Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН разработают информационную систему,которая объединит все эксперименты Большого адронного коллайдера.

Эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК) порождают огромное количество экспериментальных данных. В год только в эксперименте ATLAS их записывают около 10 ПБ (1 петабайт = 10¹⁵ Байт), а всего в 2017 году ожидается около 50 ПБ исходных данных.

Трехуровневая структура грид-системы Большого адронного коллайдера.

Карта размещения вычислительных узлов WLCG.

Поток данных в МБ/с (по вертикали) за последние сутки от четырех экспериментов БАК (ALICE, ATLAS, CMS и LHCb). Буква «к» у чисел означает 1000. По горизонтали указано всемирное время суток.

Это позволяет исследователям с одной стороны, набрать необходимую для получения надежных результатов статистику, а с другой – обнаружить и изучить чрезвычайно редкие события. Однако такое количество информации невозможно обработать ни в одном вычислительном центре, не говоря уж об отдельно взятом компьютере.

Для этой цели в ЦЕРН была создана специальная глобальная компьютерная система WLCG (World LHC Computing Grid), объединяющая более 170 вычислительных центров в 42 странах. Для обеспечения своей работы она требует соответствующее программное обеспечение. До настоящего времени каждый эксперимент БАК использовал собственную специализированную систему.

И вот, наконец, сделан следующий шаг. Новосибирский Институт ядерной физики (НИЯФ) имени Г.И. Будкера СО РАН и ЦЕРН подписали соглашение о разработке информационной системы CRIC (Computing Resource Information Catalog – Информационный каталог вычислительных ресурсов), которая должна объединить все эксперименты Большого адронного коллайдера. Работа должна быть выполнена в течение года, но предполагается, что уже в конце 2017 года система будет готова к использованию и начнется ее установка для коллаборации CMS.

Ранее специалисты НИЯФ разработали информационную систему AGIS (ATLAS Grid Information System) для одного из крупных экспериментов БАК – ATLAS. Она получилась настолько удобной и функциональной, что руководство ЦЕРН приняло решение создать на ее основе расширенную версию, включающую остальные эксперименты БАК.

Грид-вычисления (от английского слова grid – сетка, решетка) представляют собой технологию, в которой для решения задачи, требующей значительных вычислительных ресурсов, в единую систему объединяются через интернет тысячи, а то и миллионы компьютеров по всему миру, как отдельных, так и объединенных в более мелкие группы-кластеры. Все они образуют своего рода гигантский виртуальный суперкомпьютер, способный справиться с самыми сложными задачами. В частности, ЦЕРН способен привлечь для решения своих задач до двух миллионов компьютеров.

Новая информационная система CRIC будет «знать», какой вычислительный узел в каком эксперименте используется, какие на нем доступны сервисы и объемы памяти для хранения данных. В соответствии с описанными в ней компьютерными моделями экспериментов она будет распределять и связывать доступные вычислительные ресурсы и ресурсы для хранения информации, формировать необходимую для работы структуру (топологию) сети, отслеживать, какие конфигурационные и экспериментальные данные где используются.

Она объединит всевозможные настройки высокоуровневых служб и сервисов распределенной грид-сети, опишет связи между различными компонентами программного обеспечения обработки данных и предоставит исследователям центральный информационный портал для управления информацией.

Вся грид-система БАК состоит из трех уровней. Нулевой уровень (Tier-0) образуют Центр данных ЦЕРН, расположенный в Женеве (Швейцария) и Исследовательский центр физики Вигнера в Будапеште (Венгрия).

Первый уровень (Tier-1) включает 13 крупных вычислительных центров, в том числе в Москве, с достаточной емкостью и с круглосуточной поддержкой грид-вычислений. Они несут ответственность за сохранение данных и результатов работы, крупномасштабную обработку и распределение данных до уровня 2.

В уровень 2 (Tier-2) входят, как правило, вычислительные центры научных институтов и университетов. В настоящее время их уже около 160 в разных концах земного шара, в том числе и 9 научных организаций из России (ИТЭФ, ОИЯИ, Курчатовский институт, ИФВЭ, Петербургский университет, ИЯИ РАН, ФИАН, НИИЯФ, НТЦ ЯФИ) . Они могут предоставлять доступ к данным отдельным исследователям, которых иногда неофициально называют третьим уровнем. Но к основной системе они уже отношения не имеют.

По материалам НИЯФ имени Г.И. Будкера СО РАН и ЦЕРН
.