遙感器搜集到的原始數據經過接收裝置接收后,進行集中式存儲,通常是以非結構化文件的形式保存。原始數據的可讀性很差,通常需要進行加工處理后,才便于分析。根據分析內容和側重點不同,原始數據的加工處理方法也不同,同一套原始數據經常需要反復讀取和處理。最后,處理后的數據也會保存在存儲系統中,可能以非結構化文件形式保存,也可能導入結構化的數據庫中,方便以后查閱,或與前端應用系統集成。

需求分析

存儲類型

衛星遙感的數據處理系統對存儲類型需求多樣。衛星遙感的原始數據主要為巨大的非結構化的文件數據,這些原始數據的存儲、處理需要基于文件系統的非結構化存儲系統作為支撐;經處理后的結果數據,通常需要導入數據庫用于后期查詢和應用,需要結構化存儲系統來支持;此外,整套系統也有數據歸檔備份相關的需求,需要相應的數據歸檔備份存儲系統。

存儲容量

衛星遙感的原始數據量非常巨大,取得這些數據的成本和代價高昂,數據的重要性非常高,需要海量的存儲系統對數據進行保存。從目前的應用情況看,有的系統對存儲容量的需求會高達上百PB級。

存儲性能

衛星遙感的數據存儲及處理對存儲系統的性能要求很高,特別是并發IO帶寬。主要針對原始數據的非結構存儲系統,在原始數據采集導入的時候需要較高的寫入帶寬,需要通過條帶化等處理方式加快原始數據寫入,避免成為性能瓶頸;原始數據的處理需要頻繁的讀入原始數據,通常都是通過MPIO等數據并行方式來加快并行處理速度,這需要非結構存儲系統提供充足的并發讀帶寬;對于結構化存儲系統,同樣有很高的性能要求,衛星遙感的數據庫非常龐大,前端應用系統對數據的查詢調用開銷很大,需要通過有效的方式提高數據庫的查詢性能,減小前端系統的等待時間。

可擴展性

衛星遙感數據是海量的,且存儲容量和存儲性能隨著業務量的增長而增長。通常一套系統的建設初期數據存儲和處理量不大,但未來會出現爆發式的增長。如果采用一次性投入的方式,前期會造成較大的資源浪費,后期存儲系統容量及性能不足的時候又較難擴展。因此,較合理及高性價比的方案是采用分批建設,這就要求整套存儲系統具有及高的可擴展性,最好能支持在線擴展,避免擴展時對業務系統造成中斷。同時,系統擴展時需要做到存儲容量和性能的線性增長。

分級存儲

衛星遙感的數據量非常巨大,合理的分級存儲機制同樣是降低系統整體成本,提高效率的有效手段。存儲系統可分為在線、近線、離線等部分。在線存儲系統的性能最好、容量相對較小,主要用于存儲和處理“熱點數據”;近線存儲系統的性能相對較低,容量較大,主要用于存放較少訪問的數據;離線存儲一般為數據歸檔備份系統,用于對歷史數據進行歸檔,或者對關鍵數據進行備份。

解決方案

根據對衛星遙感領域的大數據需求分析,曙光衛星遙感數據存儲處理系統的整體解決方案框架如下:
 

在數據存儲層,Parastor分布式并行存儲系統負責非結構化衛星遙感原始數據的存儲,Parastor具有大容量、高帶寬、線性擴展、易管理、高性價比等特性,自動支持分級存儲,支持Windows/Linux等多種客戶端,可通過千兆/萬兆以太網或InfiniBand高速網提供全局共享的統一文件系統存儲;結構化存儲系統通過DCstor存儲虛擬化控制系統將磁盤陣列存儲設備整合成存儲資源池,同樣具有線性擴展的特性,支持存儲分級和自動精簡配置,提供FC SAN訪問接口,用于結構化數據庫存儲,再結合XData結構化數據查詢分析系統,實現結構化數據的高速查詢及分析;DBstor歸檔備份系統提供非結構化文件及結構化數據庫的歸檔或備份,支持磁帶庫、虛擬帶庫等存儲設備。

在應用層,數據采集接收系統負責接收衛星數據資料,并將這些原始數據并發寫入Parastor分布式并行存儲系統;數據處理高性能計算集群負責原始數據的加工處理,由統一的作業調度系統進行資源管理和任務分配,Parastor的高帶寬為數據處理的數據并行提供了充分保障,數據計算處理完成后,通過數據庫服務器寫入到DCstor結構化存儲資源池中。前端應用服務器可通過XData數據查詢分析系統進行結構數據的快速查詢及分析,前端應用服務器也可對Parastor上的原始數據進行查詢及分析。

整套系統通過曙光Gridview監控管理平臺對存儲系統、網絡系統、計算集群、應用系統等進行統一監控和管理。

曙光衛星遙感領域大數據整體解決方案,針對衛星遙感的行業應用特點,提供了多種類型的存儲資源,支持Windows/Unix/Linux等異構平臺,存儲系統具有大容量、高并發、高帶寬、高性能、高可擴展性等典型特征,滿足衛星遙感的數據存儲和處理分析需求,還通過分級存儲、自動精簡配置等方式提高存儲資源的利用效率、降低投入和運行成本。大數據存儲系統與數據處理系統、前端應用系統等無縫結合,并提供了統一的監控和管理平臺,易于管理和使用。

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renxinbo

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