應用背景
中國科學院A類戰略性先導科技專項“地球大數據科學工程”（“地球大數據”專項）于2018年1月1日正式立項，執行期5年。專項匯集了中國科學院及國內外眾多單位的優勢資源，致力于構建包含資源、環境、生物、生態等多個領域的大數據與云服務共享平臺，重點開展數字一帶一路、全景美麗中國、生物多樣性與生態安全、三維信息海洋和時空三極環境等方面的基礎與應用研究，建設國際領先的數字地球科學平臺，推動地球大數據領域的技術創新與地球系統科學的重大突破和科學發現，實現全方位宏觀決策支持和社會公眾知識傳播服務，為“一帶一路”、“數字中國”、人類命運共同體和聯合國可持續發展目標等國內外重大戰略提供科技支撐和決策支持。
地球大數據共享服務平臺集成多領域海量數據，是服務數據驅動的科學發現與決策支持的科學平臺。目前共享數據總量超過5PB，其中對地觀測數據1.8PB，生物生態數據2.6PB，大氣海洋數據0.4PB，基礎地理數據及地面觀測數據0.2PB；地層學與古生物數據庫49萬條數據記錄、中國生物物種名錄360萬條、微生物資源數據庫42萬條、組學數據目前在線10億條。
圖片與數據來自于地球大數據科學工程數據共享服務系統網站
存在挑戰
地球大數據專項的項目團隊來自國內外多個學科領域的129家科研單位，包括空天信息創新研究院、微小衛星創新研究院、計算機網絡信息中心、地理科學與資源研究所、植物研究所、海洋研究所、西北生態環境資源研究院等，參與的研究人員涵蓋高性能計算、大數據技術、空間技術遙感科學、地理學、地質學、大氣科學、海洋科學、生物科學、生態環境科學等多個學科領域。
地球大數據專項是典型的跨地域、跨研究所、跨學科領域的項目。專項執行過程中在海量數據遠程匯交、遠程在線計算、數據備份容災以及網絡安全等諸多方面存在挑戰。
舉例來說，如果按照以往的模式，繼續使用研究所出口共享帶寬來匯交數據，將會遇到流量擁塞、丟包和延時等問題，一方面無法充分利用帶寬資源，另一方面，因競爭資源導致網絡質量不佳，造成數據需要頻繁重傳（據權威測量數據顯示，即使是很小的損失（遠遠小于1％）也足以使TCP性能降低50倍以上），嚴重影響數據傳輸效率。即使按1Gbps帶寬來計算，每天最大傳輸的數據為10TB，若需要傳輸1PB的數據，則至少需要105天。因此，提高海量數據的傳輸速率已成為“地球大數據科學工程”急需解決的問題。
解決方案
針對科研領域海量數據傳輸需求，依托中國科技網優質網絡資源，中國科技云推出了“科技云通”（http://www.cstcloud.cn/#/details?id=1206878599190155266&breadcrumb=index）服務，為用戶快速構建專網，幫助用戶實現高速、安全的科研大數據傳輸，支撐科研應用的創新發展。
了解到“地球大數據科學工程”有大數據傳輸的要求，根據專項的實際情況，中國科技云提出了利用光纜資源新建“CASEarth數據傳輸專網”整體解決方案。
通過與空天院、大氣所、微生物所等專項承擔單位充分討論調研，深入了解專項數據匯交過程中的傳輸需求，分析各單位數據傳輸中遇到的瓶頸，制定切實可行的實施方案。為確保專網順利搭建，協調沿途多個節點單位，落實光纜施工，加快建設進度，落實最后一公里接入，有力保障了專項數據匯交進度。建成的萬兆數據傳輸專網已覆蓋空天院、大氣所、微生物所、計算機網絡信息中心、青藏所、基因組所、文獻中心等節點。此外，依托中國科技云的“統一運管平臺”（http://www.cstcloud.cn/#/details?id=1207157208572235777&breadcrumb=index），服務團隊快速搭建專網監控和運維系統，為專網提供7X24服務，確保了專網穩定運行。
成效與展望
通過數據傳輸專網建設，解決項目承擔單位研究所網絡出口數據傳輸瓶頸，對全程相關網絡設備、傳輸終端進行優化調整，構建適合大數據傳輸的專享高速通道，從而顯著提升大數據傳輸效率，保障專項數據的高速匯交與下載順利進行。
在傳輸速度上，已提升10倍以上，改變了以往硬盤搬運數據的方式，根據監測，在實際使用過程中數據的最高傳輸速率已超6Gbps。
針對海量科研數據傳輸的痛點問題，中國科技云已為不同應用場景定制推出了多項特色服務，還將繼續加強SD-WAN、虛擬專網和大數據傳輸工具等方面技術研究和應用，助力科研范式轉變，為科研用戶提供會用、好用和想用的產品與服務。
撰稿人：余寧、崔悅明
