地球物理研究信息化与 虚拟信息数据平台发展

地球物理研究信息化与虚拟信息数据平台发展彭丰林 康宇 赵晓琳 祁民 王丹

世界数据中心 / 系统地球物理学科中心（北京）

中国科学院地质与地球物理研究所

纲 目一、地球 - 行星物理信息化概况二、虚拟化信息 / 数据平台技术三、重庆与地球物理 - 天文四、天地一家 发展 VO

国际状况：固体地球研究虚拟实验室Solid Earth Research Virtual Observatory Solid Earth Research Virtual Observatory

(SERVO)(SERVO)

Tier2 Center

Archive

SERVO

…Goddard Langley Ames

InstituteInstituteInstituteInstitute

Fully functional problem solving environment

100 - 1000 Mbits/sec

• Plug and play composing of parallel programs from algorithmic modules• On-demand downloads of 100 GB in 5 minutes• 106 volume elements rendering in real-time

• Program-to-program communication in milliseconds

• Approximately 100 model codesData cache

~TBytes/day

Tier2 CenterTier2 CenterTier2 Center

Tier 0 +1

Tier 1

Tier 3

Tier 4

Tier2 Center

1 PB per year data rate in 2010

Observations

Archive

Downlink

Archive Downlink

Downlink

…

…

……

… …

…

100 TeraFLOPs sustained

Tier 2

Workstations, other portals

We can get the real-time seismic signal by INTERNET

Virtual Seismic Observatory net

6

eGY GM ARRAY INTERMAGNRT IGRFGM ModelGM Survey DBWDC

GM Observatory

Min. Value Main Field

GM Element

GM Chart

Regional ModelForeCastNowCast

Solar/Space Survey Data

Index Quick View

Index

LA

ND

OC

EA

N

AIR

SA

T

Frame of GM Virtual Platform

虚拟地球物理信息平台设想框架

协同研究环境

提炼数据

台网数据

数据挖掘

网络可视化

数据库群

普及

境外台网

历史数据

观测数据模型数据

标准工具

实时数据

物理场

中间件研究

境内台网

巡测数据 数据集成

地球物理图

外展 / 禀

Virtual GP Platform ，产学研

Public Education —Outreach ，协同科研环境GP 数据服务

地球物理资源统一在线访问Uniform Access to On-line GP Resources

GP Observatory ， GP SurveyGP Instruments &Facilities, 技术平

台

Some work

Application of Visualization

Google Earth as a Geoscience Data Browser Project -Japan IPC

基于网络 GIS 的地球磁场可视化中国地磁参考场磁偏角

五十年分佈变化

王丹 彭丰林 白春华 袁晓如 沈晓阳 安振昌 徐文耀 夏国辉获取相关软件，可访问 http://www.geophys.cn等网站

基于网络 GIS 的地球磁场可视化

王丹 彭丰林 白春华 袁晓如 沈晓阳 安振昌 徐文耀 夏国辉获取相关软件，可访问 http://www.geophys.cn等网站

国际地磁参考场磁偏角

一百年分佈

变化

IGRF ， WMS

纲 目一、地球 - 行星物理信息化概况二、虚拟化信息 / 数据平台技术瞻望三、重庆与地球物理四、

现代信息中心的组成

数据系统通过统一的数据定义与命名规范、集中的数据环境，从而达到数据共享与利用的目标。

计算系统

将计算任务分布在大量计算机或超级计算机构成的资源池上，使各种应用系统和软件能够根据需要获取计算能力。

信息系统

将应用系统、数据和互联网等资源统一整合到信息门户之下，并通过对事件和消息的处理、传输与发布实现信息的发布、交流与共享。

管理

· 对于已经使用的系统使用率并不清楚· 系统管理方法落后· 缺乏效率、被动的管理方式· 工具和技能有限· 过多的彼此孤立的解决方案· 复杂的管理模式· 极差的存储利用率

安全

· 备份需求过多，恢复时间过长· 没有整齐划一的数据容灾解决方案· 缺乏对不同等级、不同需求的用户和数据的处理方案

效率

· 系统升级、扩容采购不及时、不定期进行· 存储数据的备份和分配占用很长的时间· 缺乏快速部署的方法· 变动的需 求与基础架构的资源分配能力不匹配· 电力供应和空间问题

现代信息中心面临的问题

下一代信息中心

融合

网络平台计算平台

虚拟化平台

提供基础支持

提供计算服务 提供网络服务

• 信息服务• 交互服务• 数据服务

下一代信息中心

• 云计算• 网格计算

• 更高的可用性与安全性• 灵活可扩展的存储容量• 较低的成本与消耗

• 分级管理• 提高存储效率• 全面的数据保护• 共享基础设施

虚拟化范围与成效

虚拟化成效

虚拟化范围

单应用虚拟化

多应用虚拟化，每一应用有它自己的基础设施

客户机虚拟化

集成管理虚拟和物理资源

多应用虚拟化，共享基础设施

针对公共虚拟资源管理行动的任务自动化

包括物理和虚拟资源的业务服务管理与自动化

特定应用成效

基础设施成效

服务成效

虚拟化实现融合

虚拟化融合

延伸虚拟化价值到所有设施与应用简化管理，提升管理人员的生产力加速服务更新，体现服务价值

虚拟化带来的改进

服务器整合和技术架构的优化 虚拟化打破了传统的一台物理服务器跑一个应用的架构，大幅提高了资源系

统的利用率，从而使用户从中获得直接的益处 削减物理服务器架构的成本 伴随着虚拟化，服务器的数量降低了，随之而来的空间、耗电、散热的设施

的成本也同步降低。 改善操作的易用性和灵活性 虚拟化为资源的提供、配置、移动、扩展等提供了更好的管理方式，提高了

用户系统的灵活性和易用性。 增加应用系统的可用性并改善业务连续性 完善的虚拟化架构大大改善了 X86 平台的可用性，减少系统计划内核计划外

的宕机时间。也为系统的备份，恢复和灾备等方面带来了前所未有的便利性。 完善对桌面的管理和安全性 通过在数据中心提供统一的桌面虚拟化系统，使得企业对桌面端系统和数据

的维护能力大大加强，也降低了 IT维护人员的工作强度。

虚拟化带来的改进

用户体验改进 简化服务管理 服务自动化 应用现代化 高可用性

基础架构改进 优化服务器 网络与共享存储 存储虚拟化 I/O 虚拟化 集成基础设施管理

虚拟化对基础架构的改进

较低的成本提供新服务

快速地扩展服务或者部署新的服务

分级的服务级 别更高的可用性灵活和可扩展的容量

下一代信息中心需求分析

用户需求 按需付费 自我服务 始终可用 即时交付和容量的弹性调整 数据安全和隐私策略

基础架构需求 安全的多用户服务体系 服务自动化和管理 数据可移动性 存储系统使用效率 集成的数据保护手段

虚拟化融合改善基础设施体系结构

基础设施运营环境 使能共享服务管理

灵活的结构 一次性连线，动态装配，始终可预知的

虚拟资源池 集成的计算，内存，存储与网络

数据中心智能电网 跨系统与跨设备的智能能源消耗监控

应用分层与数据分类

成本

数据重要性、可用性和性能要求

关键业务应用ERP ，交易处理

面向客户的应用CRM,Web 服务及在线内容

运营性应用用户目录，电子邮件，数据库和数据仓库

后台办公应用账单系统等

系统数据日志，历史数据封存

归档电子邮件、日志

1级

2级3

级

数据的动态存储

单一平台 可使用任何协议

即时克隆服务器、配置存储

实时扩展容量 虚拟机管理员可进行统

一存储管理

数据管理技术

Compression 压缩技术Snapshot 数据快照RAID-DP 磁盘阵列双校验Thin Clining 精简克隆Pervasive Deduplication 普遍去

重复Power Optimization 能耗优化

数据的备份容灾

保护关键应用及服务器系统 数据库服务： Oracle ， SQL-Server,Sybase…… 邮件服务： Exchange 、 Lotus Notes…… 应用服务：Web 、 SAP……

减少恢复时间 将 24小时的回复时间缩短至分钟或小时 在物理场所外取得数据

防御自然或人为灾害 飓风、地震、台风…… 断电、黑客攻击、恐怖袭击……

传统数据备份的缺陷

复杂 数据备份和恢复需要大量操作，可能

需要很多不同的工具来完成费用高 用于数据备份和恢复的软硬件及相关

技术团队和劳动力的费用可能会很高不灵活 备份和恢复操作需要大量时间与资源 备份与特有软硬件绑定，不同系统间备份迁移难度高

基于虚拟技术的全服务器备份（ FFO ）

采用虚拟技术备份实体机

实时备份及容灾快速切换源服务器整机保护快速、在线恢复目标机有效降低 TCO （总拥有成本）

灵活的虚拟机体系结构

便于管理

提高资源利用率

有效降低 TCO

从虚拟化到云

任何先进的虚拟化部署都与“云”息息相关

云服务的分类

以上都可以视为“云”，只不过有些模式是为某些特定应用而设计

云的主要优点

通过资源动态分配缓解系统的压力，提升系统稳定性和服务质量

统一且直观的资源管理方式降低服务支持难度 资源管理相对透明，可方便的增加资源进行扩张 方便实现资源的合理利用，有效提高资源利用率，削减投资成本

有效降低能耗，减少运营成本

“X”即服务

Iaas Paas Saas基础设施(Infrastucture)

即服务

平台 (Platform)

即服务软件 (Software)

即服务

虚拟化基础设施 :

服务器、网络、存储管理、报告、归档、灾难恢复

应用构建模块与标准主要面向开发者

各类即用软件服务

例：电信公司Amazon S3

例：Amazon EC2Google APP

例：电子邮箱微软 Live！Google Chrome OS

云服务的一般形态

最终用户可以自助式的创建、使用和管理虚拟应用 无需复杂的用户端软件，使用通用软件即可完成应用 不需要维护和管理软件

管理人员通过虚拟中间件实现集中管理 方便的管理用户与资源 监视使用状况

虚拟化的基础设施为云服务提供基础

云服务应用架构

云服务提出的需求

新的高效并灵活的基础设施需求

必须是高性能的必须是高可扩展性的需要更多细粒度的管理和工作要有弹性

应用兼容性

需要应用模型为云所优化需要推动已有的能力和基础代码向云的方向转变对于不能立刻 100%转变成 云的部分需要过 渡需要更好的容器来允许真正的应用级别操作处理应用对位置的粘性

云服务提出的需求

缺乏标准造成了复杂性和应用迁移成本

每个云提供厂商都有不同的应用模型私有的，垂直的整合模式增加了迁移成本

多人租用模式

需要在专有基础设施的安全性与共享基础设施的经济效益之间找到平衡服务等级协议意味着需要有更为丰富的应用层级

纲 目一、地球 - 行星物理信息化概况二、虚拟化信息 / 数据平台技术瞻望三、重庆与地球物理 - 天文四、天地一家 发展 VO

中国地磁与空间科学事业的开创者——陈宗器 陈宗器 (1898—1960) ,地磁学家、地球物理学家。字步青，号伯簋，又号君衡、道衡。日本、德国、英国留学。

1929 年 5 月到中央研究院物理研究所工作，到任后即被派往中国西北科学考察团工作，担任天文、地形测量，并兼作磁偏角的测量。

1935 年 8 月回物理研究所，又到南京紫金山地磁台工作。

1941 年春 广西桂林良丰筹建雁山地磁台，并兼任广西大学教授。８月至 12月率队到福建崇安，进行日全食观测。1949 任中国科学院南京办事处主任，中国科学院地球物理研究所副所长，兼任上海市军管会徐家汇及余山天文台气象台管理委员会主任委员。中国科学院天地上海联合工作委员会主任。

北碚 ，朱岗崑，气象、空间、地球物理学

会副理事长，地磁场，北碚地磁台顾功叙：前理事长， 重力场

刘中和教授，重庆建工，引力波探测

纲 目一、地球 - 行星物理信息化概况二、虚拟化信息 / 数据平台技术瞻望三、重庆与地球物理 - 天文四、天地一家 发展 VO

刘中和教授：引力波探测天地一家：傅承义 所长 - 理事长：王绶琯理事长 / 台长

地球物理 ---- 天体物理对象大体一致，有交叉，侧重不同

方法：有相同：等离子体物理等 当然也有很多不同

中国地磁与空间科学事业的开创者——陈宗器 陈宗器 (1898—1960) ,地磁学家、地球物理学家。字步青，号伯簋，又号君衡、道衡。日本、德国、英国留学。

1929 年 5 月到中央研究院物理研究所工作，到任后即被派往中国西北科学考察团工作，担任天文、地形测量，并兼作磁偏角的测量。

1935 年 8 月回物理研究所，又到南京紫金山地磁台工作。

1941 年春 广西桂林良丰筹建雁山地磁台，并兼任广西大学教授。８月至 12月率队到福建崇安，进行日全食观测。1949 任中国科学院南京办事处主任，中国科学院地球物理研究所副所长，兼任上海市军管会徐家汇及余山天文台气象台管理委员会主任委员。中国科学院天地上海联合工作委员会主任。

VO ：崔 VOA

代邹： VOiG ， VP

VOiG：可视化平台，解释预报产学研结合外禀 / 展

www.geophys.cn

VO 方兴未艾 一个月后： VVP会议

The end

谢谢 敬请提问和指教