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近日，由中國科學(xué)院上海天文臺(tái)建設(shè)的平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）區(qū)域中心第一階段（SRCNet v0.1版本）的中國節(jié)點(diǎn)（簡稱“SRCNet v0.1版本中國節(jié)點(diǎn)”）通過了SKA天文臺(tái)總部組織的國際并網(wǎng)測試。自此，中國節(jié)點(diǎn)成為繼西班牙、瑞士、瑞典和英國之后，第五個(gè)通過此項(xiàng)測試的國家節(jié)點(diǎn)，成為SKA區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目（SRCNet）主力節(jié)點(diǎn)之一，也是首個(gè)且唯一一個(gè)非歐洲節(jié)點(diǎn)。SKA是人類歷史上規(guī)模最宏大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，被譽(yù)為探索宇宙起源與演化的“天眼利器”。SKA建成后每年能夠產(chǎn)生超過1000PB的科學(xué)數(shù)據(jù)。為有效處理這些數(shù)據(jù)，SKA國際組織正在建立全球分布式的SKA區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)（SRCNet）作為SKA項(xiàng)目的核心科學(xué)數(shù)據(jù)處理和分析研究平臺(tái)。作為SRCNet的重要組成部分，中國節(jié)點(diǎn)承擔(dān)SKA數(shù)據(jù)的分發(fā)、處理和存儲(chǔ)任務(wù)，不僅是我國天文學(xué)家參與SKA科學(xué)研究的主要基礎(chǔ)設(shè)施，更是我國參與國際大科學(xué)工程的重要戰(zhàn)略支點(diǎn)。此次國際并網(wǎng)測試全面評(píng)估了SKA區(qū)域中心的端到端數(shù)據(jù)處理能力，SRCNet v0.1版本中國節(jié)點(diǎn)在多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上取得重要成果。一是SKA區(qū)域數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)：中國節(jié)點(diǎn)采用云原生架構(gòu)進(jìn)行全棧式部署，構(gòu)建了基于Kubernetes容器編排技術(shù)的彈性計(jì)算集群，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源動(dòng)態(tài)分配與智能調(diào)度，具備在其他通用云環(huán)境遷移、復(fù)制能力。該架構(gòu)作為SKA未來技術(shù)演進(jìn)的核心方向，改進(jìn)了傳統(tǒng)高性能計(jì)算模式的局限性，資源利用率提升達(dá)35%以上。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微服務(wù)架構(gòu)與容器化部署的深度融合，支持多層次服務(wù)發(fā)現(xiàn)、秒級(jí)故障監(jiān)測預(yù)警與自動(dòng)化運(yùn)維，使系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)效率與國際節(jié)點(diǎn)相比達(dá)到先進(jìn)水平。作為國際SKA區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)中最早完整實(shí)踐云原生技術(shù)路線的節(jié)點(diǎn)，中國方案不僅降低了系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)維成本，更為SKA全球分布式科學(xué)計(jì)算平臺(tái)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化做出了創(chuàng)新性貢獻(xiàn)。二是跨洲際高速數(shù)據(jù)傳輸體系建設(shè)：中國節(jié)點(diǎn)依托中國科技網(wǎng)構(gòu)建了10Gbps量級(jí)跨洲際數(shù)據(jù)傳輸體系，實(shí)現(xiàn)了與歐洲以及澳大利亞等主要節(jié)點(diǎn)的高穩(wěn)定性并發(fā)數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)采用多級(jí)傳輸優(yōu)化策略，集成2種傳輸協(xié)議優(yōu)化引擎，配合多線程自適應(yīng)流控機(jī)制，克服了跨洲際網(wǎng)絡(luò)傳輸中的延遲波動(dòng)、丟包率和帶寬不穩(wěn)定等技術(shù)難題。在聯(lián)測期間，近3個(gè)月360萬次的數(shù)據(jù)分發(fā)和傳輸測試中，失敗率控制在1%以內(nèi)。系統(tǒng)在高負(fù)載多節(jié)點(diǎn)測試情況下能夠保持95%以上的鏈路可用性，數(shù)據(jù)傳輸平均有效帶寬穩(wěn)定在8Gbps以上，峰值達(dá)到10.9Gbps。這些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展為SKA未來每日PB級(jí)觀測數(shù)據(jù)的全球分發(fā)奠定了基礎(chǔ)。三是PB級(jí)高性能分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)：針對(duì)SKA天文大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，中國節(jié)點(diǎn)已構(gòu)建并運(yùn)行先進(jìn)的PB級(jí)高性能分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用創(chuàng)新的“熱-溫”分層架構(gòu)，在計(jì)算集群內(nèi)用高速NVMe固態(tài)硬盤創(chuàng)建分布式存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù)最大程度接近計(jì)算資源，并可隨集群規(guī)模橫向擴(kuò)展，用于高時(shí)效性科學(xué)項(xiàng)目的快速數(shù)據(jù)處理，配合高性能SAS機(jī)械硬盤，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存取效率與資源利用的最優(yōu)平衡。系統(tǒng)全面支持對(duì)象存儲(chǔ)、多副本容災(zāi)、故障自愈及嚴(yán)格的訪問權(quán)限隔離，確保數(shù)據(jù)安全與多用戶并發(fā)訪問需求，以應(yīng)對(duì)SKA數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)。SRCNet v0.1版本中國節(jié)點(diǎn)的成功并網(wǎng)，是未來全面建設(shè)中國節(jié)點(diǎn)的第一步，有望實(shí)現(xiàn)我國天文學(xué)領(lǐng)域國際大型望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)使用者跨越到數(shù)據(jù)生產(chǎn)者與管理者，并有望為我國天文領(lǐng)域科研人員在暗物質(zhì)、暗能量、宇宙起源、引力波等科學(xué)前沿領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)原創(chuàng)性突破提供基礎(chǔ)設(shè)施支撐。研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的支持，并獲得之江實(shí)驗(yàn)室參與SKA區(qū)域中心中國節(jié)點(diǎn)的技術(shù)研發(fā)和國際聯(lián)測以及中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心在網(wǎng)絡(luò)方面的支持。SRC國際節(jié)點(diǎn)認(rèn)證證書