計算中心簡報林誠謙

計算中心簡報綱要• 任務及職掌• 本院資訊技術服務體系景況• 挑戰• 願景與範疇• 執行策略

– 需求分析、策略、核心服務、支援研究計畫• 工作績效

– 預算執行、服務績效、研發成果• 組織架構、人力配置及預算• 總結

任務• 計算中心任務

– 支援本院各所（處）研究工作 – 支援本院行政業務電腦化

• 背景緣起 – 1984 年以前，本院之「計算服務」由資訊所兼辦。– 本院 1984 年第一次院務會議，資訊所以「計算服務」的性質與內涵非屬研究工作，提出成立計算中心一案，並獲通過。

– 同年經本院第十二屆評議會第二次會議討論，全體舉手贊成設立計算中心以『支援本院各所（處）研究工作及本院行政業務電腦化』一案。

– 1984 年底，經呈總統府核准後，始以臨時任務編組方式設立計算中心（迄 1990 年本院組織法修訂後正式納編）。

職掌• 本院各項資訊業務之協助、規劃、服務、訓練及推廣

• 本院網路通訊及公共資訊設備之建置、管理及維護

• 本院科學計算 • 本院學術研究之資訊技術及支援 • 本院學術研究用資料庫及數位典藏 • 協助本院行政作業自動化 • 協助本院圖書資訊業務自動化 • 本院資訊及通訊安全 • 依據：中央研究院處務規程第十三條

本院資訊技術服務體系景況

挑戰

• 本院學術研究計算服務需求日益多樣複雜，計算中心投入的相關服務資源需隨之成長。

• 在快速變動的資訊科技環境下，如何善用適當技術，提供更有效的服務。

• 在本院複雜的資訊技術服務景況下，如何建立高品質與高效率的資訊技術服務體系。

願景

• 提供邁向國際級研究機構所需之資訊技術基礎架構與應用支援

本院資訊技術服務範疇

• IT 已成為研究基礎架構 (Research Infrastructure) 重要一環

• 學術研究計算 (Academic Computing)

• 行政管理計算 (Administrative Computing)

執行策略

• 提供穩定有效的資訊技術基礎架構 (IT Infrastructure)

• 導入與發展適當的資訊技術，以支援研究工作 -- 協助同仁利用資訊技術達成其目標

• 協助作業流程改善與自動化

提供穩定有效的資訊技術基礎架構

• 目標– 先進規畫 ( 質與量兼顧 )– 安全穩定– 維持最大可擴充性與彈性

• 執行重點– 持續擴展網路通訊基礎建設– 發展可靠的 middleware 基礎架構 (directory

service, workflow mgnt, account mgnt, & Grid, etc)

– 發展強固的資訊安全基礎架構– 提供易於使用的計算環境與適當的計算資源

發展適當資訊技術 協助同仁達成其目標• 目標

– 夥伴關係 (Partnership)

– 降低使用門檻，且能經濟有效的利用– 考量多數人、立即的、持續的、期待的與未來的需求– 便利易用的服務界面

• 執行重點– Open Source

– 以 Web Services 為主並掌握 Grid Services 發展趨向 (From Web Services to Grid Services)

– 更便利的使用圖書館資源與 e-Resources

– 維持自身競爭優勢：參與及推動重要標準、掌握技術趨勢、與其他機構交流合作 (alliance)

– 持續提昇技術能力：透過國內外交流合作及參與本院重要計畫

協助作業流程改善與自動化• 目標

– 提昇品質與效率– 依據學術研究計算與行政管理計算不同需求，發展所需服務

• 執行重點– 持續調整提昇作業流程技術架構 (business

process architecture)– 協助改善作業流程 (administrative, financial,

human resources processes) 提昇效能– 建立內部 IT products, support, services, projects,

and operations 成本效益控管機制

核心服務

• 網路通訊 (Networking)

• 高效能計算 (Computing)

• 內涵管理 (Contents)

• 業務資訊處理 (Business Process)

• 使用介面與服務 (User Interface & Services)

本院資訊服務趨勢變遷• 1980 年代：院區電腦化推廣期

– PC 應用推廣、電腦主機操作管理、程式編譯軟體使用、行政業務電腦化等。

• 1990 年代：院區資訊基礎建設發展期– 寬頻資訊網路、高效能計算系統、大量資料儲存設備等

• 2000 年以後：– 現象：與「學術研究之資訊服務及支援事項」有關的學術研究計算服務需求，日趨多樣而複雜。

– 趨勢：配合資訊基礎設施，合作發展先進應用系統，已漸成為學術研究基礎設施所需的重要一環。

• Managing computing resources for supporting research projects in AS

• Offering consistent computing environment to researchers in AS

• Consulting end users in the use of computing facility

• Developing application programs/systems in collaboration with domain experts from research institutes

Scope of Academic Computing Service

Emerging Requirements in the Recent Years

• Ever expanding of computing platform– System Complexity

Shift of Computing paradigm

• Ever increasing of computing requirements of application program – Rapid growth of program size (in term of memory and I/O

requirements) – Rapid growth of computing needs - Long running job (up to

months) – Addition of multi-discipline application programs – Needs for managing and analyzing huge amount of data

• International collaboration projects – Advanced Network requirement – Grid computing and application

ASCC Support and Services

• A simple CPU cycle provider can no longer meet user need

• A need to work with researchers in – Customizing the existing application programs for target

computing system Enabling and optimization Managing data Parallelization of long running programs

– Developing suitable computing method and numerical algorithm – Developing new application programs/systems

• A need to understand user's domain knowledge in a certain degrees

• A need to constant update advanced computing technologies

Functional Components of IT Services

Assist Deployment TrainingDemonstrati

onInfrastructur

e

Academic Computing

Support & Collaborate

Bridge between IT & Research

Groups

Train & Employ diverse IT workforce

* Demo use of new tech

* Build next gen. computing env.

Construction & Operation

Administrative Computing

PartnershipPrototype

(Meet Mgnt Req.)

Proper Use of Systems

Construction &

Operation

核心服務重點概述

網路服務的挑戰與策略• 挑戰

– 頻寬需求的持續成長– 網路架構演化快速多變– 拓撲完整性與複雜度與日俱增– 安全性與便利性的取捨– 國際合作與國內分工– 網際網路的發展面臨關鍵時刻

• 策略– 加強院區基礎建設，排除院區網路瓶頸– 使用標準路由協定 (BGP) ，降低管理複雜度– 與國內相關單位合作，建設國內光纖骨幹– 多方面評估測試新興技術，適時導入應用– 積極參與國際學術網路合作，延伸國際連線觸角– 參與國際組織及標準制定，掌握網際網路政策及技術發展趨勢

HPC 的挑戰與策略• 挑戰

– 計算能量需求大幅提昇，由 GFLOPs到 TFLOPs– 程式平行化及最佳化之需求– 巨量資料之計算、典藏與應用，由 TeraByte到 PetaByte– 經費極其有限– 各種計算平台日益複雜– 有效的資源管理及使用– 系統安全需求日益重要

• 策略– 持續引進、建置並維護穩定可靠，擴充性強、可平行化程度高、以及具

備 consistent programming model 之計算應用環境– 與國內外單位合作建置與發展 GRID Computing 應用架構– 發展有效公平的資源管理與應用服務機制– 提供高度彈性化的計算資源應用環境– 依據計算需求調配最適當之應用系統資源– 研發或引進適當的應用開發工具或套裝軟體– 利用 Grid 安全模式，建立可信賴的計算環境

內涵管理的挑戰與策略• 挑戰

– 商用資料內容取得或使用成本昂貴– 內容缺乏結構– 新的資訊檢索方式– 資訊加值與知識管理– 大量資料之即時生產、累積與更新– 大量資料之永久保存與有效存取

• 策略– 籌組聯盟、直接談判：集聚力量，節省經費，擴展使用者權利，

對象包括院內外圖書館– 內涵分析：建立以 metadata 為主之內涵結構– 建立內涵管理系統– 開發數位典藏資料庫製作工具– 建置巨量高效能儲存管理與即時存取基礎架構

業務資訊處理的挑戰與策略• 挑戰

– 資訊技術應用普及，業務量遽增 – 網路便捷，導致客戶對技術需求的提昇– 應用系統服務，需達成長期維運的承諾 – 過去十年，資訊技術歷經革命性的改變

• 策略– 整全的開發方案–開發高階工具–累積團隊技術能力– 預見客戶需求–完整的系統生命週期服務

使用介面與服務• 挑戰

– 專屬系統和應用軟體壟斷– 傳統教學模式的限制– 使用者習於既有環境– 原始資料數位化需求的多樣性– 數位化技術的快速演變– 建立有效的單一化專業服務窗口

• 策略– 提供開放系統及自由軟體之解決方案– 善用充沛的網路資源，建構線上學習環境– 成立多媒體資料處理團隊– 培養兼具技術能力與服務熱忱之人才– 持續改善服務流程，提供即時有效的服務

服務

流程 填寫服

務記錄

承辦

轉交同部門或不同部門相關業務同仁

轉交部門主管決定

轉交相關部門主管

指定同仁處理

無法承辦

決定承辦

無法承辦 屬其他部門業務

辦畢

服務需求

決定

承辦

屬本

部門

業務

部門主管確認Catch All !

服務流程

支援研究計畫

• 原則：配合院內研究團隊共同執行• 成果用以直接充實相關服務• 促進人力素質與技術的提昇

2003 年支援之主要專題計劃• 數位典藏 : 資料室的建置計畫• 數位典藏 : 計畫辦公室系統開發與維運軟體• 數位典藏 :歷史地圖與遙測影像典藏• 數位典藏 : 技術發展與支援 --Metadata• 數位典藏 : 技術發展與支援 --DB• 數位典藏 : 技術發展與支援 --GIS• 基因體國家型科技計劃 – 生物資訊核心設施建置• 台灣地區地名查詢系統建置• 九二一數位地震知識庫• 總統府全球資訊網計畫

工作績效

• 預算執行效能• 主要設備及服務使用統計• 技術研發成果• 支援研究計畫• 文獻及技術報告

國際專線採購案價格比較表日期 專案計畫 本案決標價 市場行情 中華電信

牌價2002/02至今

2001/08 TANet連美國際專線 STM1*2

NT$1.9億 / 年(2 年合約期滿提供 13 年

長期租用選擇權 )

NT$4.3億 / 年 ( 本專線 2000 年

STM1*1合約價約為 NT$2.15億 /

年 )

NT$3.84億 (此價格是TANet 標案之後調整 , 且不含 IP Transit ，路

由器等費用 )

2001/12 中研院日港 STM1 國際連網

(台日、 台港各一路STM1)

NT$5400萬 / 年(2 年合約期滿，廠商提供 13 年長期租用選擇權

)

NT$1.26億 / 年 台港 STM1: NT$1.53億 / 年

台日 STM1:NT$1.72億 / 年 ( 不含IP Transit ，路由器等

費用 )

2002/12 歐洲連網計畫台北 -芝加哥

STM4*1芝加哥 -倫敦

STM1*1

NT$4450萬 / 年 NT$7980萬 / 年 台美 STM4NT$6.1億

2003 TANet連美國際專線 STM4*5

預估為 NT$1.9億 / 年(若沒有前幾年的努力 , 不應該有這樣的價格 )

NT$2.5億 / 年 NT$30億 / 年

單位計算效能採購成本

NTD$/GFLOP 2000 2001 2002

ASCC 208,333

(192 GFLOPS)

國內單位 A357,143

(252 GFLOPS)

國內單位 B 165,957

(235 GFLOPS)

本院聯外網路效能International Link

Designed Capacity (Mbps)

RRT (ms)yr' Avg Traffic

(Mbpsyr' Peak Traffic

(Mbps)

USA Seattle 60 116.00 38.20 114.90

USA Chicago 622 180.00 34.90 374.50

UK London 155 279.00 6.61 100.00

JP Tokyo 155 38.00 13.30 147.00

HK 155 20.00 8.67 136.30

Domestic ISPDesigned Capacity

(Mbps)RRT (ms)

yr' Avg Traffic (Mbps

yr' Peak Traffic (Mbps)

HINET 45 2.45 18.90 44.30

TFN 1000 0.49 18.30 169.40

EBT/APOL 1000 0.70 159.90 439.10

GigaMedia 1000 0.27 164.20 919.30

技術研發成果列舉 1

• 生物資訊技術整合應用– 生物資訊基因序列比對及註解程式

CRASA （ Complexity Reduction Algorithm for Sequence Analysis ）之開發

– 生物資訊入口網站之開發• 資料管理工具

– 中文全文檢索引擎– DORE III– 數位典藏資料庫製作工具

• 空間資訊處理– WebGIS 整合性時空資訊應用系統– 地名資訊系統– 數位圖資管理系統

技術研發成果列舉 2

• 網路相關技術– iDNS

• PC Cluster– 整體系統規畫、整合與管理– 資源管理中介軟體

主要系統服務統計Service Availability Remark

Backbone Network

99.94% 2002.7 - 2003.6

eMail 99.73%

2002.1 - 2003.6Average Out mail/month: 317,931 (Total Size: 61,765.7MB)Average In mail/month: 1,197,764 (Total Size: 86,224.4MB)

Web Services 99.73%

Average successful requests for pages per day: 125,394Distinct hosts served: 1,160,843Average data transferred per day: 7,699 Mbytes2003.4 - 2003.6

HPC Systems 99.86% 2002.1 - 2003.6

MIS Systems 99.31% 2002.1 - 2003.6

Storage Systems

98.63% 2002.1 - 2003.6

支援研究計畫• 漢籍電子文獻 (史語所 )• 總督府及專賣局檔案檢索系統 (台史所及近史所 )

• LHC(Large Hadron Collider) Computing Grid (物理所 )

• 中國及台灣時空文明基礎架構 (蔡元培人文社會科學研究中心 )

• 台灣地區降雨模式分析 (地球所 )• 台灣生物多樣性資訊網路 ( 動物所、植物所及國內相關單位 )

漢籍電子文獻

總督府及專賣局檔案檢索系統

LHC Computing Grid (LCG)

• 成果– LCG-0 Testbed Ready: April 15th, 2003– CA Approved: June 12th, 2003– 2 Staffs Stationed in CERN: July 1st, 2003– LCG-1 Testbed Ready: July 30th, 2003– RLS Deployment, jointly development: Sep.6,

2003

RAL

FNAL

BNL

WEST1RegionGIIS

WEST2RegionGIIS

CERN

CNAF

LYON MOSCOW

FZK TOKYOEAST1RegionGIIS

EAST2RegionGIIS

EAST3RegionGIIS

TAIPEI

RegionA1GIIS

RegionA2GIIS

BDII ALDAP

BDII BLDAP

RB

RegionB1GIIS

RegionB2GIIS

CE1GRIS

CE2GRIS

SE1GRIS

SE2GRIS

SiteCGIIS

CE1GRIS

CE2GRIS

SE1GRIS

SE2GRIS

SiteDGIIS

CE1GRIS

CE2GRIS

SE1GRIS

SE2GRIS

SiteAGIIS

CE1GRIS

CE2GRIS

SE1GRIS

SE2GRIS

SiteBGIIS

Query

Register

/dataCurrent/.. /dataNew/..

BDIILDAP Swap&Restart

Query

While using the data from one directory the BDII will query the regional GIISes to fill another directory structure. If this has finished the BDII is stopped, the dirs swapped and the BDII is then restarted.The restart takes less than 0.5 sec.To improve the availability during this time it was suggested that the TCP port should be switched off and the TCP protocol should take care of the retry (David).This has to be tested. Another idea worth testing is to remove the site GIIS and configure the GRISes to register directly with the region GIISes

secondary

primary

Using multiple BDIIs requires RB changes

LCG-1 First Launch Information System Overview

The Rainfall-Runoff Characteristics in Taiwan

1923 1980

GIS

• 中國歷史文化地圖• 台灣歷史文化地圖

Fascinating biodiversity in Taiwan• Total number of recorded species >150,000• High endemism (ca. 25%)• Specimens deposited > 3.75 millions

Query of Species Checklist

Publications

組織架構

人力結構

2003 年人員年齡結構

2003 年人員年資與學歷統計 1

92 年人力配置

2002~2003年人力配置

計算中心與類似機構薪級比較

本院相關委員會• 資訊業務諮議委員會• 數位典藏諮議委員會• 科學計算使用者會議• 生物資訊委員會• 台灣地震數位知識庫建置諮議委員會• 地理資訊系統研究委員會• 太平洋鄰里協會中華民國委員會• 圖書館

– 人文組協調會、數理組協調會、生命科學組委員會– 圖書館自動化編目小組、流通小組、採購小組、期刊小組

1993-2003 年預算結構變化

2003年預算分配

全院預算與計算中心預算增長率

全院儀器設備與資訊設備預算增長率

全院資訊設備與計中資訊設備預算增長率

總結• 過去的努力

– 確定 Open Standard, Open Architecture, Open Source 的策略方向

– 以硬體、軟體及內涵為主軸，奠定可擴充的先進網路、高效能計算、 Web Technology 、內涵分析管理等基礎。

– 盡力發揮最大預算效能• 未來的課題

– IT 需求多樣且變化快速，– 年輕人才的培養與銜接– 預算未能隨院內整體規畫與需求同步成長– 資源有限， Academic Computing 與 Administrative Computing

兼顧不易– 必須有效整合院內資源，建立專責 Academic Computing 團隊，

以提昇本院 (IT) Research Infrastructure