[论文解读] Towards a Model for Computing in European Astroparticle Physics

Thomas W. Berghöfer, I. Agrafioti+15 more|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2015

Distributed and Parallel Computing Systems被引用 5

一句话总结

本文提出了一套欧洲高能天体物理计算资源模型，基于对主要项目和计算中心的调查，以应对到2030年计算需求预计增长十倍的挑战。研究估算当前欧洲高能天体物理计算资源约为CERN LHC Tier-0中心的三分之一，并提出了一个跨欧洲计算中心分配计算与存储任务的框架，以满足未来需求。

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)

研究动机与目标

• 评估欧洲高能天体物理实验当前及未来计算资源需求。
• 识别因数据量增加而导致现有计算能力与未来需求之间日益扩大的差距。
• 为欧洲计算中心之间的资源规划与协调奠定基础。
• 描述不同高能天体物理项目在数据处理方面的多样性，以实现更优的基础设施分配。
• 通过基于证据的资源建模，支持高能天体物理基础设施的长期可持续性。

提出的方法

• 对主要高能天体物理项目及其计算需求进行了全面调查。
• 收集了LHC Tier-1和Tier-2中心计算专家以及像阿尔伯特·爱因斯坦研究所这样的专业高能天体物理中心的意见。
• 分析了所调查项目当前的CPU使用量、短期磁盘存储和长期磁带存储容量。
• 基于探测器系统中技术进步和数据增长趋势，预测了未来的计算需求。
• 开发了在欧洲计算中心之间分配计算与存储任务的模型。
• 使用比较基准（例如将高能天体物理资源与CERN的LHC Tier-0进行对比）来明确当前能力的定位。

实验结果

研究问题

• RQ1 与CERN的LHC Tier-0相比，当前欧洲高能天体物理项目计算资源的可用水平如何？
• RQ2 未来十年中，高能天体物理项目的计算资源需求将如何增长？
• RQ3 不同高能天体物理实验在数据处理和工作负载方面存在哪些关键差异？
• RQ4 如何在欧洲计算中心之间最优地分配计算与存储资源，以满足未来需求？
• RQ5 像阿尔伯特·爱因斯坦研究所这样的专业中心在更广泛的高能天体物理计算生态系统中扮演什么角色？

主要发现

• 当前欧洲高能天体物理项目的计算资源约为CERN LHC Tier-0中心的三分之一。
• 由于数据量增长，预计到本世纪末，计算资源需求将增长十倍。
• 各实验间数据处理的多样性要求采用灵活的多级分发模型来分配计算与存储资源。
• 长期磁带存储是关键组成部分，其需求预计将超过短期磁盘容量的增长。
• 为满足未来基础设施需求，现有Tier-1和Tier-2中心之间的协调，以及与专业设施的协作至关重要。
• 本研究为欧洲高能天体物理计算的长期战略规划与资源分配提供了基础性白皮书。