[논문 리뷰] Towards a Model for Computing in European Astroparticle Physics

Thomas W. Berghöfer, I. Agrafioti외 15명|arXiv (Cornell University)|2015. 12. 03.

Distributed and Parallel Computing Systems인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 유럽 천체입자물리학의 계산 자원 모델을 제안한다. 주요 프로젝트들과 계산 센터들을 대상으로 한 설문 조사 기반으로, 2030년까지 계산 수요가 10배 증가할 것으로 예측됨에 따라 이를 해결하기 위한 것이다. 현재 천체입자물리학의 계산 자원은 CERN의 LHC Tier-0의 약 1/3 수준이며, 향후 수요를 충족시키기 위해 유럽의 계산 센터들 간에 계산 및 스토리지 작업을 분배하는 프레임워크를 제시한다.

ABSTRACT

Current and future astroparticle physics experiments are operated or are being built to observe highly energetic particles, high energy electromagnetic radiation and gravitational waves originating from all kinds of cosmic sources. The data volumes taken by the experiments are large and expected to grow significantly during the coming years. This is a result of advanced research possibilities and improved detector technology. To cope with the substantially increasing data volumes of astroparticle physics projects it is important to understand the future needs for computing resources in this field. Providing these resources constitutes a larger fraction of the overall running costs of future infrastructures. This document presents the results of a survey made by APPEC with the help of computing experts of major projects and future initiatives in astroparticle physics, representatives of current Tier-1 and Tier-2 LHC computing centers, as well as specifically astroparticle physics computing centers, e.g. the Albert Einstein Institute for gravitational waves analysis in Hanover. In summary, the overall CPU usage and short-term disk and long-term (tape) storage space currently available for astroparticle physics projects' computing services is of the order of one third of the central computing available for LHC data at the Tier-0 center at CERN. Till the end of the decade the requirements for computing resources are estimated to increase by a factor of 10. Furthermore, this document shall describe the diversity of astroparticle physics data handling and serve as a basis to estimate a distribution of computing and storage tasks among the major computing centers. (Abridged)

연구 동기 및 목표

• 유럽 천체입자물리학 실험의 현재 및 향후 계산 자원 수요를 평가하기 위해.
• 증가하는 데이터 볼륨으로 인해 기존 계산 능력과 향후 요구 사항 사이의 격차가 커지는 것을 규명하기 위해.
• 유럽 계산 센터들 간의 자원 계획 및 조율을 위한 기초를 마련하기 위해.
• 더 나은 인프라 배분을 위해 천체입자물리학 프로젝트들 간의 데이터 처리 다양성을 규명하기 위해.
• 근거 기반 자원 모델링을 통해 천체입자물리학 인프라의 장기적 지속 가능성을 뒷받침하기 위해.

제안 방법

• 주요 천체입자물리학 프로젝트들과 그들의 계산 수요를 종합적으로 조사하였다.
• LHC Tier-1 및 Tier-2 센터의 계산 전문가들과, 알베르트 아인슈타인 연구소와 같은 전문화된 천체입자 센터들로부터 정보를 수집하였다.
• 조사된 프로젝트들에서 현재의 CPU 사용량, 단기 디스크, 장기 테이프 스토리지 용량을 분석하였다.
• 검출기 시스템 내 기술 발전과 데이터 증가 추세를 바탕으로 향후 계산 수요를 예측하였다.
• 유럽의 계산 센터들 간에 계산 및 스토리지 작업을 분배하는 모델을 개발하였다.
• 현재 능력을 맥락화하기 위해, 예를 들어 천체입자 자원을 CERN의 LHC Tier-0와 비교하는 비교 기준을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 유럽 천체입자물리학 프로젝트의 현재 계산 자원 가용성은 CERN의 LHC Tier-0와 비교해 어느 정도인가?
• RQ2 천체입자물리학 프로젝트의 계산 자원 수요는 향후 10년간 어떻게 변화할 것인가?
• RQ3 다양한 천체입자물리학 실험들 간의 데이터 처리 및 처리 워크로드에 있어 핵심적인 차이점은 무엇인가?
• RQ4 향후 수요를 충족시키기 위해 계산 및 스토리지 자원을 어떻게 최적의 방식으로 유럽의 계산 센터들 간에 분배할 수 있는가?
• RQ5 알베르트 아인슈타인 연구소와 같은 전문화된 센터들은 광범위한 천체입자 계산 생태계에서 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 현재 유럽의 천체입자물리학을 위한 계산 자원은 CERN의 LHC Tier-0 센터의 약 1/3 수준이다.
• 데이터 볼륨 증가로 인해 계산 자원 수요는 10년 내에 10배 증가할 것으로 예측된다.
• 실험들 간의 데이터 처리 다양성은 계산 및 스토리지에 대한 다층적이고 융통성 있는 분배 모델이 필요하다는 것을 시사한다.
• 장기적 테이프 스토리지가 핵심 요소이며, 향후 수요가 단기 디스크 용량을 초월할 것으로 예상된다.
• 향후 인프라 수요를 충족시키기 위해 기존의 Tier-1 및 Tier-2 센터들과 전문화된 시설 간의 협력이 필수적이다.
• 본 연구는 유럽 천체입자물리학 계산 분야의 전략적 계획 및 자원 배분을 위한 기초 백서를 제공한다.