Test del calcolo distribuito con eventi montecarlo
Al CMS l'analisi dei dati presentera' problemi completamente nuovi rispetto ai vecchi esperimenti:
- Quantita' dei dati di diversi ordini di grandezza superiore:1Pb/anno
- Uso di programmi ad oggetti
- Uso esteso di database ad oggetti distribuiti
- Hardware ancora sconosciuto ma probabilmente Intel
- Necessaria a regime una potenza di calcolo enorme:1500000 SI95 pari a circa 50000 PC 2000(Pentium III)
e percio' necessita' di sfruttare l'enorme numero di computer in rete inutilizzati
- Uso contemporaneo di una gerarchia distribuita di dispositivi di memoria di massa e di WAN ad altissima velocita' per rendere accessibili i dati alle applicazioni anch'esse distribuite.
Per gli esperimenti LHC e simili si pensa alla creazione di una struttura mondiale
con una gerarchia di centri regionali di vario livello(progetto
MONARCH).Il fatto di far girare le varie applicazioni in maniera distribuita
e' esattamente l'obiettivo del progetto GRID(europeo e INFN) che percio'
viene integrato nell'R&D di CMS per il calcolo. CMS nei prossimi anni richiede
gli strumenti sviluppati per GRID per poter raggiungere gli obiettivi posti.
Obiettivi
Dato che la presa dati comincera' nel 2005 e' prevedibile che fino all'anno
2003 si fara' solo attivita' di R&D per progettare il sistema di calcolo
da usare. Nel periodo 2003-2005 si implementera' il sistema prescelto.Dalla
presa dati in poi, comincera' il periodo di messa in opera del sistema.
Per essere pronti in tempo sono previste una serie di milestones:
- Test con eventi di Montecarlo CMS:disponibili 2 milioni di eventi (1%)(2000)
- Studio HLT (2000-2002)
- Computing interim MoU (2001)
- Computing TDR(2002)
- 5% Test (2002)
- Computing Mou(2003)
- 20% Test (2004)
La gerarchia dei dati
- RAW - Raw data (1MB/evento) - La presa dati dopo la riduzione prodotta dal
trigger di livello 1 e livello 2/3 comportera' l'acquisizione di circa 100 eventi al secondo. Quindi sono previsti 100MB al secondo.
- ESD - Event Summary Data (100KB)
- AOD - Analysis Object Data (10KB)
- TAG - Event Tag (200B)(Questi sono collezioni di eventi nel senso della programmazione ad oggetti, da usare per processare un insieme di eventi).
- DPD - derived Physics Data (1-5Kb) ennuple
Per analizzare i dati uno fa un loop usando l'informazione nel TAG per selezionare gli eventi e l'informazione nell'AOD per fare la sua analisi.
La gerarchia dei centri regionali di calcolo
- Tier0 - Il Cern 30%
- Tier1 - In Italia l'Infn 20% distribuito tra Padova Legnaro+Bologna CNAF+
Roma1
- Tier2 - In Italia Pisa,Bari, Catania: ma in futuro potrebbero aggiungersi altre sezioni e inoltre Bari potrebbe passare a Tier1.
- Tier3 - Il resto delle sezioni italiane
Un possibile scenario
La ricostruzione dei RAW e' fatta nel Tier0 (Cern) producendo i dati ESD,AOD e TAG memorizzati al Cern. Il risultato della ricostruzione (ESD+AOD+TAG) e' trasferito ai centri Tier1 che provvedono a loro volta a renderli accessibili ai centri Tier2 e Tier3 e quindi ai fisici che fanno l'analisi.
Invece la produzione di eventi di Montecarlo viene eseguita contemporaneamente in tutti i Tier sotto il controllo dei Gruppi di Analisi.
Una maniera di procedere
Una maniera possibile di procedere e' di studiare e risolvere il problema per passi facendo diverse iterazioni.
- Prima iterazione:provare a far girare il Montecarlo sulle macchine CMS al Cern, vedere le risorse necessarie e fare
una proposta per Bari.
- Preparare il software/hardware a Bari e cominciare la produzione
Tier2 a Bari
Per il 2000(?) previsti 700 specint + 1 Tb. Cioe' circa 25 Pc con 1000 Giga di memoria complessiva.
- Studiare come sono fatte le farm Linux
- Preparare una lista di specifiche per un prototipo da acquistare.
Glossario
- brokering service -
- CARF -
- FY - Fiscal Year
- GIOD -
- Globus - Il progetto Globus in Nordamerica ha sviluppato un toolkit
che fornisce una serie di servizi in una struttura gerarchica a strati.
- GRID- Computing grid (rete computazionale) - Una Infrastruttura computazionale da realizzare collegando centri regionali che una volta realizzata dovrebbe permettere un modo completamente nuovo di fare calcolo con la possibilita' di trattare nuove classi di problemi prima intrattabili.Il nome viene da electric power grid la rete elettrica
e tende a suggerire la possibilita' di una rete computazionale altrettanto facile da usare e altrettanto diffusa.Il concetto e' stato introdotto in un libro
di Foster e Kesselmann.
- HLT - High Level Trigger - si riferisce ai livelli 2/3 del trigger
che saranno effettuati dal software(in contrapposizione al trigger di livello 1 effettuato direttamente dall'hardware di acquisizione con custom ASIC)
- Hoffmann Review -
- HPSS - High Performance Storage System:un sistema gerarchico di
gestione della memoria di massa con l'uso di nastri e dischi gestito
in maniera automatica.
- iMoU - interim Memorandum of Understanding
- MCHF - Milioni di Franchi Svizzeri
- Middleware - Software di "mezzo" - che si
interpone tra risorse proprietarie (database o altro) e il Web rendendo accessibili queste risorse a tutti coloro che sono su Internet.La maniera piu' generale per risolvere questo problema e' di permettere da una pagina Web di richiamare
il metodo di un oggetto remoto.Questo e' possibile per esempio con Java+RMI
oppure Java+Corba.
- Monarc - Models of Networked Analysis at Regional Centres : ricerca su i possibili modelli di calcolo distribuito per la gestione dei dati dei prossimi esperimenti. Ha preparato un preciso modello gerarchico Tier0-4.Ma rispetto ai progetti GRID prevede tutti computer propri.
- MoU - Memorandum of Understanding - equivalente di un TDR per il software.
- ORCA - Il programma di ricostruzione di CMS
- OSCAR - La simulazione del detector di CMS basata su Geant4.Sostituira' CMSIM basato ancora su Geant3 e Zebra.
- Pb - PetaByte misura di capacita' di memoria . Equivale a circa
1000 Terabyte che a loro volta sono 1000 Gigabyte.
- pile-up - Dato l'elevato numero di eventi acquisiti, sara' comunissimo l'effetto di acquisire piu' eventi insieme. E' questo il fenomeno del pile-up
che deve essere in qualche modo simulato nel Montecarlo e poi trattato nella ricostruzione.
- PPDG - Particle Physics Data Grid
- SCTB - Software and Computing Technical Board
- TDR - Technical Design Report
- Tier0 - Il centro calcolo del Cern:assicurera' 10 TIPS e 0.35 Pb di
dischi + tape robot.
- Tier1 - I centri calcolo regionali(italiano,francese,tedesco...):ognuno 4TIPS e 0.1Pb + tape robot.
- Tier2 - Centri calcolo locali (universita',laboratori,etc) :1 Tips
- Tier3 - Dipartimento di Universita'
- Tier4 - La Workstation sul tavolo del fisico
- TIPS - unita' di misura di potenza calcolo. 1 TIPS=10^6 MIPS(milioni di istruzioni per secondo)=25000 SpecInt95
(una CPU mainframe 95). 1 PC 2000 = 10-15 SpecInt95
- TrIDAS - Trigger and Data Acquisition Systems
Risorse online
Giuseppe Zito
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