本书回顾了全球主要开放科学平台的建设进展，搭建了开放科学云联邦系统框架，针对开放科学全过程链条中的计算、存储、网络、数据、软件等关键资源，以及资源汇聚与开放交流、云联邦、智能运管等关键技术与服务诸方面进行了总结归纳。遴选出天文科学、高能物理、生命科学等四个典型案例进行了剖析。提出面向全球合作的开放科学云设想，为进一步推动全球开放科学云基础设施建设提供了丰富的技术参考和实践案例。
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前言
第一篇 概念篇
第1章 开放科学与开放科学平台 3
1.1 开放科学概述 3
1.2 开放科学平台 5
1.2.1 开放获取平台 5
1.2.2 开放数据平台 7
1.2.3 开放科学集成平台 9
1.3 开放科学的未来趋势 13
参考文献 15
第2章 开放科学云联邦系统框架 18
2.1 开放科学云应用场景及需求 18
2.2 云联邦系统架构 21
2.3 云联邦资源管理 23
2.4 云联邦服务请求处理 25
2.5 云联邦服务体系 26
2.6 云联邦应用设计 27
2.7 本章小结 28
参考文献 29
第二篇 技术篇
第3章 计算技术云化实践 35
3.1 计算资源聚合与云化服务 36
3.1.1 计算资源聚合技术 36
3.1.2 计算资源云服务技术 39
3.2 智能化计算 42
3.2.1 面向异构计算资源的虚拟化运行环境 43
3.2.2 基于容器和虚拟化的应用可移植部署 44
3.2.3 人工智能计算资源与HPC资源融合 45
3.3 融合计算探索 47
3.3.1 融合计算实践 48
3.3.2 融合计算展望 50
3.4 本章小结 52
参考文献 53
第4章 海量科研数据存储管理与云服务 54
4.1 海量数据存储技术与云服务系统 54
4.1.1 海量数据存储技术与云服务系统现状 54
4.1.2 海量科研数据存储需求 54
4.1.3 海量科研数据存储系统架构 56
4.2 科研数据管理技术 67
4.2.1 科研数据管理需求与特征 67
4.2.2 相关科研数据管理技术与系统 70
4.2.3 科研大数据管理关键技术 72
4.2.4 云环境下的科研大数据管理实践 75
4.3 本章小结 90
参考文献 90
第5章 弹性互联及高速传输 92
5.1 需求及现状分析 92
5.1.1 科研信息基础设施的发展趋势 92
5.1.2 国内外科研信息基础设施发展现状 92
5.1.3 中国科技云网络基础设施面临的需求和挑战 93
5.2 云网融合系统架构 94
5.2.1 云网融合的国内外发展态势 94
5.2.2 中国科技云云网融合系统总体架构 95
5.2.3 云网融合带来的机遇与挑战 96
5.3 面向科研大数据的高速传输技术 97
5.3.1 差异化队列管理机制 97
5.3.2 面向科研大数据的传输控制算法 97
5.3.3 服务下沉和多级缓存机制 97
5.4 基于通用处理器平台高效软转发技术 98
5.4.1 高效稳定可扩展的多字段数据包查找算法 98
5.4.2 支持并发的异步规则更新机制 101
5.5 虚拟交换机的智能网卡卸载加速 102
5.5.1 支持部分卸载的层次化包查找框架 102
5.5.2 事件驱动的动态卸载与智能调度机制 104
5.6 本章小结 104
参考文献 105
第6章 开放科研数据 107
6.1 开放科研数据进展 107
6.1.1 政策体系框架 107
6.1.2 标准规范研制 108
6.1.3 多元开放模式 110
6.1.4 技术实践态势 112
6.2 数据标识 115
6.2.1 数据标识概述 116
6.2.2 数据标识发展现状 116
6.2.3 数据标识应用 119
6.2.4 小结 120
6.3 发布与发现 120
6.3.1 基础模型与系统框架 120
6.3.2 数据管理 123
6.3.3 数据发布 132
6.3.4 数据发现 134
6.3.5 应用案例 141
6.3.6 小结 146
参考文献 147
第7章 开放科学软件资源 149
7.1 科学软件助力开放科学 149
7.2 开源开放科学软件生态的模式和机制 150
7.2.1 开源开放科学软件社区的核心机制 150
7.2.2 开源开放软件项目的生命周期 152
7.2.3 开源开放科学软件生态的人才培养模式 153
7.3 社区生态的运营和服务体系 154
7.3.1 社区运营模式 154
7.3.2 社区服务模式 155
7.4 安全可控的开源开放社区支撑平台 156
7.4.1 安全可控的开源开放社区支撑平台的系统架构 156
7.4.2 开源开放科学软件的持续集成技术 158
7.5 科学软件生态的建设和应用 159
7.5.1 中国科技云“软件资源池” 159
7.5.2 科学软件汇聚平台 163
7.5.3 科学软件开源社区和代码托管平台 166
7.5.4 软件专家评估系统和开源科学软件创意大赛 169
7.5.5 软件生态建设应用成效 172
7.6 本章小结 173
参考文献 173
第8章 开放学术交流体系 175
8.1 开放学术交流的主要内容 176
8.1.1 学术交流与开放学术交流 176
8.1.2 开放学术交流的基本特征 177
8.1.3 开放学术交流的关键问题 178
8.2 开放学术交流的主要模式 179
8.2.1 开放获取出版 180
8.2.2 开放获取仓储 181
8.2.3 数据仓储 182
8.2.4 预印本 185
8.2.5 开放同行评审 186
8.2.6 开放研究 187
8.2.7 开放评价 188
8.3 开放学术交流的技术框架体系 189
8.3.1 典型的开放学术交流技术架构 189
8.3.2 构建开放学术交流技术框架体系 191
8.4 开放学术交流体系技术标准 192
8.4.1 资源对象标识 192
8.4.2 元数据标准 193
8.4.3 数据封装标准 193
8.4.4 互操作协议 194
8.5 开放版权许可协议 195
8.5.1 开放版权许可协议概述 195
8.5.2 开放版权许可协议的种类 196
参考文献 197
第9章 云联邦服务技术 201
9.1 研究背景 201
9.2 云联邦系统总体架构 202
9.3 云联邦统一认证授权服务 203
9.3.1 认证授权协议与关键技术 203
9.3.2 联邦认证体系下的系统实体 206
9.3.3 联邦认证与授权技术架构 206
9.4 云主机联邦服务 208
9.4.1 云主机中间件 208
9.4.2 镜像迁移 209
9.4.3 镜像市场 210
9.5 对象存储联邦服务 211
9.6 云联邦资源统一计量服务 212
9.6.1 基于联盟链的云联邦统一计量总体架构 213
9.6.2 基于联盟链的云联邦统一计量逻辑架构 214
9.6.3 联盟链区块设计 215
9.6.4 系统交易与共识 215
9.7 展望 217
参考文献 217
第10章 统一智能化运维 218
10.1 需求和现状分析 218
10.1.1 云网基础设施运维技术发展趋势 218
10.1.2 云网融合系统的统一智能化运维需求 218
10.1.3 智能运维技术发展现状 219
10.2 统一智能化运维目标及关键技术 223
10.2.1 目标与挑战 223
10.2.2 大规模网络系统测量技术 224
10.2.3 基于日志行为特征的组件故障诊断方法 227
10.2.4 基于规则可用性的策略配置异常检测算法 228
10.2.5 多指标NF过载故障诊断技术 237
10.3 中国科技云统一智能运维系统 239
10.3.1 系统总体架构 239
10.3.2 多资源多 KPI实时监测系统 240
10.3.3 运维大数据平台 246
10.3.4 智能运维学件库 248
10.3.5 智能分析管控平台 251
10.3.6 统一资源可视化及管理平台 252
10.3.7 统一运维体系及接口标准 253
10.4 本章小结 253
参考文献 253
第11章 云服务高效汇聚与统一管控系统 256
11.1 研究背景 256
11.2 中国科技云门户2.0系统体系架构 257
11.2.1 门户2.0系统的组成 257
11.2.2 门户2.0技术架构 259
11.2.3 云服务监控子系统 261
11.2.4 资源与访问统计子系统 261
11.3 权限角色管理 262
11.4 API网关设计 265
11.4.1 外部接口设计 266
11.4.2 内部接口设计 267
11.5 安全性设计 268
11.5.1 基于Token的OAuth2.0认证 268
11.5.2 微服务安全规范 269
11.5.3 微服务链路监控 270
11.6 本章小结 272
参考文献 272
第三篇 案例篇
第12章 天文科学FAST的开放科学云实践 275
12.1 FAST项目概述 275
12.2 基于中国科技云的应用实践 276
12.2.1 脉冲星候选体遴选应用 276
12.2.2 FAST-FRB数据处理 277
12.2.3 基于CENI百G端到端FAST数据传输实验 279
12.3 天文科学应用未来展望 281
参考文献 283
第13章 高能物理科学数据与计算 284
13.1 高能物理科学数据需求场景 284
13.2 高能物理领域数据与计算发展挑战 286
13.2.1 数据中心架构 287
13.2.2 数据存储技术 287
13.2.3 数据库技术 288
13.2.4 科学计算技术 288
13.3 高能物理实验及大科学装置科技领域云 295
13.3.1 分布式数据管理与共享 296
13.3.2 跨地域资源融合与调度 297
13.3.3 科研业务集成 301
13.3.4 应用效果 307
13.4 高能物理科学数据与计算未来展望 307
参考文献 308
第14章 基于知识图谱的干细胞知识发现 310
14.1 概述 310
14.2 干细胞知识发现需求与挑战 310
14.2.1 干细胞知识发现需求分析 310
14.2.2 存在的问题与挑战 312
14.3 基于知识图谱的干细胞学科知识发现框架 313
14.3.1 科技文献SPO语义网络构建 313
14.3.2 知识图谱多源异构数据融合 315
14.3.3 基于领域知识图谱的学科知识发现 316
14.4 基于中国科技云的干细胞知识发现应用实践 318
14.4.1 干细胞知识图谱简介 319
14.4.2 开放式知识发现：造血干细胞临床应用分析 320
14.4.3 封闭式知识发现：疫苗和胎盘生长因子知识路径挖掘 321
14.4.4 面向技术管理的知识发现：干细胞研究主题挖掘 322
14.4.5 中国科技云提供的信息化支撑 324
14.5 小结与展望 325
14.5.1 小结 325
14.5.2 展望 326
参考文献 327
第15章 开放微生物数据的平台、标准与服务 329
15.1 微生物数据管理概述 329
15.2 微生物核心数据平台 330
15.3 统一的微生物数据标准 339
15.4 初步服务成效与展望 340
第四篇 展望篇
第16章 面向全球合作的开放科学云 345
16.1 进展、意义与愿景 345
16.2 目标与挑战 346
16.3 未来思考与展望 347
参考文献 349
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