南科大课题组PB级数据管理突破：群晖HD6500构建全生命周期科研数据底座

一、项目背景：新型研究型大学的科研数据挑战

南方科技大学作为国家“双一流”建设高校，其万敏平老师课题组承担着多项前沿交叉学科研究任务，每年产生的科研数据量呈指数级增长。课题组原有存储系统面临三大严峻挑战：

数据爆炸下的存储危机：课题组原有存储空间仅100TB，而单次大规模仿真实验就能产生超过50TB的原始数据。“我们经常要像‘数据清洁工’一样，反复筛选、删除‘看似不重要’的中间数据，”课题组李老师表示，“这种妥协严重影响了研究的深度和可复现性。”

安全防护的真空地带：2023年，课题组一台存储关键实验数据的服务器遭遇勒索软件试探攻击。“虽然数据最终保全，但那48小时的紧张排查让我们意识到，现有的安全防护几乎为零。”IT负责人回忆道。

协作效率的隐形损耗：20余名研究人员分散在实验室、办公室及异地合作机构，数据通过移动硬盘、网盘甚至微信文件传输。“同一份实验数据经常出现三个版本，最后一次组会花了两个小时才统一了数据版本。”万敏平教授指出。

二、解决方案：构建“存、管、用、备”一体化数据底座

2.1 硬件架构：PB级可扩展存储平台

课题组部署了群晖HD6500高密度存储系统，配置60块16TB硬盘，搭配30块20TB扩展柜，构建总容量超过1.5PB的存储池。

架构设计亮点：

• 多RAID 6阵列：提供双重硬盘容错，任何两块硬盘同时故障不影响数据安全

• SSD缓存加速：配备4TB SSD缓存，热门数据读取速度提升300%

• 万兆网络聚合：通过链路聚合实现20Gbps有效带宽，满足多节点并行读写

与HPC集群的无缝集成：
课题组创新性地为NAS配置三组独立公网IP：

• 学生端IP：用于日常数据上传下载，带宽限速保障公平使用

• 教师端IP：专用于成果审阅与数据管理，享有优先带宽

• HPC专用IP：直连学校高性能计算集群，计算结果直接写入存储池

“这种架构让我们的数据流从采集、计算到归档形成闭环，”李老师解释，“HPC计算结果无需中转，直接存回HD6500，节省了至少30%的数据迁移时间。”

2.2 数据安全：三重防护体系

第一重：主动备份防护

部署群晖Active Backup for Business，实现对课题组全部25台科研设备的集中备份：

• 差异化备份策略：工作站每日增量备份，服务器每4小时整机备份

• 全局重删技术：节省57%备份存储空间，年节省存储成本约8万元

• 一键恢复验证：每月进行恢复演练，确保RTO（恢复时间目标）小于1小时

第二重：防勒索终极防护

启用Snapshot Replication快照套件结合WORM（一次写入多次读取）机制：

• 防篡改快照：每日17点自动创建不可修改快照，保留365天

• 快速回滚能力：遭遇勒索攻击后，10分钟内可恢复至安全状态

• 合规性保障：满足科研数据长期保存的监管要求

第三重：访问安全控制

• 双因子认证：所有账户强制启用2FA

• 精细权限管理：按项目阶段动态调整数据访问权限

• 完整操作审计：所有文件操作记录保存7年，满足审计要求

2.3 协作平台：Synology Drive构建数字科研空间

课题组部署Synology Drive企业协作平台，彻底改变科研协作模式：

版本管理革命：

• 自动版本控制：系统保留所有文件最近5个版本

• 冲突智能解决：多用户同时编辑时自动创建分支版本

• 一键历史回溯：误操作后可快速恢复至任意时间点版本

跨地域协同突破：

• 多地实时同步：深圳、广州、香港三地研究人员实时协作

• 离线编辑支持：网络中断时可继续工作，恢复连接后自动同步

• 移动端无缝接入：通过Drive App随时访问实验数据

三、实施成效：科研效率的量化提升

3.1 存储性能飞跃

性能测试数据对比：

• 大规模图像处理：10TB光谱数据处理时间从18小时缩短至5小时

• 多节点并行读写：8台服务器同时访问，吞吐量稳定在1.8GB/s

• 可视化响应时间：三维仿真结果渲染等待时间减少70%

3.2 协作效率提升

课题组内部调研显示：

• 版本冲突归零：部署后6个月内未发生版本不一致问题

• 会议效率提升：数据对齐时间从平均45分钟减少至5分钟

• 异地协作增强：疫情期间，异地研究人员参与度提升40%

3.3 运维成本优化

三年TCO（总拥有成本）分析：

• 硬件成本：相比传统SAN存储，节省初始投资35%

• 运维人力：IT管理时间从每周20小时减少至4小时

• 能耗节省：HD6500高密度设计，年节电约1.2万度

四、典型应用：计算流体力学研究的全流程优化

课题组在计算流体力学研究中，完整验证了该数据底座的价值：

1. 数据采集阶段：实验设备通过10GbE直连HD6500，实时存储2TB/小时的高速摄像数据

2. 预处理阶段：3台后处理服务器并行读取同一数据集，预处理时间缩短60%

3. HPC计算阶段：500节点集群计算结果直写存储池，避免数据迁移瓶颈

4. 可视化阶段：研究人员通过Synology Drive实时查看分析结果，即时调整参数

5. 成果归档阶段：论文相关数据自动打包，添加WORM保护，永久保存

“这套流程让我们单个研究项目的周期缩短了约30%，”万敏平教授评价，“更重要的是，所有数据可追溯、可复现，这在国际合作中极具价值。”

五、华芯时代专家点评：可复制的顶尖科研数据管理范式

南方科技大学课题组的实践代表了国内科研数据管理的顶尖水平。四川华芯时代科技作为群晖在西南地区的官方核心合作伙伴，认为该方案对川内高校和科研机构具有重要借鉴意义：

技术迁移可行性：该架构已形成标准化方案，特别适合四川省内重点实验室和“双一流”学科建设。我们已协助电子科大、川大等相关团队完成类似部署。

本地化适配建议：针对四川科研环境特点，我们建议：

1. 电力冗余设计：配备双路UPS及柴油发电机接口，应对季节性供电波动

2. 跨校区优化：利用群晖Synology Drive的智能同步，实现多校区低延迟协作

3. 灾备方案定制：结合四川地理特点，设计同城双活或异地备份方案

科研管理创新点：该方案不仅解决技术问题，更创新了科研管理模式——通过权限委派，PI（项目负责人）可自主管理数据权限，减轻IT部门负担。

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南方科技大学的成功实践证明，先进的数据管理架构能直接转化为科研竞争力。四川华芯时代科技作为群晖在四川及西南地区的核心合作伙伴，拥有服务数十所高校及科研机构的成功经验。

我们为四川科研团队提供的专属价值：

🔹 免费数据架构咨询：专家团队提供现有存储环境评估与优化方案
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🔹 HPC存储集成经验：丰富的高性能计算与存储系统对接经验
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【方案核心参数】

• 主存储系统：群晖HD6500，60×16TB + 30×20TB扩展

• 网络架构：万兆聚合，三独立IP隔离部署

• 备份方案：Active Backup for Business，节省57%存储空间

• 安全防护：WORM+不可变快照，防勒索攻击

• 协作平台：Synology Drive，支持20+用户实时协作

【适用场景】

• 高校重点课题组、创新团队PB级数据管理

• 国家级科研项目数据合规存储与审计

• HPC高性能计算后端存储优化

• 跨地域科研协作平台建设

• 科研数据长期保存与知识管理

本文由四川华芯时代科技有限公司整理发布，专注为四川及西南地区高校、科研院所提供专业的数据存储与管理解决方案，助力区域科研创新体系建设。