架构。通过集群系统、分布式文件系统和网格计算等技术,实现云存储中多个存储设备之间的协同工作,使多个存储设备可以对外提供同一种服务,并提供更大、更强、更好的数据访问性能。云存储系统通过集群文件实现后端存储设备的集群工作,并通过系统的控制单元和管理单元实现整个系统的管理,数据的分发、处理、结果反馈。可利用内容分发系统、P2P数据传输技术和数据压缩技术等保证云存储中的数据可以更有效地存储,占用更少的空间以及更低的传输带宽,从而对外提供更高效的服务,实现了文件数据存储和传输过程中的安全控制,数据容灾备份技术可保证云存储中的数据不会丢失或损坏,保证数据自身的安全和稳定。

    ◆产品层。产品层是利用平台层组成的资源池,根据不同用户需要开发的应用产品,如云桌面、云服务器、云盘、云应用、云办公等。产品层是用户访问云服务的直接入口,其访问设备可以是PC电脑、平板电脑、虚拟桌面、手机等,包括云终端程序和云终端设备。利用不同的访问终端,可以实现多用户随时随地的远程协同工作,远程办公可以提高各方的业务能力和办事效率。

    ◆应用服务层。用户经授权后,通过网络接入、用户认证和权限管理接口的方式登录云平台系统,为各行业用户提供的安全与权限管理、设计、计算、建模、科研教育、工作流管理、信息文件管理和信息协同等优质计算和存储服务。

    地质行业信息化对“私有云”的需求

    大数据时代的到来,是信息时代数字化、网络化和智能化发展的必然趋势,是全球信息化发展到一定阶段的产物,必然开启又一次较大的时代转型,但同时海量数据及高分辨率的图像处理等也对硬件、软件的处理能力提出了更高的要求。地质行业也是如此,数十年的地质调查工作,已经形成了基础地理、基础地质、水文、工程、环境地质、矿产地质、城市地质、旅游地质、遥感影像、物化探、管理业务、地质科普资源等多专题数据数据资源量庞大用普通计算机、图形工作站处理,动辄需要几十小时的运算时间,且成本较高,仅能个人使用,携带笨重,已经无法满足用户对海量数据高效处理的需求。加之地质数据较敏感,不适宜用“公有云”平台对地质大数据进行处理,且目前大多数的“公有云”平台只用于数据库存储和运算,对图形显示和渲染不能很好的支持。而地质行业恰恰是图形化显示、三维渲染使用较多的行业,“私有云”平台就能较好的解决以上问题,助力数字地质科技创新。

    贵州地矿“私有云”建设探索

    针对地质行业的特殊需求,结合贵州省地矿局目前正在开展的地质大数据研究、BIM技术应用、三维地质建模、倾斜摄影测量、城市地质调查等信息化工作对高运算量和图形渲染的需要,贵州地矿下属企业贵州地质工程勘察设计研究院利用虚拟化技术将硬件资源整合,建成了贵州地矿首个“私有云”平台。该平台不但能满足BIM系统应用、倾斜摄影建模、地质三维建模需要,还能为边坡设计分析模拟等需要高运算量的软件提供计算服务,可以实现跨地域、跨专业、跨终端数据协同。

    贵州地矿此次建成的“私有云”平台采用高性能GPU服务器+云平台软件系统架构,将服务器硬件资源池虚拟出多台个人电脑(云桌面),形成云桌面池。通过对计算、存储、GPU的全资源池化,IT架构的简化以及基础架构的统一运维,用户可在任意时间任意地点通过网络终端接入云桌面进行工作,支持普通PC、笔记本电脑、瘦终端、手机、PAD等多种设备。以满足地质行业各类三维设计对高性能计算资源、高性能显卡资源的动态分配需求,具有部署方便、使用简单、节能高效、安全可控、动态扩展等显著优势,更能节约30%-50%IT全生命周期成本。

    贵州地矿目前建成的“私有云”平台共有硬盘存储资源22TB,内存资源320GBCPU核心数32核,GPU显存资源32GB,服务涵盖桌面虚拟化、服务器虚拟化、应用虚拟化、企业级私有云盘和云协同产品,打造了“云桌面+云服务器+云盘+云应用+云协同”的一体化解决方案。

    贵州地矿“私有云”的优势

    ◆高性能

    贵州地矿“私有云”利用高性能服务器搭建的云端硬件资源,拥有强大的图形处理和计算性能,大大地节约了数据计算、分析所耗费的时间,这种资源的整合保证了每一个用户都能得到高效的图形及计算处理服务,在某一个用户短时间内需大量资源集中处理业务时,云平台可以动态调配其他用户暂时闲置的资源集中利用,实现了资源的动态分配和高效利用。

    ◆低成本

    贵州地矿“私有云”平台将软硬件资源整合在云端服务器上,软硬件资源共享使用,整合后的资源通过网络服务的方式提供给用户,实现了资源的高效合理利用。不仅给终端电脑瘦身,降低了硬件配置成本,同时云应用可以共享使用各类专业软件,避免了传统的一台计算机购买一套专业软件的问题,降低了软件购置成本和管理及维护成本。

    ◆安全可控

    贵州地矿“私有云”平台将数据存放在自己的服务器中,且构建在防火墙之后,受到攻击的可能性较小。云平台数据存储采用了数据集中统一管理和容灾备份机制,使各类数据不容易丢失或损坏,数据安全更加有保障。

    ◆通用性好

    贵州地矿“私有云”平台不针对特定的应用,同一个云平台可支持不同的应用运行,可支持不同类型、不同版本的操作系统,通用性好。目前在该平台上运行的专业软件有EVSRevitGEO5CADsmart3d等,都能很好的兼容,通用性好。

    ◆可扩展性好

    贵州地矿“私有云”平台架构设计不是由单一的服务器构成,而是可以根据需要将多个服务器通过并行的方式整合起来,甚至可以通过异地分布式部署,易于后续的扩展以满足应用和用户数量增长的需要。

    大数据时代的到来使这个社会的海量数据变成了巨大的财富,云计算也正在突显其作为业界发展趋势的真实本质。搭建扩展性、大规模、高可用性、成本低廉的“私有云”平台已经成为信息化建设的发展方向。


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