Datenfluss in CERN-Experimenten

really big data

Gliederung

Das CERN Allgemeines Wichtige Errungenschaften

Der Weg der Daten Das CMS-Experiment Aufbau Anfallende Daten Trigger

Das Grid Die Ebenen des Grid Vorteile des Grid-Computing

Das CERN

Bildquelle: http://www.lhc-facts.ch/img/tunnel/karte6.jpg, Entnahmedatum: 10.05.2014

Geschichte des CERN

Conseil Européen pour laRecherche Nucléaire

Wichtige Errungenschaften1954 Gründung 1957 Synchro-Zyklotron

fertiggestellt 1959 Proton-Synchrotron(PS) geht in Betrieb

1968 Vieldraht-Proportionalkammerwird erfunden

1976 Super-Proton-Synchrotron(SPS) geht in Betrieb

1983 Entdeckung derW- und Z-Bosonen

1989 Erste Kollisionenim LEP-Beschleuniger

2000 LEP wirdabgeschaltet

1999 Bauarbeiten fürden LHC beginnen2008 LHC geht in Betrieb

Der Weg der Daten

Das CMS-Experiment

Compact Muon Solenoid Einer der vier Detektoren am LHC Aufgaben: Suche nach dem Higgs-Boson Suche nach supersymmetrischen Teilchen Suche nach neuer Physik Genauere Vermessung bekannter Teilchen …

Aufbau

Bildquelle: https://cms-docdb.cern.ch/cgi-bin/PublicDocDB/RetrieveFile?docid=11514&version=1&filename=cms_120918_03.png,Entnahmedatum 21.05.2014

Anfallende Daten

Welche Datenmengen fallen an? Kollisionsrate: 40MHz 22 pp-Events pro Kollision Daten einer pp-Kollision: 1-2 MB

0,88-1,76 PB pro Sekunde!

Trigger

Zweck: Aus der Datenflut die interessantenDaten herausfiltern

Reduktion der Datenmenge auf einige 100Events pro Sekunde

Trigger

Level 1 Trigger Hardwaretrigger Reduktion auf 100.000

Events pro Sekunde

High Level Trigger Softwaretrigger Reduktion auf einige

100 Events diegespeichert werden

Aus handelsüblichenProzessoren aufgebaut

Bildquelle: http://www.hep.ph.ic.ac.uk/~tapper/talks/cms-trigger.pdf, Entnahmedatum: 26.05.2014

Das Grid

Die am CERN vorhandene Rechenleistungist viel zu gering um die riesigenDatenmengen auswerten zu können

Datenanalyse im WorldwideLHC Computing Grid (WLCG)

Das Grid

Weltweit größtesComputing Grid

Aufgebaut in 4 Ebenengenannt ‚Tiers‘

260.000Prozessorkerne (2013)

180 PB Speicherplatz(2013)

Bildquelle: https://espace2013.cern.ch/WLCG-document-repository/images1/WLCG/CCApr13-Tiers0-1-2_PNG-file.png, Entnahmedatum: 02.06.2014

Das Grid – Tier 0

CERN Data Centre 1450m² große Serverfarm am CERN 10.000 Server mit 90.000 Prozessorkernen 30 PB Festplattenplatz, 70 PB Magnetbandspeicher 3,5 MW Leistung

Wigner Data Centre (Budapest) Über zwei 100 Gbit/s Leitungen mit dem CERN Data

Centre verbunden 500 Server mit 20.000 Prozessorkernen 5,5 PB Festplattenplatz 2,5 MW Leistung

Das Grid – Tier 0

Zentraler Punkt desGrid

Aufgaben Erste Rekonstruktion der

Events aus denRohdaten

Speicherung vonRohdaten undrekonstruierten Events

Bildquelle:http://home.web.cern.ch/sites/home.web.cern.ch/files/styles/medium/public/image/about_section_page/2013/01/cern-servers.jpg?itok=rsKttLQVEntnahmedatum: 02.06.2014

Das Grid – Tier 1

13 Rechenzentren weltweit Zentrale Knotenpunkte des Grid Über Glasfaserleitungen direkt mit dem

CERN verbunden (10Gbit/s) Deutsches Tier 1 Rechenzentrum: GridKa 8600 Prozessorkerne (2010) 20 PB Speicher (2012)

Das Grid – Tier 1

Aufgaben: Sicherung von Rohdaten und rekonstruierten

Events Erneute Verarbeitung der Daten unter

Berücksichtigung neuer Kalibrierungen Verteilung der Daten an Tier-2 Rechenzentren Archivierung von simulierten Daten aus Tier-2

Rechenzentren

Das Grid – Tier 1

Bildquelle: http://gstat2.grid.sinica.edu.tw/gstat/gstat/geo/openlayers#/WLCG_TIER/1 Entnahmedatum: 02.06.2014

Das Grid – Tiers 2 & 3

o Tier 2 Ca. 150 Forschungs-

einrichtungen undUniversitäten in ca. 40Ländern

Aufgaben: Simulationen Rechenkapazität für

Datenanalysen derEndbenutzer

o Tier 3 Zugriffspunkt Zur Eingabe von

Analyseaufgaben

Vorteile des Grid-computing

Hohe Datensicherheit

Wissenschaftler weltweit können fastverzögerungsfrei auf LHC-Daten zugreifen

Ausfallsicherheit

…

Das Grid - Datenfluss

Bildquelle: http://wlcg-public.web.cern.ch/structure Entnahmedatum02.06.2014