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智能供配電實(shí)驗(yàn)研究共享數(shù)字云平臺(tái)（簡(jiǎn)稱研究平臺(tái)）由供電系統(tǒng)智能故障模擬系統(tǒng)、高低壓智能供電系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、云控制系統(tǒng)、客戶端等子系統(tǒng)組成。實(shí)驗(yàn)者授權(quán)后，開(kāi)展線上+線下供配電系統(tǒng)的操作實(shí)訓(xùn)、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；研究者授權(quán)后開(kāi)展線上“云計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理、人工智能”在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，賦能供配電行業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化。 一、系統(tǒng)功能 研究平臺(tái)提供供電一次系統(tǒng)故障源，如過(guò)電流、過(guò)欠電壓、三相不平衡等故障種類。提供供電二次系統(tǒng)運(yùn)行信息，包括微機(jī)繼電保護(hù)輸出信息和開(kāi)關(guān)柜體運(yùn)行信息。如電壓、電流、功率、頻率、電能、絕緣電阻、溫度、濕度等模擬量；斷路器分閘、斷路器合閘、手車(chē)工作位、手車(chē)實(shí)驗(yàn)位、接地刀合位、儲(chǔ)能位等開(kāi)關(guān)量；短路、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷、過(guò)壓、欠壓、漏電、絕緣監(jiān)視、照明、閉鎖等保護(hù)信息；開(kāi)關(guān)的分閘、合閘、復(fù)歸、試驗(yàn)、溫濕度等控制信息。事件和故障的數(shù)據(jù)等事件記錄信息。 研究平臺(tái)具有人機(jī)會(huì)話、數(shù)據(jù)顯示、記錄查詢、參數(shù)修改、控制操作等功能，設(shè)有就地操作、上位機(jī)操作、客戶端云操作等操作方式，提供數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、云組態(tài)等功能，使分布式用戶分享系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源與控制資源。 二、系統(tǒng)特征 研究平臺(tái)集供配電系統(tǒng)的能量流與信息流有機(jī)融合。以實(shí)驗(yàn)裝置為中心，輻射分布式、遠(yuǎn)程眾多客戶端，共同分享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)資源。提供了一個(gè)從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、驗(yàn)證、評(píng)價(jià)等全方位線上+線下研究場(chǎng)景。服務(wù)于本科生的實(shí)踐教學(xué)，研究生、科研人員的項(xiàng)目研究。 （1）、平臺(tái)集成度高、安全可靠。平臺(tái)硬件裝備包括供電系統(tǒng)智能故障模擬裝置與智能測(cè)試裝置，智能高壓進(jìn)線與出線開(kāi)關(guān)柜，智能低壓進(jìn)線與出線開(kāi)關(guān)柜，組成一個(gè)有機(jī)體系。系統(tǒng)工作電壓為交流380V，高壓開(kāi)關(guān)主回路為交流380V，總功率小于10KW，安全保護(hù)性高。 （2）、搭建共享智能數(shù)字研究空間。研究者在客戶端自定義供電系統(tǒng)一次運(yùn)行工況后，獲取相應(yīng)的二次信息，共同分享數(shù)據(jù)資源。基于數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器自學(xué)習(xí)等人工智能方法，設(shè)計(jì)軟件算法，研究供配電的運(yùn)行趨勢(shì)研判、故障診斷和預(yù)測(cè)、運(yùn)行預(yù)警等的控制方案，提升供配電系統(tǒng)自主識(shí)別能力，提升供配電系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。 （3）、營(yíng)造分布式融合教學(xué)研究空間。在不同地域的實(shí)驗(yàn)室、單位、高校，線上線下同步進(jìn)行開(kāi)展教學(xué)研究工作。同時(shí)，研究平臺(tái)吸納異地企業(yè)、科研院所、高校的優(yōu)質(zhì)硬件資源。基礎(chǔ)資源一邊建設(shè)、一邊分享，合作資源共建共享，跨區(qū)域融合，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)式發(fā)展。 三、實(shí)驗(yàn)與研究?jī)?nèi)容 1、高低壓供配電實(shí)訓(xùn)操作系統(tǒng)。完成低壓供配電與高壓供配電等系統(tǒng)操作；高壓開(kāi)關(guān)柜機(jī)械聯(lián)動(dòng)與低壓開(kāi)關(guān)柜閉鎖聯(lián)動(dòng)等系統(tǒng)原理實(shí)訓(xùn)；高壓繼電保護(hù)與低壓繼電保護(hù)等系統(tǒng)參數(shù)整定實(shí)訓(xùn)；高壓一次系統(tǒng)與低壓一次系統(tǒng)故障模擬等實(shí)訓(xùn)操作。 2、研制供電+控制設(shè)備一體化無(wú)人值守系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)裝備的運(yùn)行狀況、系統(tǒng)操作、以及運(yùn)行管理。適用于油田、沙漠等野外無(wú)人值守場(chǎng)所，可用手機(jī)、平板電腦、電腦等終端設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作。 3、研制無(wú)人值守變電站，用手機(jī)可以監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行工況、操作設(shè)備運(yùn)行。 4、研制分布式變電站集群化管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)社區(qū)、企業(yè)變電站分布式管理與遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控有機(jī)融合，能夠跨區(qū)域集群化監(jiān)控，完成眾多變電站的運(yùn)行監(jiān)控、故障預(yù)判、檢修預(yù)警、故障排查、遠(yuǎn)程急停電、遠(yuǎn)程送電、運(yùn)行電費(fèi)監(jiān)管等業(yè)務(wù)。 5、研制供配電損耗分析系統(tǒng)。分析線路損耗、變壓器損耗，有效診斷竊電、攤派電損、電價(jià)估算等。 6、研制供配電虛擬仿真系統(tǒng)。研究高壓開(kāi)關(guān)、變壓器、電纜運(yùn)行、繼電保護(hù)、倒閘操作等虛擬仿真系統(tǒng)。 7、研制供用電協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。研究風(fēng)光互補(bǔ)控制、用電協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電+負(fù)載協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電+負(fù)載協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 8、研制設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。如農(nóng)業(yè)灌溉、供排水、抽油機(jī)、景觀燈等遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。 四、適用對(duì)象 1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、電子信息專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)、計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)、測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)等本科專業(yè)。 2、實(shí)訓(xùn)與培訓(xùn)：電氣控制技術(shù)人員、供配電技術(shù)人員、供配電運(yùn)行人員等。 3、軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件、供配電系統(tǒng)軟件。 4、算法驗(yàn)證：自動(dòng)控制系統(tǒng)算法，供配電調(diào)度系統(tǒng)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)算法等。  

1 成果介紹網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了近二十年的歷程。在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)論是計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還是信息儲(chǔ)存技術(shù)都發(fā)生了翻天覆地的變化。計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，基于開(kāi)放操 作系統(tǒng)上的集群計(jì)算技術(shù)已經(jīng)取代大型機(jī)；網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，開(kāi)放架構(gòu)的 TCP／IP 通信已經(jīng)統(tǒng)治了一切；在信息存儲(chǔ)技術(shù)上，單塊磁盤(pán)的容量已經(jīng)從 G 級(jí)別進(jìn)入 T 級(jí)別。 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，無(wú)論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿足單臺(tái)服務(wù)器存儲(chǔ)需要為目標(biāo)的體系設(shè)計(jì)，在共享能力、性能、可靠性、擴(kuò)展性以及總體擁有成本上，已經(jīng)無(wú)法滿足企業(yè)新的應(yīng)用需求。如果 僅僅通過(guò)外圍手段來(lái)彌補(bǔ)，必將造成存儲(chǔ)架構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，用戶管理難度越來(lái)越大，總體擁有成本越來(lái)越高。 為了滿足 IT 技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)， LoongStore 集群存儲(chǔ)采用了代表計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及文件 系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向的體系架構(gòu)，提供給用戶跨平臺(tái)共享、高性能、高可靠、可平滑擴(kuò)展、使用和維護(hù)簡(jiǎn)單的高端存儲(chǔ)系統(tǒng)。系統(tǒng)以開(kāi)放架構(gòu)平臺(tái)智能存儲(chǔ)服務(wù)器為基 本節(jié)點(diǎn)，通過(guò)在千兆以太網(wǎng)基礎(chǔ)上不受限制地添加節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了業(yè)界最高的性能、可靠性以及極低總體擁有成本的存儲(chǔ)集群。 LoongStore 為一種大規(guī)模的文件共享存儲(chǔ)系統(tǒng)，它面向海量數(shù)據(jù)、高并發(fā)訪問(wèn)的環(huán)境。其產(chǎn)品架構(gòu)圖如圖所示： 圖 1 LoongStore 產(chǎn)品架構(gòu) LoongStore 產(chǎn)品架構(gòu)支持：?jiǎn)挝募到y(tǒng) 100PB支持 2000 個(gè)以上節(jié)點(diǎn)并發(fā)支持超過(guò) 500 億文件產(chǎn)品主要特點(diǎn)：產(chǎn)品架構(gòu)上：實(shí)現(xiàn)了橫向擴(kuò)展。從原來(lái)的單節(jié)點(diǎn)增加 CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)等等的縱向擴(kuò)展方案往增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量的橫向擴(kuò)展方案的轉(zhuǎn)變，使得容量擴(kuò)展更加靈活、同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了更低的起始投入成本；產(chǎn)品工作流上：實(shí)現(xiàn)了更高效的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式。通過(guò)實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)通道分離、將數(shù)據(jù)條帶化存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)服務(wù)器上，從而高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行讀寫(xiě)；產(chǎn)品性能上：實(shí)現(xiàn)了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲(chǔ)的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了文件切片分布式存儲(chǔ)方案，實(shí)現(xiàn)了高聚合帶寬；產(chǎn)品性能上：實(shí)現(xiàn)了性能近線性增長(zhǎng)。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲(chǔ)集群規(guī)模擴(kuò)大而線性增長(zhǎng)， （ 2）充分發(fā)揮硬件性能，如網(wǎng)卡性能利用率達(dá)到了 80%， （ 3）擴(kuò)展到 100GB/s 以上的聚合性能；產(chǎn)品可靠性上：實(shí)現(xiàn)了無(wú)單點(diǎn)故障。通過(guò)（ 1）為不同目錄的數(shù)據(jù)設(shè)置不同的冗余度， （ 2）自動(dòng)故障探測(cè)與恢復(fù)， （ 3）設(shè)備恢復(fù)速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤(pán)恢復(fù)時(shí)間 15 分鐘， （ 4）元數(shù)據(jù)服務(wù)器每?jī)膳_(tái)互備等，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的無(wú)單點(diǎn)故障；在產(chǎn)品擴(kuò)展性方面：實(shí)現(xiàn)了在線業(yè)務(wù)擴(kuò)展容量。支持不停業(yè)務(wù)在線擴(kuò)容，并自動(dòng)遷移均衡數(shù)據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)不需要關(guān)停業(yè)務(wù)的方式輕易擴(kuò)展容量；在產(chǎn)品管理方面：實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)配置管理。產(chǎn)品通過(guò)單點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了所有的配置管理功能，通過(guò)內(nèi)置各種自動(dòng)化處理流程，減少人為參與；產(chǎn)品兼容性方面：兼容各種 X86 架構(gòu)的服務(wù)器和 IP 網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用服務(wù)器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 應(yīng)用說(shuō)明LoongStore 大規(guī)模集群云存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)加速信息到價(jià)值的轉(zhuǎn)換，目前已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)、廣電、能源、電信等數(shù)據(jù)密集型行業(yè)幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了突破性的價(jià)值。 產(chǎn)品主要應(yīng)用行業(yè)與應(yīng)用案例有：（ 1）互聯(lián)網(wǎng)：視頻， SNS 等，例如中國(guó)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)（ CNTV），人人網(wǎng)，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開(kāi)發(fā)研究院總院；（ 3）動(dòng)漫和廣電：中影集團(tuán)，教育電視臺(tái)等，《建黨偉業(yè)》、《建國(guó)大業(yè)》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲(chǔ)系統(tǒng)；（ 4）教育及其（ 5）軍工，航天等等領(lǐng)域。3 技術(shù)指標(biāo)支持 PB 級(jí)的存儲(chǔ)容量規(guī)模，最大容量可超過(guò) 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數(shù)據(jù)讀寫(xiě)帶寬，而且性能可隨存儲(chǔ)規(guī)模的擴(kuò)展而線性提升；可高效支持海量小文件的存儲(chǔ)和管理，單套系統(tǒng)可高效管理超過(guò) 500 億個(gè)文件，現(xiàn)有在線系統(tǒng)已經(jīng)超過(guò)百億級(jí)文件數(shù)量規(guī)模，而且每天仍然以 2000-5000 萬(wàn)個(gè)新文件的速度遞增，每天的下載量為 10-20 億個(gè)文件；可支持超過(guò) 2000 多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（或者應(yīng)用節(jié)點(diǎn)）同時(shí)高效并發(fā)訪問(wèn)同一套存儲(chǔ)系統(tǒng)；提供完全符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)的文件級(jí)接口，支持全局共享訪問(wèn)，無(wú)須加入第三方共享軟件。前端可同時(shí)部署 Linux、 Windows、 Mac 等異構(gòu)計(jì)算節(jié)點(diǎn)。所有應(yīng)用可不經(jīng)過(guò)任何修改和移植即可使用存儲(chǔ)服務(wù)；支持在線擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，無(wú)需終止應(yīng)用的正常服務(wù)，新增容量即插即用。同時(shí)提供在線數(shù)據(jù)遷移功能，擴(kuò)容后可均衡所有設(shè)備上的存儲(chǔ)負(fù)載；內(nèi)置數(shù)據(jù)高可用機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)硬件故障將自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，無(wú)需停止服務(wù)。除了能夠冗余磁盤(pán)故障之外，即使整個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器或者磁盤(pán)陣列故障都不影響應(yīng)用正常服務(wù)也不會(huì)破壞應(yīng)用數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)存儲(chǔ)只能冗余磁盤(pán)故障；如果系統(tǒng)中正常設(shè)備上的空閑空間總和不少于故障設(shè)備上已經(jīng)使用的空間即可進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，無(wú)須加入新的設(shè)備，傳統(tǒng)存儲(chǔ)采用 RAID 機(jī)制必須加入新的存儲(chǔ)設(shè)備才能進(jìn)行恢復(fù)。確保了系統(tǒng)無(wú)間斷持續(xù)運(yùn)行；l 在線控制存儲(chǔ)設(shè)備的負(fù)載。在觀察到某塊存儲(chǔ)設(shè)備有異常現(xiàn)象時(shí)，可以在線手動(dòng)禁止這塊磁盤(pán)的空間分配，設(shè)置后系統(tǒng)不再往被禁止分配空間的磁盤(pán)內(nèi)寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)，原有的數(shù)據(jù)仍然可用。當(dāng)設(shè)備正常時(shí)即可在線放開(kāi)；提供主動(dòng)數(shù)據(jù)遷移功能，方便硬件在線更換。當(dāng)某些設(shè)備使用時(shí)間超過(guò)一定年限，或者是發(fā)現(xiàn)設(shè)備有安全隱患時(shí)，可以主動(dòng)將該設(shè)備上的數(shù)據(jù)遷移到其它存儲(chǔ)設(shè)備，遷移完成后即可將設(shè)備移除下線，不影響應(yīng)用的正常服務(wù)；簡(jiǎn)易管理，通過(guò)單一圖形化界面即可管理和監(jiān)控整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)；高硬件兼容性，既可以采用傳統(tǒng)的 SAN 或者盤(pán)陣作為存儲(chǔ)單元，也可以采用通用的存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行構(gòu)建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構(gòu)建海量的云存儲(chǔ)系統(tǒng)。

已有樣品/n數(shù)據(jù)服務(wù)+成果轉(zhuǎn)化——算法體系助力挖掘核心成果，徹底清除數(shù)據(jù)分析門(mén)檻并進(jìn)行診斷、醫(yī)療、藥物市場(chǎng)轉(zhuǎn)化。科研合作——算法體系+高水平科研能力，定制深度挖掘“子課題”，“算法+科研”雙向高水準(zhǔn)，本質(zhì)區(qū)別于其他單純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同行。學(xué)科交叉平臺(tái)——凝聚“算法+醫(yī)學(xué)”雙杰出人才，實(shí)現(xiàn)需求和算法雙向溝通，保持“雙向先進(jìn)性”。

成果簡(jiǎn)介：物聯(lián)芯溫室智慧種植云管家是用于農(nóng)業(yè)溫室大 棚集約化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理的自動(dòng)控制裝置。系統(tǒng)包括智 能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)控制器、環(huán)境參數(shù)無(wú)線采集單元、手機(jī) APP 和分 布式云服務(wù)器。主要功能為：農(nóng)業(yè)設(shè)備的人為控制、智能定時(shí) 控制和傳感器聯(lián)動(dòng)控制；環(huán)境參數(shù)、作物生長(zhǎng)情況和設(shè)備運(yùn)行 狀況的本地遠(yuǎn)程監(jiān)控；基于云服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)查詢、 任務(wù)設(shè)定和策略推送。產(chǎn)品將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代化溫室

在國(guó)家發(fā)改委云計(jì)算示范工程、國(guó)家自然科學(xué)基金、四川省科技計(jì)劃等項(xiàng)目支持下，攻克云操作系統(tǒng)相關(guān)核心技術(shù)難題，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，研發(fā)出高性能華云操作系統(tǒng)產(chǎn)品HCOS。 提出基于混合系統(tǒng)理論的多層自主故障處理技術(shù)，基于預(yù)測(cè)的自適應(yīng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，面向熱點(diǎn)的動(dòng)態(tài)策略虛擬化安全防護(hù)技術(shù)等，解決了新一代云操作系統(tǒng)面臨的海量資源的高可靠管理、高速調(diào)度和高安全防護(hù)難題。該成果申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利42 項(xiàng)，授權(quán)18 項(xiàng)，軟件著作權(quán)登記35 項(xiàng)，發(fā)表高水平論文106 篇，出版專著2 部，

針對(duì)云數(shù)據(jù)庫(kù)面臨的安全威脅與挑戰(zhàn)，在國(guó)家 863 計(jì)劃、973 計(jì)劃等重大項(xiàng)目支撐下，研發(fā)了自主可控的“秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，提出了云數(shù)據(jù)庫(kù)加密參考結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)可定制的數(shù)據(jù)庫(kù)列分級(jí)加密方法，在保證系統(tǒng)執(zhí)行效率的前提下，解決數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)面臨的信息安全問(wèn)題。 截止目前，“秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)歷三次大版本更新，成功上線建設(shè)銀行公有云平臺(tái)，服務(wù)于數(shù)百家企業(yè)客戶。 主要技術(shù)指標(biāo) “秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所提出的云數(shù)據(jù)庫(kù)加密參考結(jié)構(gòu)具有可擴(kuò)展性和兼容性，可以兼容多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。所研發(fā)的系統(tǒng)具有自適應(yīng)，能夠根據(jù)應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)安全策略的自適應(yīng)調(diào)整；具有高效性，支持大規(guī)模的并發(fā)操作，百萬(wàn)條記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行增、刪、改、查等操作時(shí)間為毫秒級(jí)；系統(tǒng)容易部署，對(duì)應(yīng)用和用戶透明。 相關(guān)成果 “秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有兩種部署模式：軟件部署和硬件一體化部署。軟件部署模式可以基于用戶目前擁有的硬件設(shè)備 ( 工作站、服務(wù)器、云虛擬機(jī)等 ) 進(jìn)行軟件部署，加密方式采用軟件算法加密；硬件一體化部署則基于團(tuán)隊(duì)研發(fā)的硬件加密一體機(jī)進(jìn)行部署，用戶只需要將上層應(yīng)用接入硬件加密一體機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)的加密保護(hù)，加密算法采用硬件加密卡進(jìn)行高效加密。

1 成果簡(jiǎn)介清華大學(xué)研發(fā)的基于云存儲(chǔ)的個(gè)人移動(dòng)計(jì)算環(huán)境原型系統(tǒng)將操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)硬件分割開(kāi)來(lái)，把操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件打包成用戶可隨身攜帶的“ 計(jì)算環(huán)境” ，將用戶的“ 計(jì)算環(huán)境”保存到最便攜的存儲(chǔ)設(shè)備中隨身攜帶，成為一把開(kāi)啟“ 云”端服務(wù)的鑰匙，在任意地點(diǎn)、時(shí)間，用任意電腦都可訪問(wèn)自己的專屬環(huán)境，隨時(shí)隨地按需獲得或購(gòu)買(mǎi)計(jì)算和存儲(chǔ)資源，方便快捷地訪問(wèn)、存儲(chǔ)和共享信息。系統(tǒng)提供基于硬件、更加安全可靠的身份認(rèn)證機(jī)制，提供載有操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用軟件的安全計(jì)算平臺(tái)，消除了使用第三方操作系統(tǒng)或軟件的安全顧慮，確保數(shù)據(jù)得到可靠的存儲(chǔ)和保護(hù)，使用戶不必?fù)?dān)心私密數(shù)據(jù)被竊取或泄露。客戶能夠從“ 云”端獲得無(wú)限的計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間，擺脫了移動(dòng)計(jì)算設(shè)備在計(jì)算能力和電池功耗等方面的局限。2 技術(shù)指標(biāo)完全兼容本地文件系統(tǒng)本系統(tǒng)是一個(gè)基于 FUSE 開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，有效減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，支持低帶寬、低質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。它支持硬連接、符號(hào)連接和標(biāo)準(zhǔn) UNIX 權(quán)限。單個(gè)文件大小可以高達(dá) 2TB。內(nèi)容加密、傳輸加密所有數(shù)據(jù)塊通過(guò) 256 位 AES 算法進(jìn)行加密后存放到后臺(tái)存儲(chǔ)池中，傳輸使用 SSH 加密，有效保證用戶數(shù)據(jù)安全。支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮、去重?cái)?shù)據(jù)傳輸前采用 BZIP2 進(jìn)行壓縮，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)流量，對(duì)于相同的文件以及不同文件中存在的相同部分只存儲(chǔ)一次，從而節(jié)約存儲(chǔ)空間，降低網(wǎng)絡(luò)流量。快照和版本保護(hù)支持 copy-on-write 操作，可以開(kāi)啟文件版本保護(hù)，隨時(shí)恢復(fù)過(guò)往修改過(guò)的數(shù)據(jù)。讀寫(xiě)速度高達(dá) 3MB/s在網(wǎng)絡(luò)通暢的情況下，讀寫(xiě)速度超過(guò) 3MB/S。3 應(yīng)用說(shuō)明應(yīng)用對(duì)象廣泛，針對(duì)各種企事業(yè)單位、軍隊(duì)、大中小型企業(yè)等，另外還可應(yīng)用于數(shù)據(jù)托管的服務(wù)運(yùn)營(yíng)等。

1 成果介紹網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了近二十年的歷程。在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)論是計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還是信息儲(chǔ)存技術(shù)都發(fā)生了翻天覆地的變化。計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，基于開(kāi)放操 作系統(tǒng)上的集群計(jì)算技術(shù)已經(jīng)取代大型機(jī)；網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，開(kāi)放架構(gòu)的 TCP／IP 通信已經(jīng)統(tǒng)治了一切；在信息存儲(chǔ)技術(shù)上，單塊磁盤(pán)的容量已經(jīng)從 G 級(jí)別進(jìn)入 T 級(jí)別。 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，無(wú)論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿足單臺(tái)服務(wù)器存儲(chǔ)需要為目標(biāo)的體系設(shè)計(jì)，在共享能力、性能、可靠性、擴(kuò)展性以及總體擁有成本上，已經(jīng)無(wú)法滿足企業(yè)新的應(yīng)用需求。如果 僅僅通過(guò)外圍手段來(lái)彌補(bǔ)，必將造成存儲(chǔ)架構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，用戶管理難度越來(lái)越大，總體擁有成本越來(lái)越高。 為了滿足 IT 技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)， LoongStore 集群存儲(chǔ)采用了代表計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及文件 系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向的體系架構(gòu)，提供給用戶跨平臺(tái)共享、高性能、高可靠、可平滑擴(kuò)展、使用和維護(hù)簡(jiǎn)單的高端存儲(chǔ)系統(tǒng)。系統(tǒng)以開(kāi)放架構(gòu)平臺(tái)智能存儲(chǔ)服務(wù)器為基 本節(jié)點(diǎn)，通過(guò)在千兆以太網(wǎng)基礎(chǔ)上不受限制地添加節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了業(yè)界最高的性能、可靠性以及極低總體擁有成本的存儲(chǔ)集群。 LoongStore 為一種大規(guī)模的文件共享存儲(chǔ)系統(tǒng)，它面向海量數(shù)據(jù)、高并發(fā)訪問(wèn)的環(huán)境。其產(chǎn)品架構(gòu)圖如圖所示： 圖 1 LoongStore 產(chǎn)品架構(gòu) LoongStore 產(chǎn)品架構(gòu)支持：?jiǎn)挝募到y(tǒng) 100PB支持 2000 個(gè)以上節(jié)點(diǎn)并發(fā)支持超過(guò) 500 億文件產(chǎn)品主要特點(diǎn)：產(chǎn)品架構(gòu)上：實(shí)現(xiàn)了橫向擴(kuò)展。從原來(lái)的單節(jié)點(diǎn)增加 CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)等等的縱向擴(kuò)展方案往增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量的橫向擴(kuò)展方案的轉(zhuǎn)變，使得容量擴(kuò)展更加靈活、同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了更低的起始投入成本；產(chǎn)品工作流上：實(shí)現(xiàn)了更高效的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式。通過(guò)實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)通道分離、將數(shù)據(jù)條帶化存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)服務(wù)器上，從而高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行讀寫(xiě)；產(chǎn)品性能上：實(shí)現(xiàn)了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲(chǔ)的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了文件切片分布式存儲(chǔ)方案，實(shí)現(xiàn)了高聚合帶寬；產(chǎn)品性能上：實(shí)現(xiàn)了性能近線性增長(zhǎng)。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲(chǔ)集群規(guī)模擴(kuò)大而線性增長(zhǎng)， （ 2）充分發(fā)揮硬件性能，如網(wǎng)卡性能利用率達(dá)到了 80%， （ 3）擴(kuò)展到 100GB/s 以上的聚合性能；產(chǎn)品可靠性上：實(shí)現(xiàn)了無(wú)單點(diǎn)故障。通過(guò)（ 1）為不同目錄的數(shù)據(jù)設(shè)置不同的冗余度， （ 2）自動(dòng)故障探測(cè)與恢復(fù)， （ 3）設(shè)備恢復(fù)速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤(pán)恢復(fù)時(shí)間 15 分鐘， （ 4）元數(shù)據(jù)服務(wù)器每?jī)膳_(tái)互備等，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的無(wú)單點(diǎn)故障；在產(chǎn)品擴(kuò)展性方面：實(shí)現(xiàn)了在線業(yè)務(wù)擴(kuò)展容量。支持不停業(yè)務(wù)在線擴(kuò)容，并自動(dòng)遷移均衡數(shù)據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)不需要關(guān)停業(yè)務(wù)的方式輕易擴(kuò)展容量；在產(chǎn)品管理方面：實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)配置管理。產(chǎn)品通過(guò)單點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了所有的配置管理功能，通過(guò)內(nèi)置各種自動(dòng)化處理流程，減少人為參與；產(chǎn)品兼容性方面：兼容各種 X86 架構(gòu)的服務(wù)器和 IP 網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用服務(wù)器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 應(yīng)用說(shuō)明LoongStore 大規(guī)模集群云存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)加速信息到價(jià)值的轉(zhuǎn)換，目前已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)、廣電、能源、電信等數(shù)據(jù)密集型行業(yè)幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了突破性的價(jià)值。 產(chǎn)品主要應(yīng)用行業(yè)與應(yīng)用案例有：（ 1）互聯(lián)網(wǎng)：視頻， SNS 等，例如中國(guó)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)（ CNTV），人人網(wǎng)，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開(kāi)發(fā)研究院總院；（ 3）動(dòng)漫和廣電：中影集團(tuán)，教育電視臺(tái)等，《建黨偉業(yè)》、《建國(guó)大業(yè)》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲(chǔ)系統(tǒng)；（ 4）教育及其（ 5）軍工，航天等等領(lǐng)域。3 技術(shù)指標(biāo)支持 PB 級(jí)的存儲(chǔ)容量規(guī)模，最大容量可超過(guò) 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數(shù)據(jù)讀寫(xiě)帶寬，而且性能可隨存儲(chǔ)規(guī)模的擴(kuò)展而線性提升；可高效支持海量小文件的存儲(chǔ)和管理，單套系統(tǒng)可高效管理超過(guò) 500 億個(gè)文件，現(xiàn)有在線系統(tǒng)已經(jīng)超過(guò)百億級(jí)文件數(shù)量規(guī)模，而且每天仍然以 2000-5000 萬(wàn)個(gè)新文件的速度遞增，每天的下載量為 10-20 億個(gè)文件；可支持超過(guò) 2000 多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（或者應(yīng)用節(jié)點(diǎn)）同時(shí)高效并發(fā)訪問(wèn)同一套存儲(chǔ)系統(tǒng)；提供完全符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)的文件級(jí)接口，支持全局共享訪問(wèn)，無(wú)須加入第三方共享軟件。前端可同時(shí)部署 Linux、 Windows、 Mac 等異構(gòu)計(jì)算節(jié)點(diǎn)。所有應(yīng)用可不經(jīng)過(guò)任何修改和移植即可使用存儲(chǔ)服務(wù)；支持在線擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，無(wú)需終止應(yīng)用的正常服務(wù)，新增容量即插即用。同時(shí)提供在線數(shù)據(jù)遷移功能，擴(kuò)容后可均衡所有設(shè)備上的存儲(chǔ)負(fù)載；內(nèi)置數(shù)據(jù)高可用機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)硬件故障將自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，無(wú)需停止服務(wù)。除了能夠冗余磁盤(pán)故障之外，即使整個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器或者磁盤(pán)陣列故障都不影響應(yīng)用正常服務(wù)也不會(huì)破壞應(yīng)用數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)存儲(chǔ)只能冗余磁盤(pán)故障；如果系統(tǒng)中正常設(shè)備上的空閑空間總和不少于故障設(shè)備上已經(jīng)使用的空間即可進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，無(wú)須加入新的設(shè)備，傳統(tǒng)存儲(chǔ)采用 RAID 機(jī)制必須加入新的存儲(chǔ)設(shè)備才能進(jìn)行恢復(fù)。確保了系統(tǒng)無(wú)間斷持續(xù)運(yùn)行；l 在線控制存儲(chǔ)設(shè)備的負(fù)載。在觀察到某塊存儲(chǔ)設(shè)備有異常現(xiàn)象時(shí)，可以在線手動(dòng)禁止這塊磁盤(pán)的空間分配，設(shè)置后系統(tǒng)不再往被禁止分配空間的磁盤(pán)內(nèi)寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)，原有的數(shù)據(jù)仍然可用。當(dāng)設(shè)備正常時(shí)即可在線放開(kāi)；提供主動(dòng)數(shù)據(jù)遷移功能，方便硬件在線更換。當(dāng)某些設(shè)備使用時(shí)間超過(guò)一定年限，或者是發(fā)現(xiàn)設(shè)備有安全隱患時(shí)，可以主動(dòng)將該設(shè)備上的數(shù)據(jù)遷移到其它存儲(chǔ)設(shè)備，遷移完成后即可將設(shè)備移除下線，不影響應(yīng)用的正常服務(wù)；簡(jiǎn)易管理，通過(guò)單一圖形化界面即可管理和監(jiān)控整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)；高硬件兼容性，既可以采用傳統(tǒng)的 SAN 或者盤(pán)陣作為存儲(chǔ)單元，也可以采用通用的存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行構(gòu)建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構(gòu)建海量的云存儲(chǔ)系統(tǒng)。