個案研究

資料層解決方案

氣候研究中心採用 Seagate 來因應大量資料帶來的難題。

Seagate 的可擴充解決方案能協助氣候研究中心平安渡過資料成長的大風大浪。

中研院是台灣出類拔萃的氣候研究機構。該機構的研究人員預估在未來四年間,資料會有 16 倍的成長量,累積到 10PB 以上。模擬工作所用的資料持續增加,研究團隊需要跟得上成長速度的可靠資料儲存裝置。Seagate 易於擴充又多功能的解決方案,正好符合團隊不斷成長的需求。

易於擴充且可靠的大量資料解決方案

氣候研究中心將大量心力投入需要大量資料的建模工作,Seagate 也助一臂之力

2050 年以前全球努力實現零碳排,已成迫在眉睫的任務。為了實現此目標,台灣正積極推動氣候變遷相關立法及環境部門改革,努力朝零碳排轉型。中研院是台灣最具影響力的研究機構,其環境變遷研究中心 (RCEC) 的氣候團隊成員開發出台灣地球系統模式 (Taiwan Earth System Model, TaiESM),一同投入相關的氣候研究。

TaiESM 也參與了第六期耦合模式比對計劃 (Coupled Model Intercomparison Project phase 6, CIMP6),該計劃由世界氣候研究計劃 (World Climate Research Programme, WCRP) 資助,並列入聯合國政府間氣候變化專門委員會 (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)\第一工作小組 (Working Group I, WGI) 的第六次評估報告 (AR6)。TaiESM 的研究資料會透過以 Seagate 儲存系統為主力的資料節點,與世界各國的研究機構共享。RCEC 的氣候團隊目前與國立臺灣大學海洋研究所 (IONTU) 等許多學術團隊協同合作,致力改善 TaiESM 的物理與化學程序。

建立符合本地需求的獨立模式。

他們的目標

TaiESM 第一階段讓氣候團隊成功參與國際間資料交換,甚至在大多數的模式效能評估中名列前茅。TaiESM 的當前版本的基礎是美國的通用地球系統模式 (Community Earth System Model, CESM)。人為氣候變遷專題中心執行長許晃雄表示:「開發屬於自己的模式,便能展現出自身獨有的特徵、詳細資訊、各項細節,並得到成功的成果。我們下一階段是繼續完善第一版的 TaiESM,目標是由台灣團隊開發出完全自主獨立的氣候預測模式,從核心架構到內部模組全部到位,以台灣專屬的系統滿足本地需求。」

除了基本的模型開發之外,為了改善 TaiESM,同時需要收集其他國際氣象機構單位產生的氣候模擬資料,以供 TaiESM 比對分析。該團隊的另一個目標,是透過跨國合作來建立和推廣可靠的長期性天氣預測和資料可用性,增強其全球影響力。如此一來,不僅能提升機構在台灣與全球的認可及知名度,還可強化與全球合作夥伴的關係,增加資料交換的機會。

 

未來四年,資料儲存空間的需求將增加 10PB。

他們所遭遇的問題

TaiESM 的氣候團隊在不遠的將來需要超過 10PB 的資料儲存空間,以提供更高的模式資料量。現有的儲存空間可用率和伺服器空間受限,將無法滿足應用與工作負載的需求。隨著資料交換的頻率增加,以及資料蒐集量提升,團隊需要隨時支援的可用性、速度並強化資料保護。

為了實現第二階段的 TaiESM,環境變遷研究中心需要更多的資料儲存能力,以滿足更強大的資料分析能力及更高的視覺解析度,同時,隨著資料增加和擴展,還需要管理複雜的資料結構。

現有儲存設備的空間、效能和可用率,無法滿足團隊的應用和工作負載需求。為了因應未來的需要並擴展其儲存空間,以處理更多研究資料與分析報告,需要立即擴展儲存設備。

研究中心的資料增長速度,遠遠超出一般研究機構的負荷能力。目前氣候變遷研究中心的研究資料處理能力大約為 3PB。研究中心預測未來四年,氣候資料將至少額外增長 10PB。氣候團隊每天至少模擬 2 到 4TB 的資料,而且要求無縫流暢的資料交換,而非將資料獨立儲存。

同時,研究員迫切希望能夠提升模式解析度。目前 TaiESM 的解析度受限於計算與儲存資源,在研究上並不理想。為了精準模擬地形和天氣條件 (如颱風),團隊希望至少將現有的橫向解析度提升 4 倍。提升 4 倍的解析度,代表資料量至少會增加 16 倍。

氣候研究實驗室還需要真實重現天氣狀況,團隊面臨的挑戰更為嚴峻。最主要的困難是要模擬長期的平均天氣狀況,例如從陸地到海洋的溫度變化。技術突破已提升儲存硬碟機的容量和運算準確度,能夠納入更多網格或地面區域,進而提升模式的預測效果。雖然處理更多原始資料能夠產生更多的研究契機,但同樣會產生出更多的資料。

若要將解析度提升至 25 公里,中研院的氣候團隊每天會建立 32TB 到 64TB 的資料,中研院氣候團隊必須不斷調整和校準模式設定,並且對每個不同模式進行資料比較,如此又進一步增加了資料量。高效且可靠的資料儲存,對團隊來說至關重要。硬碟故障是最常見的頭號問題,通常每月需要更換 4 到 10 個損壞的硬碟,且成本居高不下。

 

Seagate 提供了快速可靠又實惠的資料存取方式。

他們的解決方案

對氣候研究團隊而言,幾乎沒有所謂的靜置資料。中研院需要能永久儲存所有氣候資料的解決方案。藉由使用分散式檔案系統,透過專用資料伺服器,可以達成預測、分析、重現預測和分析,以及多模型資料。

隨著龐大的資料呈倍數增長,團隊必須對於資料儲存容量、儲存效率,及其他容易忽略的因素,如硬體所佔面積和相關廠房需求等,進行通盤的仔細考量。

Seagate 高密度資料儲存系統 Exos X 系列 5U84,現階段應用於氣候團隊的研究,可達到 7GB 循序讀取和 5.5GB 寫入的效能。Seagate 的超高密度智慧解決方案也超越團隊期待,使資料中心機架空間節省 75%,總體擁有成本省下 80%。Seagate 進階分散式自主保護技術 (ADAPT) 也協助團隊降低 93% 因硬碟故障而須重建硬碟空間的時間。

氣候研究團隊也希望利用 Seagate 的多功能架構,部署高容量、高性能平台,應對極端的資料增長,並使用即時資料分層選項有效管理資料保持和冷資料。Seagate 解決方案,讓中研院能擴展其儲存空間、自由存取資料,同時簡化營運並達到最佳成本。

 

高密度解決方案,有效降低成本,提升效能

他們的成功經驗

更短的停機時間,更低的維護和 IT 成本,幫助 TaiESM 在不犧牲效能的情況下,更專注於完善氣候預測和資料管理。

Exos X 5U84 99.999% 的可用性,幫助中研院實現一致的高可靠性。高密度 5U 機箱最多可容納 84 個硬碟,並且可擴展至最多 336 個硬碟,高達 8PB 儲存容量。其經過精密調整,可抵禦震動和聲響干擾,既耐熱又能承受供電異常狀況,將硬碟機的效能提升到最大。ADAPT 為分散於每個硬碟上的氣候研究資料提供先進的資料保護,並可在保有效能的同時快速重建,進而縮短停機時間。更短的停機時間可延長產品生命週期,降低修復或更換的 IT 支出。

停機時間更短、IT 成本降低,TaiESM 可以專注於完善氣候預測模型。總結來說,Exos X 系列 5U84 協助氣候團隊有效管理龐大資料,並減少鉅額的儲存設備維護支出,使團隊能為不斷成長的國際業界貢獻至關重要的氣候模式。

使用產品

超大容量、超低延遲

Seagate Exos X 5U84 以超高密度帶來最大的容量、可用性、多功能和效能。

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