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飞天云操作系统核心技术及产业化
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TP316
  • 关键词:
  • 成果简介:
    云计算是互联网时代国际竞争的制高点,其自主可控关乎国家发展与信息安全。云操作系统是云计算的核心基础软件,因其挑战巨大,核心关键技术只有亚马逊等少数国际巨头掌握。随着中国互联网的高速发展,涌现出一批以“双11”和“城市大脑”为代表的新一代数据密集型互联网应用,其数据规模巨大、负载波动剧烈、全量计算复杂的特征,给云操作系统带来全新的挑战。 体系结构创新:“以虚拟化为中心”的云操作系统通过节点资源的虚拟化切分实现管理的灵活性和效率,但规模受限,难以应对负载的剧烈波动和复杂全量计算。该项目创造性地提出了“以数据为中心”的体系结构,首次在云操作系统中提出数据资源中心的设计,实现了跨中心的统一数据存储和数据调度;提出资源“先聚后分”的技术路线,通过统一的资源调度和存储管理,实现全局的资源弹性和效率;通过原生的大规模分布式数据计算服务,结合“计算-数据”依赖关系分析,实现面向多数据中心海量异构数据的近源高效计算。 关键技术突破:在应对新一代数据密集型应用挑战的过程中,该项目突破了以下关键技术:单集群万节点规模混合负载调度(伏羲)。通过计算复杂度降维、软状态故障恢复、性能干扰预测与调度避让等创新方法,万节点集群调度延迟<300微秒,集群综合利用率提升至68%,达国际领先水平。大规模高并发存储的性能保障(盘古)。通过名字空间动态分裂、不定长条带划分和动态映射、端到端数据校验等创新方法,读写延时率先降至169微秒和99微秒,数据丢失概率首次降至10-12。大规模多源异构数据的计算优化。首次将基于代价的优化技术应用于SQL和NoSQL融合的大数据计算,性能超过主流开源引擎1.3倍;通过语义感知的三维图数据划分、自适应动态重构的弹性容错等原创方法,图计算性能提升10倍以上,流计算引擎支撑每秒亿级实时查询请求。 工程挑战攻坚:飞天研发是复杂的系统工程,过程中解决了多租户自主安全管控、全系统分析诊断和运维等工程难题。历经近10年,研制出全球数据中心统一部署的飞天云操作系统,首次实现计算能力在全球范围水平扩展,在2015、2016年Sort Benchmark数据计算能力评测中刷新6项世界记录。 飞天已实现大规模商用,服务于金融、制造、能源等国家重大行业领域及Air Asia、PayTM等“一带一路”国家的企业,惠及全球200多个国家和地区的230多万客户,近三年直接经济效益172亿元。国内市场份额排名第一,且已展现国际竞争力,全球营收超越谷歌排名第三,营收增速126%超越微软和亚马逊。 项目获发明专利授权165项(含国际专利授权53项),发表论文68篇,参与13项云计算国家标准研制。包括陈左宁等5位院士的鉴定委员会认为,飞天取得了4项原始创新,3项重大创新,“核心技术完全自主可控,总体技术达到国际领先水平,是中国信息基础核心技术领域的重大科技成果。对中国乃至全球互联网产业发展具有特殊重要的推动作用,是以企业为主体的云计算核心关键技术自主创新的成功实践”。获2017年中国电子学会科技进步特等奖。
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