開放科學云聯邦:產生背景、應用架構及關鍵技術①

溫亮明 李躍鵬 張麗麗 黎建輝③

(?中國科學院計算機網絡信息中心 北京 100190)

(??中國科學院大學計算機科學與技術學院 北京 100049)

0 引言

自亞馬遜發布AWS(Amazon Web Service)云服務平臺以來,商業界就進入了云計算時代。私有云、公有云、混合云等不同的云資源利用方式層出不窮,商業公司、科研機構以及政府部門等單位部署了大量的云數據中心為目標客戶提供不同形式的服務,工業界和學術界也圍繞云計算技術展開了大量研究。目前,主流的云服務模式主要有平臺即服務(platform as a service,PaaS)、軟件即服務(software as a service,SaaS)、基礎設施即服務(infrastructure as a service,IaaS)等[1],這些云服務模式雖然為工業界和學術界提供了巨大支撐,但在開放科學場景下凸顯出一些資源應用瓶頸,如資源供給中心化、資源內容分散化、資源處理片段化、資源調度成本高昂化,對現有的云服務模式進行變革勢在必行。這里所提及資源不僅包括傳統的中央處理器(central processing unit,CPU)、內存、網絡帶寬、磁盤、虛擬機(virtual machine,VM)、鏡像等云計算資源,還包括科學數據、期刊文獻、專利文獻、學位論文、政策報告、網絡詞條等科技資源,甚至包括儀器設備、軟件工具、科學思維、技術方法等非常規資源。

在新科研范式下,云聯邦模式通過聯邦軟件和機制將多個科學云服務平臺聯合起來,合作的云服務提供商(cloud service provider,CSP)對等共享科研資源,按時和可擴展地提供應用程序服務,在可變的工作負載、資源和網絡條件下創建一個計算環境來支持資源的動態擴展或收縮,具備了更好的性能優勢和效益優勢[2]。……