395-中国科学院信息化专项项目
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中国科学院国际伙伴计划管理暂行办法第一章总则第一条为深入实施国际化推进战略,建立完善的国际伙伴计划管理流程和制度,健全并强化我院对外科研项目合作的管理,根据《深化国际化推进战略整体实施方案》,并参照《中国科学院院级科研项目经费管理办法》,制定本办法。
第二条中国科学院国际伙伴计划(下简称“伙伴计划”),英文全称“International Partnership Program of Chinese Academy of Sciences”(缩写IPP),旨在通过多种形式、不同层面的科研合作项目,搭建和深化我院全球科技合作伙伴关系网络,引领和促进重大科技成果产出,形成重大国际国内影响,有效服务我院“四个率先”目标和国家内外战略需求。
第三条伙伴计划按照“超前布局、顶层设计、上下互动、风险共担、集成协同、强化产出”的原则,通过“自上而下”和“自下而上”相结合的方式组织实施。
第二章资助类别与内容第四条伙伴计划包含四类:(一)国际大科学计划培育专项:面向前沿科学问题和全球共性挑战,利用学科领域或实验观测平台优势,孕育和培养国际性科学组织、标准、平台、设施或研究计划。
每项项目资助期5年,总经费不超过1000万元。
(二)“一带一路”科技合作行动专项:推进“一带一路”沿线国家科技合作与共赢发展,在合作研究、产能增效、战略咨询等方面围绕“一带一路”相关地区科技与民生需求,开展科研合作。
每项项目资助期3年,总经费不超过500万元。
(三)对外合作重点项目:面向我院科技创新重点布局,与国际一流科研机构围绕具体科学问题开展实质性合作研究。
每项项目资助期3年,总经费不超过120万元。
(四)双边机构间合作项目:巩固深化战略性、实质性的双边机构间关系,由国内外双边机构共同出资支持的科技合作项目。
每项项目资助期、总经费根据双边协议具体确定。
第三章管理职责第五条国际合作局作为伙伴计划的主管部门,对专项的规划设计、立项管理和经费总体使用的合理性和有效性负责,其主要职责是:(一)研究制定管理办法和有关规章制度;(二)编制、审定年度组织实施方案及申报要求;(三)形成年度申报指南和资助重点;(四)组织开展年度项目立项工作,审批年度项目立项建议,批复立项;(五)指导、督促和检查项目的实施,并对项目过程管理实施有效监督和绩效考评;(六)搭建和完善信息化项目管理平台。
1388 2021 年 . 第 36 卷 . 第 11 期资讯与观察Information & Observation数据资讯:中国科学院战略性先导科技专项(B 类)进展*中国科学院战略性先导科技专项(以下简称“先导专项”)是按照 2010 年国务院第 105 次常务会议精神,发挥建制化优势,组织院属单位优势科技力量,前瞻部署、共同实施的跨学科、跨领域的重大科技任务,是中国科学院贯彻落实习近平总书记提出的“四个率先”①和“两加快一努力”②要求的重要举措和关键抓手。
先导专项包括前瞻战略科技专项(A 类先导专项)、基础与交叉前沿方向布局(B 类先导专项)和攻坚专项(C 类先导专项)3 类。
其中,B 类先导专项侧重于瞄准新科技革命可能发生的方向和发展迅速的新兴、交叉、前沿方向,以期取得世界领先水平的原创性成果,占据未来科学技术制高点,并形成集群优势。
1 基本情况“率先行动”计划启动实施以来,在财政部等国家有关部门的大力支持下,中国科学院面向世界科技前沿,集中优秀人才队伍,发挥多学科综合优势,在物理学、化学、天文学、地球科学、生命科学、信息科学、材料科学等学科领域进行布局,累计部署“量子系统的相干控制”等 B 类先导专项 44 项(表 1)。
截至 2021 年 11 月,在研 B 类先导专项共计 21 项。
院刊 11* 本文由中国科学院前沿科学与教育局供稿,执笔人:沈连成、李云龙、王娟DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.20211021003修改稿收到日期:2021年11月6日① 率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。
② 加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点。
表 1 中国科学院战略性先导科技专项(B 类)一览表Table 1 List of Strategic Priority Research Program (B), Chinese Academy of Sciences序号专项名称依托单位研究起止年院刊13894超导电子器件应用基础研究中国科学院微系统与信息技术研究所2012—2017年5大气灰霾追因与控制中国科学院生态环境研究中心2012—2017年6海斗深渊前沿科技问题研究与攻关中国科学院深海科学与工程研究所2014—2018年7拓扑与超导新物态调控中国科学院物理研究所2014—2018年8生物超大分子复合体的结构、功能与调控中国科学院生物物理研究所2014—2018年9宇宙结构起源――从银河系的精细刻画到深场宇宙的统计描述中国科学院国家天文台2014—2016年10页岩气勘探开发基础理论与关键技术中国科学院地质与地球物理研究所2014—2018年11作物病虫害的导向性防控――生物间信息流与行为操纵中国科学院动物研究所2014—2018年12功能pi-体系的分子工程中国科学院化学研究所2014—2018年13动物复杂性状的进化解析与调控中国科学院昆明动物研究所2014—2018年14典型污染物的环境暴露与健康危害机制中国科学院生态环境研究中心2014—2018年15土壤-微生物系统功能及其调控中国科学院南京土壤研究所2014—2018年16超强激光与聚变物理前沿研究中国科学院上海光学精密机械研究所2016—2021年17能源化学转化的本质与调控中国科学院大连化学物理研究所中国科学院理化技术研究所2016—2021年18地球内部运行机制与表层响应中国科学院广州地球化学研究所2016—2021年19细胞命运可塑性的分子基础与调控中国科学院上海生命科学研究院2016—2021年20结构与功能导向的新物质创制中国科学院上海有机化学研究所中国科学院福建物质结构研究所2016—2021年21基于原子的精密测量物理中国科学院精密测量科学与技术创新研究院2016—2021年22多波段引力波宇宙研究中国科学院国家天文台2016—2021年23大规模光子集成芯片中国科学院西安光学精密机械研究所2016—2021年24超常环境下系统力学问题研究与验证中国科学院力学研究所2016—2022年25下一代高场超导磁体关键科学与技术中国科学院合肥物质结构研究院2018—2023年26关键地史时期生物与环境演变过程及其机制中国科学院南京地质古生物研究所2018—2023年27植物特化性状形成的分子基础及定向发育调控中国科学院分子植物科学卓越创新中心2018—2023年28拓扑物态与量子计算研究中国科学院大学2018—2023年29病原体宿主适应与免疫干预中国科学院微生物研究所2018—2023年30功能导向的原子制造前沿科学问题中国科学院物理研究所2018—2023年31大尺度区域生物多样性格局与生命策略中国科学院昆明植物研究所2018—2023年32脑科学与类脑智能研究中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心2018—2023年33新一代超导与拓扑物理学中国科学院物理研究所2020—2024年34核物质相结构与重元素合成研究中国科学院近代物理研究所2020—2024年序号专项名称依托单位研究起止年(续表)1390 2021 年 . 第 36 卷 . 第 11期院刊 13序号专项名称依托单位研究起止年44存算一体基础器件与系统前沿科学中国科学院微电子研究所2020—2024年(续表)2 专项组织管理中国科学院发挥国家战略科技力量的建制化优势,不断优化 B 类先导专项的组织管理,深化推动“放管服”改革。
中国科技网一.简介1989年8月,中国科学院承担了国家计委立项的“中关村教育与科研示范网络”(NCFC)——中国科技网(CSTNET)前身的建设。
1994年4月,NCFC率先与美国NSFNET直接互联,实现了中国与Internet全功能网络连接,标志着我国最早的国际互联网络的诞生。
1995年12月,中国科学院百所联网工程完成,1996年2月,中国科学院决定正式将以NCFC为基础发展起来的中国科学院院网(CASNET)命名为“中国科技网”(CSTNET)。
二.发展现状历经十余年的发展,目前,CSTNET由北京、广州、上海、昆明、新疆等十三家地区分中心组成国内骨干网,拥有多条通往美国、俄罗斯、韩国、日本等国际出口,并与香港、台湾等地区以及与中国电信ChinaNet、中国联通(中国网通)China169、中国教育网CERNET、国家互联网交换中心NAP等国内主要互联网运行商实现高速互联,中国科技网已成为是中国互联网行业快速发展的一支主要力量。
CSTNET以确立实现中国科学院科学研究活动信息化(e-Science)和科研活动管理信息化(ARP)为建设目标, 先后独立承担了中国科学院“百所”联网、中国科学院网络升级改造等近百项网络工程的建设以及国家“863”计算机网络和信息管理系统、网络流量计费系统、网络安全系统等项目的开发,并且负责中国科学院视频会议系统、邮件系统的建设和维护。
目前,正在参与中国下一代互联网(CNGI)的建设。
CSTNET在国内率先推出"IRS(Internet Resource Service)"服务理念作为全新的业务模式,将网络接入、网络管理、网络资源有机整合,为用户提供高效、快速、优质的服务。
主要业务包括:CSTNET 的运行、维护及管理;互联网接入服务;科研数据中心(IDC);独具特色的邮件系统和视频会议系统;网络安全、网络管理解决方案;网络技术咨询、方案设计和工程实施;网络前沿技术的研究等。
中国科学院信息化软课题项目申请书
项目名称:
项目负责人:
申请单位:
联合申请单位:
联系人:
电话:
E-Mail:
中国科学院信息化工作领导小组办公室
年月日
填写说明
一、填写申请书以前,请先查阅《中科院信息办信息化软课题管
理办法(暂行)》,详见,并在网站上下载申请书模板,根据要求由课题承担单位填写。
二、申请书内各项内容,应实事求是,填写清晰、内容应简明扼
要,突出重点和关键。
外来语要同时用原文和中文表达,第一次出现的缩略词,须注明全称。
申请书文本中外文名词第一次出现时,要写清全称和缩写,再出现同一词时可以使用缩写。
三、所有申请书请采用A4幅面纸,于左侧装订成册。
一式4份,
双面印刷,普通装订,不要加装其他封面。
申请书编写提纲
一、课题研究目标及时间进度
二、课题的主要研究内容及研究方法
三、预期研究成果及形式
四、课题的考核指标
五、经费概算
六、申请单位、项目负责情况
1.申请单位及申请人在该领域的基本情况
2.项目负责人及成员的情况
七、审核意见。
科学技术部关于国家重点基础研究发展计划2015年项
目立项的通知
文章属性
•【制定机关】科学技术部
•【公布日期】2015.03.06
•【文号】国科发基〔2015〕63号
•【施行日期】2015.03.06
•【效力等级】部门规范性文件
•【时效性】现行有效
•【主题分类】基础研究与科研基地
正文
科技部关于国家重点基础研究发展计划2015年项目立项的通
知
国科发基〔2015〕63号北京市、天津市、吉林省、黑龙江省、上海市、江苏省、浙江省、山东省、河南省、湖北省、湖南省、广东省、四川省、重庆市、新疆自治区、厦门市科技厅(委、局),深圳市科技创新委,教育部,工业和信息化部,国土资源部,交通运输部,水利部,农业部,卫生计生委,中科院,气象局,海洋局,中医药局办公厅(室),总后勤部卫生部,各有关单位:
国家重点基础研究发展计划(以下简称973计划,含重大科学研究计划)2015年项目申报评审工作已经结束。
为贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》和《国家“十二五”科学和技术发展规划》,加强面向国家战略需求的基础研究,经研究,决定批准973计划农业科学等9个领域81个项目、蛋白质研究等6个重大科学研究计划37个项目以及青年科学家专题34个项目立项(项目清单见附件)。
请各有关单位按照973计划管理办法和经费管理办法的要求,认真做好项目组织实施的相关工作。
特此通知。
附件:国家重点基础研究发展计划2015年项目清单
科技部
2015年3月6日附件
国家重点基础研究发展计划2015年项目清单。
《中国科学院信息化专项经费管理细则》(试行)第一章总则第一条为保障中国科学院信息化专项项目(以下简称“信息化专项”)的顺利实施,加强项目经费管理,提高资金使用效率,根据国家及我院有关规章制度,结合信息化专项特点,制定本细则。
第二条信息化专项经费主要包括中国科学院统筹安排的财政经费、承担单位专项配套经费和其它渠道经费。
专项资金应合理配置,加强监管,提高使用效益。
本细则主要规范中国科学院统筹安排的财政经费的使用与管理,其它渠道经费应按经费提供方的要求,统筹安排和使用。
第三条信息化专项经费的管理和使用原则:(一)集中财力、突出重点。
信息化专项经费应当集中用于确定的目标和任务,保障其经费需求,避免分散使用;(二)科学安排、合理配置。
严格按照信息化专项确定的目标和任务,科学合理编制年度预算,杜绝随意性;(三)单独核算、专款专用。
信息化专项经费应当纳入承担单位财务统一管理单独核算,严格按照规定的范围、标准进行使用,不得与其它项目经费混收混支,确保专款专用。
第四条信息化专项经费实行层级管理。
具体管理职责如下。
(一)院条件保障与财务局(以下简称“条财局”)负责。
制定信息化专项经费管理细则;指导和组织项目经费年度预算的编制、评审和批复;根据立项决定,集中财力配置经费及时下拨;指导和组织对项目经费使用、预算执行情况的监督检查;指导和组织专项项目财务验收和财政支出绩效评价等。
(三)项目负责人。
根据项目的任务、节点目标,指导和组织具体承担单位编制预算;组织编写项目编制预算执行计划;按规定履行预算调整程序;组织课题、子课题财务验收等。
(三)承担单位负责。
编报年度财务预算;落实专项配套资金;按预算使用经费;按规定履行预算调整程序;编制任务年度经费使用报告及总决算;建立健全内部经费监督管理制度;严格执行财务规章制度并接受上级部门组织的监督检查和财务验收。
第二章课题经费开支范围第五条课题经费开支是指在专项组织实施过程中与研究开发活动直接相关的、需由专项经费支付的各项费用。
2011年信息化评估 A 类研究所
中国科学院昆明植物研究所
中国科学院高能物理研究所
中国科学院近代物理研究所
中国科学院计算技术研究所
中国科学院微生物研究所
中国科学院华南植物园
中国科学院紫金山天文台
中国科学院植物研究所
中国科学院大连化学物理研究所
中国科学院武汉物理与数学研究所
中国科学院上海技术物理研究所
中国科学院兰州化学物理研究所
中国科学院上海生命科学研究院
中国科学院海洋研究所
中国科学院上海天文台
中国科学院生物物理研究所
中国科学院广州地球化学研究所
中国科学院软件研究所
中国科学院力学研究所
中国科学院南海海洋研究所
中国科学院地理科学与资源研究所
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
中国科学院武汉植物园
中国科学院广州能源研究所
中国科学院西安光学精密机械研究所
中国科学院武汉病毒研究所
中国科学院心理研究所
中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院新疆生态与地理研究所
中国科学院合肥物质科学研究院
中国科学院测量与地球物理研究所
中国科学院地质与地球物理研究所
中国科学院动物研究所
中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院对地观测与数字地球科学中心
中国科学院物理研究所
中国科学院青海盐湖研究所
中国科学院上海应用物理研究所
中国科学院武汉岩土力学研究所
中国科学院西北高原生物研究所
中国科学院亚热带农业生态研究所。
收稿日期:2020⁃01⁃10;修回日期:2020⁃04⁃02㊀㊀基金项目:国家重点研发计划资助项目(2018YFB0204001);中科院信息化专项课题资助项目(XXH13503⁃04)作者简介:张鼎超(1994⁃),男,山东济南人,硕士研究生,主要研究方向为高性能计算㊁可视化与网格技术(zhangdingchao@cnic.cn);王小宁(1981⁃),女,四川资阳人,副研究员,博士,主要研究方向为网格技术㊁云服务与分布式系统㊁高性能计算环境软件与技术;肖海力(1978⁃),男,湖北天门人,研究员,硕士,主要研究方向为网格技术㊁分布式系统;卢莎莎(1985⁃),女,河北饶阳人,工程师,硕士,主要研究方向为网格计算㊁持续交付;和荣(1988⁃),女,山东新泰人,工程师,硕士,主要研究方向为网格计算;迟学斌(1963⁃),男,吉林梅河口人,研究员,博士,主要研究方向为高性能计算㊁并行计算.面向高性能计算环境的微服务运维平台设计与实现∗张鼎超1,2,王小宁1,肖海力1,卢莎莎1,和㊀荣1,迟学斌1,2(1.中国科学院计算机网络信息中心,北京100190;2.中国科学院大学,北京100049)摘㊀要:国家高性能计算环境为提高应用服务的持续交付能力逐步引进微服务架构㊂针对国家高性能计算环境由传统单体架构向微服务架构转变引入的新的运维问题,设计并实现了面向高性能计算环境的微服务运维平台,拟面向开发运维人员,降低开发难度,提升运维效率㊂重点研究并实现了微服务运维平台中的服务部署及管理㊁服务运行监控和服务弹性伸缩特色功能,通过应用化封装技术对服务部署及管理过程进行封装,同时设计用户权限管理机制,利用EFK和Prometheus分别完善高性能计算环境的日志收集功能和监控告警功能,通过HorizontalPodAutoscaler资源对象实现基于CPU㊁内存等核心指标以及QPS等自定义指标的服务规模弹性伸缩技术㊂测试结果表明,微服务运维平台可以实现高性能计算环境中以项目为划分依据的一键式服务部署㊁更新㊁删除等操作,提供交互性更好的可视化运行监控方案,应对流量高峰场景,增强应用服务可靠性㊂关键词:高性能计算环境;微服务;运维平台;容器编排;弹性伸缩0㊀引言国家高性能计算环境,即中国国家网格(ChinaNationalGrid,CNGrid),起源于国家 863 计划,在国家科技计划持续支持下其资源聚合能力得到了快速发展㊂目前,国家高性能计算环境的聚合计算资源超过260PFLOPS,总存储资源超过200PB㊂国家高性能计算环境基于科学计算中间件(scientificcomputingenvironment,SCE)提供计算服务,主要包括作业服务㊁资源服务以及数据服务,有效地支撑了生物医药应用社区㊁工业产品创新设计社区㊁新药创制社区㊁教育平台的建设,实现服务多样化和专业化,降低高性能计算应用成本,提升高性能计算应用的服务水平,方便用户进行科学计算与研究㊂随着计算资源的持续接入聚合㊁用户数量的不断上升㊁作业量的不断加大,应用服务的持续交付需求也逐渐增强,高性能计算环境的各类服务以及多种应用社区都开始从传统应用架构向结构更加灵活的微服务架构转变㊂微服务是一些小而自治服务的统称㊂相较于传统的单体架构和面向服务架构,应用微服务化具有技术异构性㊁易于扩展㊁简化部署㊁与组织结构相匹配以及对可替代性优化等明显的优势[1]㊂微服务架构的蓬勃发展离不开底层容器技术的支持,容器是一种轻量级㊁自包含的软件打包技术,利用容器技术可以实现应用程序的简化部署㊂微服务和容器技术的盛行推动着高性能计算环境中的系统服务和社区服务从单体架构向微服务架构形式转变㊂单体应用按业务领域被拆分为众多细粒度的服务,应用程序的部署迁移变得更加便捷,与此同时也因为容器数量的骤增,服务的管理控制㊁运行维护也越来越困难㊂Kubernetes[2,3]作为Google公司开源的一款容器编排引擎,是一个完备的分布式系统支撑平台,其针对容器服务提供了自动化的部署回滚机制,具有透明的服务注册和服务发现能力㊁灵活的服务扩缩容特性㊁可配置的负载均衡机制以及强大的故障诊断和修复机制㊂Kubernetes和微服务架构相辅相成,促进了高性能计算环境的微服务架构实践落地㊂Kubernetes主要通过命令行客户端或者开源社区提供的Ku⁃bernetesdashboard提供容器编排管理的服务,使用者需要熟悉容器领域的相关专业知识㊁Kubernetes的应用架构,以及该生态环境中庞大复杂的各类工具与插件,不仅需要很高的学习成本㊁复杂的操作技巧,而且难以满足用户对于微服务架构高效便捷的期望㊂为解决上述问题,本文构建了一个面向高性能计算环境的微服务运维平台㊂该微服务运维平台在业务层面上对服务部署和服务管理进行了进一步封装,屏蔽了Kubernetes和容器领域的相关概念,促使开发运维人员更专注于微服务应用自身,通过可视化的交互界面可以实现面向项目的应用服务一键部署和管理,同时集成了日志检索和监控告警技术,并为微服务配置了全面的自动扩缩容功能,使得微服务可以根据CPU㊁内存以及用户自定义指标进行自动规模调整㊂该微服务运维平台可以同时运维管控高性能计算环境的系统服务和社区服务,达到降低技术门槛㊁提高运维效率㊁增强用户体验㊁提升应用服务可靠性的目的㊂1㊀相关工作目前学术界和工业界都在微服务架构的实践落地方面作出了重要的探索和贡献,尤其是众多企业各自给出了功能完善的微服务架构的落地方案㊂微服务是一种从面向服务的体系结构中脱颖而出的体系结构方法,其提倡自我管理和轻量级用于提高软件的敏捷性㊁可伸缩性和自治性㊂Jamshidi等人[4]从技术和体系结构的角度研究了微服务的发展历程,并总结了微服务架构未来在服务模块化和重构㊁服务粒度㊁前端整合㊁资源监控管理以及服务故障恢复等方面将要遭遇的挑战㊂DevOps是一种旨在减少系统更改和将更改转移到生产环境过程中时间的实践㊂任何实现这些目标的技术都被视为DevOps实践㊂持续交付(continuousdelivery,CD)是DevOps的一种做法,通过自动化机制将软件按需部署到任何环境㊂随着可部署服务数量的增加,CD成为微服务架构的重要组成部分㊂Balalaie等人[5]通过商业移动后端的体系结构重构和服务迁移解释了DevOps在消除开发团队与运营团队之间协调关系障碍㊁平稳进行微服务架构迁移过程中的重要作用㊂Marie⁃Magdelaine等人[6]提出了一个可视化微服务编排框架,该框架提供了一种了解微服务在不同层㊁生命周期和抽象级别的内部行为的方法㊂Mayer等人[7]提供了一个用于微服务监控和管理的仪表盘,支持集成服务的运行时信息和其他信息源,以提供有关微服务和微服务开发的静态信息㊂企业级分布式应用服务(enterprisedistributedapplicationser⁃vice,EDAS)[8]是阿里云开发的一款应用托管㊁容器托管和微服务管理的PaaS平台,其提供了应用程序开发㊁部署㊁监控㊁运维一系列全栈式解决方案,简化了微服务向云上迁移的过程㊂EDAS是一个多样的应用托管平台,用户可以根据具体的需求选择使用ECS集群㊁基于容器服务的Kubernetes集群或者是EDASServerless来对应用进行部署管控,不必去关心底层的基础设施㊂同时EDAS支持丰富的微服务框架,开发人员可以针对原生的Dubbo㊁HSF或是SpringCloud框架对应用进行开发运维,并交于EDAS管理㊂微服务引擎(cloudservicedngine,CSE)[9]是华为云开发的一款用于企业应用微服务化的解决方案,提供高性能微服务框架和一站式服务注册㊁服务治理㊁动态配置和分布式事务管理控制台,帮助用户实现微服务应用的快速开发和高可用运维㊂CSE提供了Java㊁Go㊁.NET㊁Node.js㊁PHP等多语言微服务解决方案,支持开源核心框架ServiceComb,同时基于开源框架SpringCloud和ServiceMesh开发的应用可以零业务代码修改,直接对接CSE运行环境㊂作为华为核心业务CloudNative转型基础底座,CSE经过了华为终端业务亿级用户考验,因此十分稳定可靠㊂京东云微服务平台(JDClouddistributedserviceframework,JDSF)[10]是一种托管应用的服务治理框架,其围绕微服务实践落地流程提供了服务部署㊁注册㊁调用㊁日志和监控等生命周期管理功能,同时支持丰富的调用堆栈分析,在宏观上可以为用户提供全㊃091㊃计算机应用研究2020年㊀面的服务关系图谱,微观上给出了微服务间的调用链关系㊂JDSF目前支持SpringCloud㊁Dubbo等应用类型,同时兼容Go㊁DotNet㊁Python等语言的各种开发框架㊂2㊀面向高性能计算环境的微服务运维平台架构本文提出的微服务运维平台主要面向高性能计算环境中的运维开发人员,由以下三部分技术构成:a)服务部署及管理技术,用于微服务部署㊁检索和治理等操作,简化运维人员操作复杂度㊂b)服务运行监控技术,用于服务的日志检索和监控告警功能,便于用户追溯定位异常告警㊂c)服务弹性伸缩技术,用于微服务根据其核心指标或者自定义指标自动扩缩容,提高微服务应用的可靠性,增强资源利用率㊂技术之间交互过程如下:开发人员访问可视化dashboard,通过服务部署及管理模块将服务以项目为单位部署于微服务运维平台,服务弹性伸缩模块由部署及管理模块获取服务静态信息,同时借助服务运行监控模块采集服务相关指标动态控制服务规模㊂整个运维平台以docker容器的形式运行在Kubernetes集群中提供服务,由Kubernetes负责运维平台的服务发现㊁滚动升级和故障恢复等管理控制㊂微服务运维平台的详细架构如图1所示㊂2.1㊀服务部署及管理技术服务部署及管理技术主要提供以下功能:服务部署㊁服务检索㊁配置更新㊁应用更新和服务删除㊂原生Kubernetes作为一个功能完备的容器编排引擎,可以支持丰富的应用类型及灵活的功能配置,被广泛应用于各种应用的架构转型实践中,与此同时,数量庞大的专业概念㊁复杂多变的配置设置也大大增加了用户的使用难度㊂面向高性能计算环境的微服务运维平台旨在降低技术门槛和学习成本,简化开发人员的设计流程,提高运维人员的运维效率㊂针对高性能计算环境中系统㊁社区等应用服务的特点,服务部署及管理技术在保持应用功能完备的基础上定制化封装了KubernetesAPI,屏蔽了service㊁deployment㊁configMap和horizontalpodautoscaler(HPA)等专业术语,取而代之的则是项目服务㊁配置文件和服务数目贴近应用服务的概念,很大程度上降低了开发运维人员的学习成本㊂服务概念对应关系如图2所示㊂图3展示了服务部署的流程,通过定制封装原生KubernetesAPI,用户只需关注应用程序㊁参数以及配置文件即可实现高性能计算环境中微服务的一键部署及管理㊂主要定制化实现如下:a)身份认证和参数检查㊂目前高性能计算环境中的应用主要为系统服务和社区服务,对于不同的服务项目有相应的开发运维团队进行运行维护,该技术基于Kubernetes的namespace构建了身份认证功能,设置用户对于不同项目的管理使用权限,增加不同项目应用之间的隔离性;补充了参数检查环节,对用户输入的应用参数进行合法性检查,提高微服务部署成功率㊂b)dockerimage定制优化㊂针对高性能计算环境中应用持续交付和配置更新的需求特点,本文搭建了具有漏洞安全扫描功能的本地镜像仓库,极大地提高了容器镜像的安全性以及镜像的传输速度;在构建应用容器镜像过程中,配置应用热更新设置,达到配置文件同步更新的目的;同时以动态可扩展形式构建镜像封装方案,在目前支持Tomcat㊁MySQL和SpringBoot应用的基础上,用户可以灵活集成其他应用类型㊂c)configMap定制优化㊂原生Kubernetes提供了configMap资源对象管理配置数据,既可以用来保存单个属性,也可以用来保存配置文件,用户通过环境变量或者挂载卷的形式使用,简化了配置文件的更新操作;configMap同时存在一些固化的弊端,其以挂载卷的形式管理配置文件时,配置文件在容器内是以只读文件系统的形式存在,对于高性能计算环境中的应用服务,并没有加载配置文件的对应权限,导致应用部署失败㊂该技术针对于此弊端对config⁃Map挂载机制进行优化,通过设置软链接避免文件权限的问题,完善配置文件的热更新㊂d)通过官方提供的客户端库,封装定制原生Kubernetes检索功能,丰富微服务检索信息;通过上传配置文件,自动更新config⁃Map,同步更新微服务中配置文件;通过上传应用程序包,自动更新容器镜像,同步更新微服务应用;一键式删除微服务应用对应的deployment㊁service以及配置文件管理工具configMap,避免复杂重复操作㊂2.2㊀服务运行监控技术服务运行监控技术主要提供以下功能:a)灵活的日志收集检索功能㊂微服务运维平台采用开源日志收集解决方案Elasticsearch㊁Fluentd和Kibana(EFK)对高性能计算环境中服务日志进行收集㊁检索和展示㊂Elasticsearch是一个实时的㊁分布式的可扩展搜索和分析引擎,在ApacheLucene基础上构建而成,因此在全文搜索方面表现十分出色,同时数据分布在不同的分片中,允许复制进行冗余备份;Fluentd是一款用于统一日志层的开源数据采集器,允许用户在将日志数据索引到Elasticsearch之前,对日志数据进行过滤和转换,添加服务元信息等标签,提高数据检索的便捷性;Kibana是一款功能强大的数据可视化和管理工具,允许用户通过Web界面检索浏览Elasticsearch日志数据,同时可以提供实时的直方图㊁折线图和饼状图㊂本文提供的基于EFK的日志收集架构如图4所示㊂具体技术实现如下:在Kubernetes集群中通过DaemonSet资源对象部署Fluentd应用,收集每个服务器节点内部存储的容器日志,对日志数据添加项目名称㊁服务名称等标签,通过制定传输规则将日志存储在全文搜索引擎Elasticsearch中,并配有分布式持久化存储冗余备份,同时将可视化工具Kibana集成于微服务运维平台可视化界面中用于日志检索㊂b)完善的运行监控告警功能㊂该运维平台集成了开源监控系统Prometheus,其最初是在SoundCloud上构建的开源系统监控和告警工具包,于2016年加入CloudNativeComputingFoundation成为继Kubernetes之后的第二个托管项目㊂Prometheus监控方案适用于监控收集时间序列数据,通过exporter插件和Kube⁃state⁃metrics工具采集资源对象的状态指标,在对多维数据收集和查询的方面具有独特的优势㊂基于Prometheus的监控告警架构如图5所示㊂具体技术实现如下:利用Prometheus监控Kubernetes集群节点以及部署服务的CPU㊁内存㊁网络等核心指标,针对高性能计算环境㊃191㊃㊀第37卷增刊张鼎超,等:面向高性能计算环境的微服务运维平台设计与实现㊀㊀㊀中微服务特点,设计监控指标和规则采集用户自定义指标;在Prome⁃theusserver中制定报警规则,并借助alertManager管理告警信息,灵活地选择诸如电子邮件㊁钉钉等工具进行消息提示;将可视化工具Grafana集成到微服务运维平台中用于提升用户的交互体验㊂2.3㊀服务弹性伸缩技术高性能计算环境中服务以系统服务和社区服务为主,形式主要为网站和API服务等在线任务类型,其对CPU㊁内存㊁网络I/O等常规资源消耗较大㊂服务弹性伸缩技术主要针对上述情况用于高性能计算环境中微服务的自动规模控制㊂微服务可以依据自身的CPU㊁内存等核心指标或者QPS等自定义指标进行规模的弹性伸缩,可以有效缓解流量突发带来的访问压力,应对业务高峰场景㊂该技术基于Kubernetes的HPA资源对象实现,HPA通过周期性的查询机制监控其指定的服务核心资源指标和用户自定义指标负载,根据当前指标和期望指标采用式(1)计算微服务的缩放比例㊂dR=ceil[cRˑ((cMV/dMV))](1)其中:dR㊁cR㊁cMV㊁dMR分别表示期望服务数㊁当前服务数㊁当前指标和期望指标;ceil表示向上取整函数㊂HPA的工作模式如图6所示㊂服务弹性伸缩技术的实现流程如下:HPA通过部署的metricsserver监控微服务的CPU㊁内存等核心指标,同时针对高性能计算环境中微服务多为在线任务的特点构建Prometheus⁃adapter并制定指标转换和计算规则,将Prometheus采集的用户自定义指标转换为其可以识别的指标,通过多指标监控可以实现灵活的微服务弹性伸缩效果㊂3㊀性能测试3.1㊀测试环境为了验证面向高性能计算环境的微服务运维平台在封装服务部署和管理流程,屏蔽容器和Kubernetes相关领域专业概念带来的简便性和易用性效果,同时对构建的微服务运维平台进行弹性伸缩测试,本文搭建了一个单master节点的Kubernetes集群,将微服务运维平台以docker容器的形式部署到Kubernetes集群中,用户可以通过可视化的前端界面与微服务运维平台交互㊂集群配置如表1所示㊂表1㊀Kubernetes集群服务器配置节点类型CPU数内核数内存/GBmaster248node1124node2124node3124㊀㊀本文采用开发人员实现的国家高性能计算环境中portal接口服务对微服务运维平台中有关服务部署及管理㊁服务运行监控以及服务弹性伸缩技术相关功能进行性能测试,同时利用Kubernetes原生命令行客户端kubelet进行对应功能实现以对比效果㊂访问微服务运维平台可视化界面,通过客户端上传portal应用war包和配置文件,同时指定部署服务的项目名称㊁服务名称㊁部署数目等基本信息,一键生成可动态更新配置文件的微服务应用,测试得从上传文件到服务部署完成过程中消耗时间平均为67s,其中主要为上传文件包消耗的时间,大大降低了高性能计算环境中服务部署的时间成本㊂服务部署及管理技术可视化效果如图7所示㊂访问微服务运维平台可视化界面,通过服务运行监控技术可以利用服务名称㊁项目名称㊁时间等关键字检索高性能计算环境中微服务的日志信息,同时查看部署微服务的CPU㊁内存㊁网络等监控信息㊂本文使用Apache组织开发的压力测试工具ApacheBenchmark对部署的portal接口服务进行压力测试,验证微服务运维平台中服务弹性伸缩技术功能性能㊂测试过程采用并发数为100,压力测试总次数为100000次的访问请求,接口服务伸缩指标设置为CPU,限额为资源请求的80%,通过微服务运维平台的服务运行监控技术采集服务的负载信息和伸缩信息,测试结果如图8所示㊂从图中可以看出,微服务可以根据弹性伸缩算法应对压力测试,合理调整微服务规模㊂4㊀结束语本文针对高性能计算环境中应用服务的架构转型,为了满足提高开发运维效率㊁增强持续交付能力㊁增加应用服务稳定性以及降低学习成本的需求,基于Kubernetes构建了面向高性能计算环境的微服务运维平台,根据系统服务和社区服务类型特点定制了服务部署及管理技术㊁服务运行监控技术和服务弹性伸缩技术㊂经测试,该微服务运维平台功能与高性能计算环境应用服务需求相契合,降低了操作复杂度,同时保证了应用服务的持续稳定性㊂但弹性伸缩技术是在保证集群节点资源充足的情况下实现服务的横向扩展,在后续过程中将针对集群资源的纵向扩展加以设计实现,以更加契合高性能计算环境的服务需求㊂参考文献:[1]NewmanS.微服务设计[M].崔力强,张骏,译.北京:人民邮电出版社,2016:3⁃7.[2]BurnsB,GrantB,OppenheimerD,etal.Borg,Omega,andKuber⁃netes[J].Queue,2016,14(1):70⁃93.[3]BernsteinD.Containersandcloud:fromLXCtoDockertoKubernetes[J].IEEECloudComputing,2014,1(3):81⁃84.[4]JamshidiP,PahlC,MendoncaNC,etal.Microservices:thejourneysofarandchallengesahead[J].IEEESoftware,2018,35(3):24⁃35.[5]BalalaieA,HeydarnooriA,JamshidiP.Microservicesarchitectureen⁃ablesDevOps:migrationtoacloud⁃nativearchitecture[J].IEEESoft⁃ware,2016,33(3):42⁃52.[6]Marie⁃MagdelaineN,AhmedT,Astruc⁃AmatoG.Demonstrationofanobservabilityframeworkforcloudnativemicroservices[C]//ProcofIFIP/IEEESymposiumonIntegratedNetworkandServiceManage⁃ment.Piscataway,NJ:IEEEPress,2019:722⁃724.[7]MayerB,WeinreichR.Adashboardformicroservicemonitoringandmanagement[C]//ProcofIEEEInternationalConferenceonSoftwareArchitectureWorkshops.Piscataway,NJ:IEEEPress,2017:66⁃69.[8]AlibabaCloud.EDAS[EB/OL].[2019⁃11⁃12].https://www.aliyun.com/product/edas?spm=5176.224200.100.191.7d736ed6sRsQUm.[9]HuaweiCloud.CSE[EB/OL].[2019⁃11⁃12].https://www.huawei⁃cloud.com/product/cse.html.[10]JingdongCloud.JDSF[EB/OL].[2019⁃11⁃12].https://www.jd⁃cloud.com/cn/products/jd⁃distributed⁃service⁃framework.㊃291㊃计算机应用研究2020年㊀。
中国科学院支撑服务国家战略性新兴产业科技行动计划中国科学院院地合作局副局长孙殿义一、支撑服务战略性新兴产业是中国科学院面向国家战略需求的重大使命加快培育和发展战略性新兴产业,是党中央、国务院把握世界新科技革命和产业革命的历史机遇,面向现代化建设全局,保持我国经济社会可持续发展、破解资源环境瓶颈制约和改善民生、促进产业结构升级和经济发展方式转变、增强国际竞争优势,做出的重大战略决策。
中国科学院作为国家战略科技力量,面向国家战略需求,支撑服务国家战略性新兴产业培育和发展,是广大科技工作者义不容辞的责任,是“创新2020”的重要内涵,是实现中国科学院“改革创新、服务国家、造福人民”宗旨的根本途径。
战略性新兴产业是以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业。
战略性新兴产业代表着科技创新的方向和产业发展的方向,是科技创新的重要动力和源泉,是实现中国科学院可持续发展的重要推动力量。
二、总体部署与目标中国科学院实施支撑服务国家战略性新兴产业科技行动计划(以下简称“战略性新兴产业科技行动计划”)的总体部署是:围绕节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大领域,凝练科技需求,以市场为主导、以企业为主体、以创新为核心,加强领导,加大投入,调动全院相关科技力量,加强与区域创新体系和技术创新体系深度融合,开展产业关键技术和前沿技术研究,开展技术集成创新、工程化示范,探索科技成果转移转化的体制和机制,建设创新队伍,为战略性新兴产业培育和发展提供科技支撑与服务。
到2015年,通过实施战略性新兴产业科技行动计划,形成一批带动战略性新兴产业发展的前沿技术,突破一批产业关键核心技术;在战略性新兴产业若干重要领域,实现一批对产业和技术发展具有带动作用的重大系统集成创新和工程化示范,促进规模产业化;与区域创新体系和技术创新体系结合更加紧密,初步形成中国科学院各具特色、对区域战略性新兴产业发展具有强大科技支撑作用的创新集群;形成100个以上独具特色的专业化产业技术创新与育成平台,建设10000人体量的在战略性新兴产业领域从事产业技术创新、系统集成、工程化研发和转移转化的高水准、专业化队伍,相关科技成果转移转化当年为社会企业新增销售收入超过2000亿元。
中科院计算机网络信息中心 超级计算中心目录第一部分 超级计算中心简介 (3)一.超级计算中心概况 (3)二.超级计算中心发展历程 (3)三.超级计算中心组织结构 (6)四.超级计算专家委员会 (7)五.创新文化建设 (8)第二部分 超级计算中心环境 (9)一.超级计算中心核心团队 (9)二.超级计算中心硬件资源 (10)三.超级计算中心软件资源 (11)1.商用软件 (11)2.开源软件 (12)3.自主开发软件 (13)第三部分 超级计算服务 (14)一.超级计算服务类型 (14)1.科学计算机时服务 (14)2.应用领域服务 (14)3.超级计算培训 (15)二.应用成果及荣誉 (16)1.可视化技术 (16)2.并行算法设计 (16)3.网格计算技术 (17)4.超级计算中心荣誉 (18)第四部分 超级计算中心学术交流与合作 (19)一.国际、国内学术交流活动 (19)二.与其他超级计算中心的合作 (24)三.与各大研究所的合作 (25)第五部分 超级计算中心典型成功案例介绍 (27)一.冷冻电镜三维密度图的模型分割和结构匹配可视化软件 (27)二.千核量级科学计算 (27)三.空间灾害与气候 (28)四.计算化学虚拟实验室 (29)中科院中科院超级计算超级计算超级计算中心中心中心第一部分第一部分 超级计算中心简介超级计算中心简介超级计算中心简介一.超级计算超级计算中心概况中心概况中心概况超级计算中心是隶属于中国科学院计算机网络信息中心(CNIC)的支撑服务单位,是科技部命名的“中国国家网格运行管理中心”和“中国国家网格北方主节点”,旨在为院内外科研单位提供超级计算服务和技术支持。
中心主要从事超级计算机的运行维护、并行计算的研究、实现及其应用服务与技术支持,为大规模计算复杂技术和商业应用提供解决方案。
秉承“面向科研领域、立足服务社会、提供优质服务、推进并行事业”的方针,超级计算中心积极为用户提供大型科学计算服务和技术支持,并把中心的宗旨确定为面向科学院乃至社会提供尽可能强的高性能计算能力和技术支持。
395-中国科学院信息化专项项目
中国科学院信息化专项项目
申请书
项目名称:
项目负责人:
申请单位:
联合申请单位:
联系人:
电话:
E-Mail:
中国科学院信息化工作领导小组办公室
年月日
申请书编写提纲
摘要
简述项目的主要内容、目标和作用
一、需求分析
二、项目目标
1、目标
2、实施项目的预期效果和作用
三、项目任务及建设方案
1、建设原则及建设思路
2、项目的具体任务
3、拟采取的措施和技术路线
四、考核评价指标
五、项目组织管理体制
1、组织管理体制
2、运行机制与制度
3、主要骨干人员
1
2
3
4
5
6
7
六、进度计划
七、风险分析和应对措施
1、措施和技术路线的科学性与可行性
2、风险分析和规避风险的措施
八、经费概算
1、总体概算
2、经费需求及估算依据
3、院拨经费年度使用计划(表)
表一:
经费需求及年度经费使用计划表
项目名称、
编号主管业务
局
子项目名
称、编号
申请单位
经费来源院拨信息化专项经费需求及年度经
费使用计划
科目经费
总
需求
(万
元)
年度经费使用计划
科目
金
额
(万
元)
年
度
年
度
年
度
年
度
年
度
国家拨款专用设备购置租赁与维修费软件与数据资源购置费
信息化专项外协合作费人员费
单位自筹劳务
费
国际合作与交流费
院其他网络流量费运行费
企
业
差旅费
会议与
培训费其
它
管理费
办公费
其他合
计
合计
表二:拟购专用设备一览表
注:单件价值≥2万元的设备逐项填写,小于2万元的设备可分类汇总填写
九、单位情况
十、审核意见。