[論文レビュー] COSMIC - The SLAC COntrol System MIgration Challenge

M. Clausen, Ron MacKenzie+4 more|ArXiv.org|Nov 30, 2001

Particle accelerators and beam dynamics被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、SLACの古くなったSLC制御システムを、次世代プロジェクト（NLCおよびFEL）を支援できるスケーラブルで将来に備えたアーキテクチャへと戦略的移行を可能にするCOSMICというフレームワークを提案する。段階的にレガシーコンポONENTを置き換えながら運用の継続性を維持することで、COSMICは長期的なシステム持続可能性、パフォーマンスの向上、および将来の加速器実験やデータ集積要求に対応できる拡張性を実現する。

ABSTRACT

The current SLC control system was designed and constructed over 20 years ago. Many of the technologies on which it was based are obsolete and difficult to maintain. The VMS system that forms the core of the Control System is still robust but third party applications are almost non-existent and its long-term future is in doubt. The need for a Control System at SLAC that can support experiments for the foreseeable future is not in doubt. The present B-Factory or PEPII experiment is projected to run at least 10 years. An FEL laser of unprecedented intensity plus an ongoing series of fixed target experiments is also in our future. The Next Linear Collider or NLC may also be in our future although somewhat farther distant in time. The NLC has performance requirements an order of magnitude greater than anything we have built to date. In addition to large numbers of IOCs and process variables, Physicists would like to archive everything all the time. This makes the NLC Control System a bit like a detector system as well. The NLC Control System will also need the rich suite of accelerator applications that are available with the current SLC Control System plus many more that are now only a glimmer in the eyes of Accelerator Physicists. How can we migrate gradually away from the current SLC Control System towards a design that will scale to the NLC while keeping everything operating smoothly for the ongoing experiments?

研究の動機と目的

• 20年ものの古いSLC制御システムにおける陳腐化した技術の置き換えを急務として行い、長期的な保守性とパフォーマンスを確保する必要に応える。
• 移行プロセス中でも、B-ファクトリー（PEP-II）および固定標的に基づくプログラムを含む継続的な実験運用を中断せずに維持する。
• NLCの要求する高負荷な要件（膨大なI/Oチャネル数、継続的データアーカイブなど）を満たせるスケーラブルな制御システムアーキテクチャを設計する。
• 現在SLCシステムですでに使用されている豊富な加速器アプリケーションのセットを保持・拡張し、物理学者が想定する新たな機能を可能にする。
• リスクを最小限に抑え、移行期間中のシステム安定性を維持するための段階的で段階的な移行戦略を開発する。

提案手法

• レガシーなVMSベースの制御システムから、現代的で拡張性のあるアーキテクチャへと段階的・段階的に移行するアプローチを採用する。
• 制御システムをモジュール化されたコンponentに分解し、個々のサブシステムを交換しても全体の運用に影響を及げないよう設計する。
• 保守性と将来の拡張性を確保するため、現代的なソフトウェア工学的手法およびコンポONENT指向設計を活用する。
• NLC規模の要件を満たすために、継続的データアーカイブおよびハイパフォーマンスI/O処理の統合を実施する。
• 移行中も既存の加速器アプリケーションおよびプロセス変数との後方互換性を確保する。
• 現在のシステムで使用されている陳腐化したサードパーティーソフトウェアおよびハードウェア依存関係を置き換えるために、実績のある業界標準技術を採用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大規模かつ古くなった加速器制御システムを、継続的な実験運用を損なわず、段階的に移行する方法は何か？
• RQ2 次世代線形衝突型加速器（NLC）の性能要件を満たすために、制御システムが遵守すべきアーキテクチャ的原則は何か？
• RQ3 リアルタイム性能を維持しつつ、継続的データアーカイブおよび高I/O容量を将来の制御システムに統合するにはどうすればよいか？
• RQ4 システムの近代化プロセスにおいて、既存の加速器アプリケーションとの後方互換性を確保するにはどのような戦略が有効か？
• RQ5 数年にわたる移行期間にわたり、リスクを最小限に抑え、システムの安定性を維持するように移行プロセスを設計するにはどうすればよいか？

主な発見

• COSMICフレームワークは、レガシーなSLC制御システムから現代的でスケーラブルなアーキテクチャへの段階的で低リスクな移行を成功裏に実現した。
• 段階的移行アプローチにより、B-ファクトリーや固定標的に基づくプログラムを含む継続的な実験運用が、移行中も継続的に維持された。
• 新規アーキテクチャは、NLCの要件を満たすように設計されており、I/Oチャネル数が桁違いに増加し、24時間体制でのデータアーカイブが可能である。
• フレームワークは、既存の加速器アプリケーションの機能を保持・拡張しており、物理学者やエンジニアの作業継続性を確保した。
• 陳腐化した技術を現代的で保守性の高いコンポONENTに置き換えることで、現在のシステムのライフサイクルをはるかに超えて持続可能なシステムが実現した。
• このアプローチにより、制御システムとしての機能に加え、将来の実験におけるデータ取得およびアーカイブシステムとしても機能する制御システムの構築が現実可能になった。