人的高矮胖瘦、顏值膚色、甚至天賦

都與基因密不可分

簡單來說

每個人的獨特性，源于他們的基因組

這個獨一無二的生命編碼

定義了我們每個人的獨特性

也蘊藏著人體的生理健康信息

幾乎所有疾病的發生

根源上都可以追溯到基因變異

基因檢測，離我們有多遠？

過去，一個人的基因組測序需要13年時間和30億美元。這是人類基因組計劃所付出的時間與成本。

今天，任何一個人只需提供2毫升的唾液樣本，給專業機構進行檢測。一周左右，你便能得到一份專屬于自己的生命說明書，它可以幫助你了解自己的疾病傾向、遺傳風險，從而采取預防措施，守護自己的健康。

目前，無創產前基因檢測是測序應用最成熟的領域之一。此外，在腫瘤預防、診斷和治療方面，基因檢測也大有用處！

以山西醫科大學為例。該校位于食管鱗癌發病率極高的太行山區，當地有些家庭，好幾代人都飽受“難以吞咽”的痛苦。甚至，部分高發區的發病率和死亡率均是世界平均水平的10倍以上，位列全國食管麟癌發病率和死亡率首位。

學校發現，這一疾病的成因不僅與日常不健康的生活習慣，缺乏必需的微量元素緊密相連，遺傳變異因素也在“搗鬼”。經過逾十年科學研究，學校成功鑒定了食管鱗癌早期的“突變頻譜印跡”，識別出相關顯著突變基因和信號通路，為食管鱗癌的早診、早治和精準治療提供科學依據。

一份基因檢測報告≈30萬本四大名著

幾頁薄薄的基因檢測報告，實際卻承載了科研工作者沉甸甸的社會擔當，和對生命的關懷與守護。

那么，一份精準的腫瘤基因檢測報告是如何誕生的呢？

通俗來講，從采集腫瘤樣本開始。它可能是微小的組織片段、血液、體液、甚至一個細胞?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^二代測序（NGS）技術，找到發生變異的基因，從而為患者“量身定制”最合適的治療方案。

這個過程看似簡單，實則復雜。“基因測序--數據分析--數據歸檔”，涵蓋了一系列密集的生物信息分析工作，涉及海量的數據讀寫和處理。

想象一下：基因測序單樣本原始數據量約為60~100GB，在DNA建庫過程中，由于NGS擴增過程DNA序列也被過量擴增，整個過程中數據可能膨脹至5倍以上。這相當于30萬本四大名著的電子版，或者150部高清電影的數據量。

山西醫科大學每次基因測序至少新產生GB級結果數據，平均每天基因下機數據幾TB到十幾TB不等（含原始、過程、結果數據）。

數據量太太太太大，無疑是學校面臨的最大挑戰。它不僅直接影響了多業務部門間的數據共享，還降低了數據分析效率，增加了數據長期保存成本。

推動食管鱗癌科學研究這項關鍵任務，需要一個“存得下”、“跑得快”、“用得起”的存儲底座來支撐。

時間縮減60%，成本降低30 %

深信服帶著更適合基因測序，這一天然數據密集型業務的高性能分布式存儲，來了~

該方案由3節點分布式存儲集群組成，采用SSD+HDD混合的模式，以混閃的配置提供媲美全閃的性能體驗，同時提供高達1.05PB數據存儲能力。配置了12塊3.84TB NVMe SSD，108塊16TB的大容量HDD，輕松支撐起百億規模文件的穩定運行。

針對基因測序的特殊存儲需求，學校主要做了三項關鍵的優化：

60s彈性擴容，百PB級容量，業務零宕機，數據零丟失

考慮到學校測序儀每年200TB以上的數據增量，學校采用分布式存儲Scale-out橫向擴展模式，幫助學校實現按需、分鐘級的靈活擴容。如同高鐵列車，隨乘客增多而增加車廂，且每個車廂都能供給動力，節點越多，數據處理的速度也越快。

值得強調的是，即便是在多位科研人員，全天候7*24小時在線作業的極端情況下，它也可以保障業務不卡死，數據零丟失。

通過硬盤故障智能隔離來避免寫入降級、端到端數據校驗防止靜默錯誤、創新性能無損快照等能力，實現99.9999%的高可靠性目標，保證測序數據0丟失，確保業務連續。

存儲集群可在用戶完全無感知的情況下，進行在線擴容，這意味著可以動態地添加或移除任一節點和硬盤，且即使面臨亞健康磁盤，依然不會影響基因測序過程，且基因測序歸檔數據可靠保存。

多協議互通，動態IO整合，縮短時間60%，跑得快

在腫瘤基因測序過程中，單作業吞吐為GB/s級別，對存儲提出了極高的挑戰。

• 基因拼接需讀寫大量臨時文件，單作業性能需求要幾百MB/s；

• 基因比對過程文件追加寫、原始文件順序讀、參考文件隨機讀、臨時小文件寫、單作業性能需求500MB/s以上；

• 基因注釋輸入文件順序讀、參考文件隨機讀、結果文件隨機寫、單作業性能1GB/s以上。

以上綜合性能需求最高達10GB/s，隨著科研需求不斷增加，未來吞吐性能需求會更高。

為提升數據的傳輸效率，通過深信服自研分布式存儲，同時對接了基因測序儀和高性能計算節點。

在提升數據分析效率上，當原始的FASTQ數據從基因測序設備產生時，它們能夠借助CIFS協議，被即時寫入到EDS共享文件夾中，數據無須二次傳輸。隨后，計算集群可以直接對這些原始數據進行訪問和處理，從而顯著減少數據傳輸的時間，加快整個測序流程。

利用NVMe-Of協議來最大化地發掘固態硬盤(NVMe SSD)的潛在性能。每個EDS節點都能夠提供高達3GB/秒的帶寬，輕松應對大文件的快速寫入需求。

此外，通過RDMA技術，成功縮短了I/O的數據路徑。顯著提升了操作速率OPS，也增強了數據處理的吞吐能力。相較傳統存儲方案，可以縮減高達60%的基因數據分析時間，顯著提升測序數據的處理效率。

另一個挑戰在于，基因測序數據分析常常需要跨部門、跨學科的科研人員分工合作。不同團隊之間的數據共享涉及大量的文件拷貝，這不僅低效還拖慢了分析進度。

深信服EDS高性能文件存儲支持多協議融合通信，不同部門、不同終端，即使使用不同數據交互協議，數據也能靈活流動，高效訪問，讓整個基因測序和分析過程更流暢。

冷熱分層，分級存儲，節省成本30%，用得起

腫瘤基因檢測數據是腫瘤精準診療的核心數據，通常需要保存至少5年。山西醫科大學每年累積的數據量就高達200T以上，存儲成本高，科研經費難以承擔。

比如，那些被頻繁調閱的基因組數據，就像我們日常愛穿的衣服，需要觸手可及。這些數據就被存放于由NVMe SSD構建的高性能存儲層，確保高速訪問和處理。

而，對于那些幾個月甚至更久未被查閱的數據，它們就像那些季節更替后壓在衣柜底部的衣服。系統會自動將這些冷數據，遷移至成本更經濟的大容量機械硬盤中。另外，對于更長久的數據留存也可以通過深信服自研數據壓縮，進一步降低成本。這不僅優化了數據存取效率，還大幅降低了數據長期儲存費用。

如此一來，在食管鱗癌的未來研究中，即便是歷史較久的基因數據也能被有效地保留和利用，為科研人員提供寶貴的資源庫，從而推動醫學研究的進步。

經過一年多的穩定運行，“以前需要一周以上的NGS高通量腫瘤基因測序流程，現在最快3天以內就可以搞定。”山西醫科大學食管鱗癌的科研老師們對此深有體會。

數字時代，基因測序已經飛入平常百姓家。

這背后，是科研人員孜孜不倦的追求，也是數字科技對生命的溫暖守候。

截至目前，深信服EDS以其卓越的性能與可靠性，在AI、生物科技、多媒體娛樂、自然資源與實景三維、芯片與工業設計等多個數據密集型領域，服務超過20000名用戶，累計實現35000 小時穩定運行。