ワールドワイドLHCコンピューティンググリッド

ワールドワイドLHCコンピューティンググリッド（WLCG）は、以前は（2006年まで）[ 1 ] LHCコンピューティンググリッド（LCG ）と呼ばれ、 2017年現在、42か国170以上のコンピューティングセンターを組み込んだグリッドベースのコンピュータネットワークインフラストラクチャで構成される国際共同プロジェクトです。これは、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）実験によって生成される膨大な量のデータを処理するためにCERNによって設計されました。[ 2 ] [ 3 ]

CERNのワールドワイドLHCコンピューティンググリッドのサーバーラック

2012年までに、300兆（3×10 14）回を超えるLHC陽子-陽子衝突のデータが分析され、[ 4 ] LHC衝突データは年間約25ペタバイト生成されていました。2017年現在、LHCコンピューティンググリッドは世界最大のコンピューティンググリッドであり、42か国にまたがる世界規模のネットワーク内の170以上のコンピューティング施設で構成されています[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 。世界中に散在し、約1,000,000個のCPUコアを備えた大規模な分散コンピューティングインフラストラクチャを生み出し、世界中の10,000人以上の物理学者にLHCデータへのほぼリアルタイムのアクセスと、それを処理する能力を提供しています。

2024年時点のWLCGウェブサイトによると、「WLCGは、42か国170以上の拠点から約140万のコンピュータコアと1.5エクサバイトのストレージを統合しています。[...] 1日あたり200万以上のタスクを実行し、[...] グローバル転送速度は260GB/秒を超えています。」これは、WLCGが最初のリリース以降、時間の経過とともに大幅にアップグレードされていることを示しています。

背景

欧州原子核研究機構（CERN）の大型ハドロン衝突型加速器（LHC）は、ヒッグス粒子の存在を検証するために設計されました。ヒッグス粒子は、 40年以上にわたり素粒子物理学者が探し求めてきた重要かつ未解明の知識です。ヒッグス粒子は低エネルギー実験では観測されない可能性があり、膨大な数の衝突を研究する必要があったため、非常に強力な粒子加速器が必要でした。また、このような衝突型加速器は、分析を必要とする前例のない量の衝突データを生成するため、高度な計算設備が必要でした。

説明

設計報告書は2005年に発表されました。[ 7 ] 2008年10月3日にデータ提供開始が発表されました。 [ 8 ] 2008年に話題となった新聞記事では、この技術によって「インターネットはすぐに時代遅れになる可能性がある」と予測されていました。[ 9 ] CERNは、この混乱を解消するために独自の記事を発表しなければなりませんでした。[ 10 ]このグリッドは、プライベート光ファイバーケーブルリンクと既存の高速パブリックインターネットの両方 を統合しています。2010年末時点で、グリッドは約20万個の処理コアと150ペタバイトのディスクスペースで構成され、34カ国に分散されていました。[ 11 ]

検出器からのデータストリームは約300GByte / sのデータを提供し、「興味深いイベント」をフィルタリングした後、約300MByte / sのデータストリームとなります。LHCコンピューティンググリッドの「Tier 0」とみなされるCERNコンピュータセンターは、計数室への 専用10Gbps接続を備えています。

このプロジェクトでは、数テラバイトの生データと、 CERNデータセンターのCPUファームで行われた計算の出力を表すイベントサマリーデータを生成することが期待されていました。このデータは、10 Gbit/s以上の帯域幅を持つ専用リンクを介して、CERNからヨーロッパ、アジア、北米の13のTier 1学術機関に送信されます。 [ 12 ]これはLHC光プライベートネットワークと呼ばれています。[ 13 ] 150を超えるTier 2機関が汎用の国立研究教育ネットワークによってTier 1機関に接続されています。[ 14 ] LHCのすべての分散コンピューティンググリッドで生成されるデータは、毎年最大200ペタバイトになると予想されています。 [ 15 ]合計で、LHCの4つの主要な検出器は、2010年に13ペタバイトのデータを生成しました。[ 11 ]

ティア1機関は、生データの特定のサブセットを受け取り、CERNのバックアップリポジトリとして機能します。また、再キャリブレーションが必要な場合は再処理も行います。[ 14 ]グリッドで使用されるコンピュータの主な構成はCentOSに基づいています。[ 16 ] 2015年、CERNはScientific LinuxからCentOSに切り替えました。[ 16 ]

2023年、CERNは高レベルオペレーション用にRHEL9 、コントローラハードウェア用にDebianを併用するようになりました。コントローラハードウェアはRedHatのサポート対象外となります。コントローラハードウェアは近中期的には機能すると見込まれているため、Debianにフォールバックすることで、CERNはRHEL9との互換性のためだけに新しいハードウェアを購入する費用を節約できます。[ 17 ]

エンドユーザーの物理学者による分析用の分散コンピューティングリソースは、ヨーロッパ、アジア太平洋、南北アメリカ大陸の複数の連盟によって提供されています。

参照

参考文献

  1. ^ Hayes, Jacqui (2011年12月21日). 「WLCG、10周年おめでとう！」 International Grid Science This Week . 2012年1月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年12月20日閲覧。
  2. ^ Worldwide LHC Computing Grid、CERN、2017年1月、 2017年8月4日閲覧
  3. ^ About、CERN、2017年1月、 2017年8月4日閲覧
  4. ^ a bヒッグス粒子の探索が重要な決定点を迎える
  5. ^ Worldwide LHC Computing Grid 2017年版：「99%をフィルタリングした後でも、2017年には約50ペタバイトのデータが収集されると予想されています。これは5000万ギガバイトに相当し、高解像度（HD）映画約1500万本に相当します。」
  6. ^ワールドワイドLHCコンピューティンググリッドのメインページ（2017年）：「WLCGは世界最大のコンピューティンググリッドです。ヨーロッパグリッドイニシアチブ（European Grid Initiative）（ヨーロッパ拠点）やオープンサイエンスグリッド（米国拠点）など、世界中の多くの関連する国内および国際グリッド、そしてその他多くの地域グリッドによってサポートされています。」
  7. ^ LHCコンピューティンググリッド：技術設計レポート（PDF） LCG TDR編集委員会。2005年6月20日。ISBN 978-92-9083-253-9. 文書 LCG-TDR-001, CERN-LHCC-2005-024 . 2011年10月2日閲覧.
  8. ^ 「LHC GridFest」 . CERN. 2008年.
  9. ^ Jonathan Leake (2008年4月6日). 「近日登場：超高速インターネット」 . The Times . ロンドン. 2011年8月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月25日閲覧。
  10. ^ 「グリッド：事実とフィクションを区別する」 CERN、2008年5月。 2013年1月25日閲覧。Symmetry Breaking に最初に掲載された記事から抜粋したものです。
  11. ^ a b Geoff Brumfiel (2011年1月19日). 「高エネルギー物理学：ペタバイトハイウェイを下る」 . Nature . 469 (7330): 282– 283. Bibcode : 2011Natur.469..282B . doi : 10.1038/469282a . PMID 21248814 . 
  12. ^ 「グリッド：階層システム」 CERN 2017年10月2日閲覧。
  13. ^ 「ネットワーク転送アーキテクチャ」 CERN。2011年10月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年10月2日閲覧。
  14. ^ a b final-draft-4-key 2008年5月26日アーカイブ、 Wayback Machine
  15. ^ Brodkin, Jon (2008年4月28日). 「パラレルインターネット：世界的なLHCコンピューティンググリッドの内側」 Techworld.com.
  16. ^ a b CERN. 「Linux @ CERN: /linux/nextversion.shtml」 . linux.web.cern.ch . 2015年4月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年2月7日閲覧。
  17. ^ Radeva, A.; Locci, F.; Elyn, JM; Oulevey, T.; Vanden Eynden, M. (2023年10月12日). 「CERN加速器制御用Linuxオペレーティングシステムの選択」(PDF) . ICALEPCS 2023 Proceedings . 19th Int. Conf. Accel. Large Exp. Phys. Control Syst. Cape Town, South Africa . 2025年6月9日閲覧.
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