試驗物理與計算資源課件

實驗物理與計算資源ZhangShaoqiangMarch22,2004實驗物理與計算資源ZhangShaoqiang1理論體系和BES實驗基本粒子及相互作用理論體系和BES實驗基本粒子及相互作用2物理理論對基本粒子及相互作用的描述弦理論(String?)引力理論大統(tǒng)一理論廣義相對論超對稱(SuperSymmetry?)

電弱理論(EWTheory)

強相互作用理論

量子色動力學(xué)(QCD)

電磁相互作用

弱相互作用

量子電動力學(xué)(QED)

(V-ATheoryetc.)物理理論對基本粒子及相互作用的描述弦理論(String?)3Tau輕子質(zhì)量的精確測量~1777MeV,精度~0.4MeVJ/Psi、Psi’物理由粲夸克（c）及相應(yīng)反夸克構(gòu)成的介子D/Ds物理由粲夸克（c）和（u、d、s）輕夸克構(gòu)成的介子R值測量QCD理論檢驗，Higgs質(zhì)量的估計等Psi(3770)實驗物理中心的物理課題Tau輕子質(zhì)量的精確測量實驗物理中心的物理課題4北京譜儀的主要探測器頂點探測器、主漂移室、飛行時間計數(shù)器、簇射計數(shù)器、磁鐵線圈、Muon子計數(shù)器、亮度探測器等BES探測器及實驗方法北京譜儀的主要探測器BES探測器及實驗方法5北京譜儀上的物理實驗加速器中心提供正負(fù)電子束流，在北京譜儀中心點對撞BES電子學(xué)系統(tǒng)觸發(fā)系統(tǒng)在線取數(shù)及監(jiān)測系統(tǒng)離線刻度物理分析離線數(shù)據(jù)處理軟件模擬真實物理過程，包括正負(fù)電子對撞、粒子產(chǎn)生和衰變、在各探測器的響應(yīng)及在線觸發(fā)等產(chǎn)生和真實實驗類似的事例

MCRAWDSTMentoCarlo模擬北京譜儀上的物理實驗加速器中心提供正負(fù)電子束流，BES電子學(xué)6BES物理實驗中的數(shù)據(jù)Eventsize(KB)1RUN~30000Events(MB)J/Psi2年數(shù)據(jù)~5000RUN(GB)RAW原始數(shù)據(jù)260300REC.重建數(shù)據(jù)4120600DST重建壓縮數(shù)據(jù)0.61890MC-RAW260MC-REC.4120MC-DST0.618MC-MCMADE摸擬信息數(shù)據(jù)260實際上在磁盤上存儲的文件可能是上述一類數(shù)據(jù)，也可以是二類或三類數(shù)據(jù)的組合。例如實際的重建數(shù)據(jù)文件包含RAW，MentoCarloDST數(shù)據(jù)文件包含MC-MCMADE.這種組合型數(shù)據(jù)增加了文件大小，但為利于物理分析這種方式是必要的BES物理實驗中的數(shù)據(jù)Eventsize(KB)1RUN7其它數(shù)據(jù)文件包括在線數(shù)據(jù)庫文件、亮度記錄文件、各類離線刻度文件等.每類文件大小大約是DST數(shù)據(jù)的1/3-1/20其它數(shù)據(jù)文件包括在線數(shù)據(jù)庫文件、亮度記錄文件、各類離線刻度文8A=J/Psi2年重建數(shù)據(jù)A×(1+K(其它物理課題))×N(重建次數(shù))×(1+O(其它類型數(shù)據(jù)))900GB×(1+1.5)×2×(1+0.5)≈7TB沒有考慮MentoCarlo數(shù)據(jù),MentoCarlo產(chǎn)生的事例一般是真實數(shù)據(jù)事例的1-10倍!在BESFARM上的3000萬J/PsiMentoCarlo數(shù)據(jù)約120GB(J/Psi真實數(shù)據(jù)5000萬)BESI/II總數(shù)據(jù)量的估計沒有考慮MentoCarlo數(shù)據(jù),MentoCarlo產(chǎn)9單個在線事例的記錄長度由2K增加到12K(取決于探測器特征),在線觸發(fā)率由20event/s增加到3000event/s(取決于加速器亮度)7TB×(12/2)×(3000/20)≈6300TBBESIII總數(shù)據(jù)量的估計BESIII總數(shù)據(jù)量的估計10CPU和網(wǎng)絡(luò)速度BESI/IICPU使用狀況PentiumIV1.5GHz上重建一個RUN(30000events)約7分鐘IHEPFARM上(11CPU)重建2年J/Psi數(shù)據(jù)(5000RUN)約一周時間MentoCarlo模擬事例產(chǎn)生(PentiumIII1.0GHz)每秒產(chǎn)生事例(event/s)產(chǎn)生1RUN(30000事例)的時間(hour)雙Muon事例122/3Bhabha事例18Hadron強子事例24BESIII對CPU的需求和磁盤需求一樣,相對BESII要乘上因子(6×150)~900CPU和網(wǎng)絡(luò)速度BESI/IICPU使用狀況每秒產(chǎn)生事例(11BES數(shù)據(jù)流程在線數(shù)據(jù)帶記錄40KB/s重建寫盤速度300KB/s,10Mbits/s網(wǎng)絡(luò)就能滿足需要.對FARM中的服務(wù)器若有10個客戶端則可配置100M網(wǎng)絡(luò)對訪問數(shù)據(jù)頻繁的物理分析作業(yè),服務(wù)器配置1000M網(wǎng)絡(luò)是基本要求BESIII網(wǎng)絡(luò)考慮常數(shù)因子900BES數(shù)據(jù)流程BESIII網(wǎng)絡(luò)12BES各類作業(yè)對計算資源的需求作業(yè)類型DISKSPACECPUNETWORK數(shù)據(jù)處理在線磁帶預(yù)處理數(shù)據(jù)重建壓縮、分類離線刻度MentoCarlo物理分析一般分析J/Psi、Psi’分波分析高中低BES各類作業(yè)對計算資源的需求作業(yè)類型DISKSPACEC13作業(yè)系統(tǒng)用PBS(PortableBatchSystem)取代了NQS(NetworkQueuingSystem)優(yōu)勢:增強了作業(yè)各項功能,具有靈活的用戶開發(fā)接口不足:缺少單個隊列的獨立性,用戶即使遞交作業(yè)到空閑隊列也要受總作業(yè)數(shù)的限制.單個隊列的權(quán)限沒有得到認(rèn)可.

現(xiàn)有PCFARM的規(guī)模一臺服務(wù)器+(10~20)臺節(jié)點機,缺乏大型PCFARM管理經(jīng)驗BESPCFARM現(xiàn)狀作業(yè)系統(tǒng)用PBS(PortableBatchSystem14BESI/II采用的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)和BES軟件結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng):VAX/VMS,HP/UX,PC/LINUX,(IBM/AIX,SUN/OS)軟件所用的語言:FORTRAN(支持多平臺數(shù)據(jù)交換,浮點數(shù)表示)外部庫:CERNLibrary,Xlib.PAW,GEANT3etc.軟件開發(fā)和管理:CMS(在VAX上運行),Codeman(網(wǎng)絡(luò)型)作業(yè)遞交:NQSBESI/II采用的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)和BES軟件結(jié)構(gòu)15BESIII系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)方案?操作系統(tǒng):以PC/LINUX為主軟件所用的語言:C++外部庫:CERNLibrary,Xlib.CLHEP(ClassLibraryforHighEnergyPhysics)

ROOT,Anaphe,GEANT4etc.數(shù)據(jù)庫:PostgreSQL軟件開發(fā)和管理:CVS作業(yè)遞交:PBS?BESIII系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)方案?16計算中心現(xiàn)有軟硬件技術(shù)操作系統(tǒng):LINUX(REDHAT7.3?)考慮操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及和西歐中心物理軟件的兼容性網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng):AFS增強文件系統(tǒng)的靈活性、提供安全機制虛擬存儲系統(tǒng):CASTOR、磁帶庫、磁盤陣列、mySQL數(shù)據(jù)庫分級存儲，適應(yīng)海量數(shù)據(jù)存儲和處理分析的需要作業(yè)遞交和管理:PBS?靈活配置服務(wù)器、節(jié)點機和PBS隊列,開發(fā)合適的用戶接口千兆交換機、光纖設(shè)備合理的硬件連接方案計算中心計算環(huán)境和BESIII物理實驗計算中心現(xiàn)有軟硬件技術(shù)計算中心計算環(huán)境和BESIII物理實驗17BESIII數(shù)據(jù)規(guī)模因子(900?)在線和觸發(fā)判選系統(tǒng):減少電子學(xué)噪音、提高好壞事例判斷力加速器亮度:原則上越高越好離線數(shù)據(jù)處理和物理分析系統(tǒng)C++,面向?qū)ο蟮脑O(shè)計語言.即使采用優(yōu)化的ObjectOriented設(shè)計方案仍有可能增加CPU的開銷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),直接影響數(shù)據(jù)量的大小數(shù)據(jù)分類方案,對CPU、數(shù)據(jù)量、網(wǎng)絡(luò)都有一定影響計算中心的計算環(huán)境建立和BES在線取數(shù)系統(tǒng)的光纖連接通道根據(jù)數(shù)據(jù)處理和分析流程分類設(shè)計PCFARM以CASTOR為中心的存儲管理系統(tǒng)直接影響其它軟硬件系統(tǒng)的運作采用新的硬件技術(shù)消除各種瓶頸影響B(tài)ES計算環(huán)境的因素BESIII數(shù)據(jù)規(guī)模因子(900?)影響B(tài)ES計算環(huán)境的因素18另外,計算機行業(yè)3~5年內(nèi)的新技術(shù)對最后BES實驗的計算環(huán)境也有較大影響參考內(nèi)容另外,計算機行業(yè)3~5年內(nèi)的新技術(shù)對最后BES實驗的計算環(huán)境19BlockDiagramofBESIIITrigger

GlobalTriggerLogic3.2

sTOFMDCEMCMUDISCDISCMutrackDISCTrigSumTrackFinderEtotalSumHit/SegCountTrackSeg.FinderRFTTCTCSumL1PCLOCKTrackMatchEnergyBalanceClusterCountingBlockDiagramofBESIIITrigg20FeasibilityoftriggerschemestudyTriggerefficiencystudyWirein-efficiencyinfluencestudyBackgroundsrejectingabilitystudyProductionofconfigurationdataTrackSegmentFindingTrackFinding/PTDMDCtriggersimulationMDCtrigger