基因测序为生命科学领域带来机遇，随着测序技术的发展和测序成本的降低，基因测序在生物信息与医疗健康等领域得到广泛应用。但同时，基因测序行业也面临着处理及分析海量数据的全新挑战。传统的硬盘已无法满足大数据的存储，而大数据处理和分析解读工作存在复杂性和不可预测性，因此需要极强的计算能力。
我们的产品生物信息分析云平台BGI Online正是为了解决这个难题而诞生。BGI Online是由华大基因开发的一款基于“云”的生物信息数据云平台。2014年，BGI Online项目启动；2015年，我们在评估了数据存储与计算的需求后，决定与阿里云合作，选择其作为我们产品的主要计算资源供应商。通过在云计算、大数据领域的长期技术积累，阿里云具备支撑这个世界最大基因中心核心业务系统的能力，满足我们在数据处理、隐私安全保护以及传输方面极为严苛的要求。
一：架构解析/优化
任何系统架构的搭建和新技术的应用都是由业务需求催生的。生物信息分析面对的基因数据动则数十G乃至上百G，大文件的传输、存储、计算对平台的IO吞吐、扩展性、伸缩性都有很高的要求。生物信息分析是对大文件的精细分析，同时属于数据密集型、计算密集型、IO密集型应用。大量基因数据的持久化和流动，要求文件管理系统的大容量、高伸缩、高通量；大量的计算需求要求计算资源的高性能、高时效、经济性。
为了满足用户基因数据的存、管、算、传，BGI Online系统设计了多个架构组件，分别为前端、后端、任务管理引擎、存储管理、文件传输五大部分。前端通过WEB服务呈现系统业务和提供用户操作，WEB请求通过SLB做负载均衡，并在阿里云提供的VPC和云盾的防护下提供高可用的服务。后端管理系统的业务数据和处理业务逻辑，后端服务部署在多台ECS上，并采用RDS服务存储业务数据。任务管理引擎接受前端请求，管理计算资源实现生物信息数据的分析，阿里云提供了海量的ECS节点，并对每个ECS节点提供了完整、详细的API文档，通过对接ECS节点实现了计算资源的弹性伸缩和强大的分布式计算能力。存储管理负责基因数据的存储和管理，运用OSS和OAS实现了基因数据的冷热存储，除了OSS和OAS本身提供的加密存储外，还对接OSS服务实现数据的去身份化，大大提高了平台的安全性。文件传输通过部署在ECS上的服务提供，庞大的基因数据上云是数据流的起始端和瓶颈，阿里云通过铺设阿里机房到华大集群的专线，显著提升了数据传输的速度。BGI Online的架构见下图：
BGI Online的架构图
上云前后分析对比
阿里云服务让我们从繁重的基础设施购置与维护中解放出来，从而专注于平台的开发和运营。BGI Online在阿里云上的稳定存储量已经超过400TB，阿里云提供安全、海量的存储服务保障了基因数据的安全和业务需求，促进了我们业务的发展。通过与阿里云的深度合作和研究实践，在双方的共同努力下，将生物信息分析在云上的计算时效一步步向前推进，在21小时47分12秒内完成了1000例人类全外显子组数据的分析，效率提升了400%。阿里云作为中国最大的公有云服务提供商，连接各行各业广大的用户群体，任何用户都可以通过网路享受阿里云上的服务，在保障安全的前提下最大化地连接了用户。BGI Online平台依托开放的阿里云服务提供在线协作功能，不同角色的用户可以在平台上完成数据交付、生物信息分析、项目管理、生物信息工具开发等一系列业务功能，整合了行业的多种分工，建立起了一个完整的行业生态。
2016年8月30日，BGI Online国内版正式在公司内部上线内测，此后陆续完成了十几个大型项目的流程部署与测试，如24小时内完成储存峰值超10T、计算任务超1000个的87个遗传病家系基因组分析，和成功部署由开发者自主研发的单细胞基因组分析等项目，并取得突破性成果，阿里云的云服务在这些项目中起到了关键性的作用。
总结
BGI Online平台利用阿里云的云技术服务实现了在医学研究、疾病筛查及临床医疗等不同应用场景、模式下的低成本及高效自动化的基因数据传输与存储，同时也解决了数据安全及计算资源的问题。我们团队相信，有了阿里云的核心力量支持，BGI Online平台必将不断创造生物云计算行业的“新纪录”！
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