โครงข่ายการประมวลผล LHC ทั่วโลก
เครือข่ายคอมพิวเตอร์ LHC ทั่วโลก ( WLCG ) ซึ่งเดิม (จนถึงปี 2549) [ 1 ] คือ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ LHC ( LCG ) เป็นโครงการความร่วมมือระหว่างประเทศที่ประกอบด้วยโครงสร้างพื้นฐาน เครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบกริดซึ่งรวมถึงศูนย์คอมพิวเตอร์มากกว่า 170 แห่งใน 42 ประเทศณ ปี 2560ได้รับการออกแบบโดยCERNเพื่อจัดการกับปริมาณข้อมูลมหาศาลที่เกิดจาก การทดลอง Large Hadron Collider (LHC) [ 2 ] [ 3 ]

ภายในปี 2012 ข้อมูลจากการชนกันของโปรตอน-โปรตอนของ LHC มากกว่า 300 ล้านล้านครั้ง (3×10 14 ) ได้รับการวิเคราะห์แล้ว[ 4 ]และข้อมูลการชนกันของ LHC กำลังถูกผลิตขึ้นในอัตราประมาณ 25 เพตาไบต์ต่อปีณ ปี 2017 LHC Computing Grid เป็น โครงข่ายคอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกประกอบด้วยศูนย์ประมวลผลมากกว่า 170 แห่งในเครือข่ายทั่วโลกครอบคลุม 42 ประเทศ[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]ซึ่งกระจายอยู่ทั่วโลก สร้างโครงสร้างพื้นฐานการประมวลผลแบบกระจายขนาดใหญ่ที่มีแกนประมวลผล CPU ประมาณ 1,000,000 แกน ให้บริการนักฟิสิกส์มากกว่า 10,000 คนทั่วโลกด้วยการเข้าถึง ข้อมูล LHC แบบเรียลไทม์ และพลังในการประมวลผลข้อมูลดังกล่าว
จากข้อมูลบนเว็บไซต์ WLCGณ ปี 2024 ระบุว่า: "WLCG รวบรวมแกนประมวลผลประมาณ 1.4 ล้านแกน และพื้นที่จัดเก็บข้อมูล 1.5 เอ็กซาไบต์ จากกว่า 170 แห่งใน 42 ประเทศ [...] ดำเนินการมากกว่า 2 ล้านงานต่อวัน และ [...] อัตราการถ่ายโอนข้อมูลทั่วโลกเกิน 260 GB/วินาที" ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการอัปเกรดครั้งสำคัญของ WLCG ตลอดช่วงเวลาหลังจากการเปิดตัวครั้งแรก
พื้นหลัง
เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider) ที่ CERN ถูกออกแบบมาเพื่อทดสอบการมีอยู่ของอนุภาคฮิกส์ซึ่งเป็นความรู้ที่สำคัญแต่หาได้ยาก และเป็นสิ่งที่นักฟิสิกส์อนุภาค พยายามค้นหา มานานกว่า 40 ปี จำเป็นต้องใช้ เครื่องเร่งอนุภาคที่มีกำลังสูงมากเนื่องจากอนุภาคฮิกส์อาจไม่ปรากฏให้เห็นในการทดลองที่มีพลังงานต่ำ และเนื่องจากจำเป็นต้องศึกษาการชนกันของอนุภาคจำนวนมหาศาล เครื่องเร่งอนุภาคดังกล่าวจะสร้างข้อมูล การชนกันของอนุภาคจำนวนมหาศาลอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งจำเป็นต้องนำมาวิเคราะห์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้สิ่งอำนวยความสะดวกด้านการคำนวณขั้นสูงเพื่อประมวลผลข้อมูลเหล่านั้น
คำอธิบาย
รายงานการออกแบบได้รับการเผยแพร่ในปี 2548 [ 7 ] มีการประกาศว่าพร้อมใช้งานข้อมูลในวันที่ 3 ตุลาคม 2551 [ 8 ] บทความข่าวที่ได้รับความนิยมในปี 2551 คาดการณ์ว่า "อินเทอร์เน็ตอาจล้าสมัยในไม่ช้า" ด้วยเทคโนโลยีนี้[ 9 ] CERN ต้องเผยแพร่บทความของตนเองเพื่อพยายามชี้แจงความสับสน[ 10 ] ระบบ นี้รวมทั้ง การเชื่อมต่อ เคเบิลใยแก้วนำแสง ส่วนตัว และส่วนความเร็วสูงที่มีอยู่ของอินเทอร์เน็ต สาธารณะ ในช่วงปลายปี 2553 ระบบ Grid ประกอบด้วยแกนประมวลผลประมาณ 200,000 แกนและพื้นที่ดิสก์ 150 เพตาไบต์ กระจายอยู่ทั่ว 34 ประเทศ [ 11 ]
ข้อมูลจากเครื่องตรวจจับมีปริมาณประมาณ 300 กิกะไบต์ต่อวินาที ซึ่งหลังจากกรอง "เหตุการณ์ที่น่าสนใจ" แล้ว จะเหลือข้อมูลประมาณ 300 เมกะไบต์ต่อวินาที ศูนย์คอมพิวเตอร์ของ CERN ซึ่งถือเป็น "ระดับ 0" ของระบบคอมพิวเตอร์ LHC มีการเชื่อมต่อเฉพาะความเร็ว 10 กิกะบิตต่อวินาทีไปยังห้องนับจำนวน
คาดว่าโครงการนี้จะสร้างข้อมูลดิบและข้อมูลสรุปเหตุการณ์หลายเทราไบต์ซึ่งแสดงถึงผลลัพธ์ของการคำนวณที่ดำเนินการโดย กลุ่ม CPUที่ศูนย์ข้อมูล CERN ข้อมูลนี้ถูกส่งออกจาก CERN ไปยังสถาบันการศึกษาระดับ Tier 1 จำนวน 13 แห่งในยุโรป เอเชีย และอเมริกาเหนือ[ 12 ]ผ่านลิงก์เฉพาะที่มี แบนด์วิดท์ 10 Gbit/s หรือสูงกว่า ซึ่งเรียกว่าเครือข่ายส่วนตัวแบบออปติคอลของ LHC [ 13 ] สถาบันระดับ Tier 2 มากกว่า 150 แห่งเชื่อมต่อกับสถาบันระดับ Tier 1 ผ่านเครือข่ายการวิจัยและการศึกษาระดับชาติเพื่อ วัตถุประสงค์ทั่วไป [ 14 ] คาดว่าข้อมูลที่ผลิตโดย LHC บนโครงข่ายการประมวลผลแบบกระจายทั้งหมดจะมีปริมาณข้อมูลรวมกันถึง 200 เพตาไบต์ในแต่ละปี[ 15 ]โดยรวมแล้ว เครื่องตรวจจับหลักทั้งสี่ตัวที่ LHC ผลิตข้อมูลได้ 13 เพตาไบต์ในปี 2010 [ 11 ]
สถาบันระดับ Tier 1 ได้รับชุดย่อยเฉพาะของข้อมูลดิบ ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งเก็บข้อมูลสำรองสำหรับ CERN นอกจากนี้ยังดำเนินการประมวลผลใหม่เมื่อจำเป็นต้องปรับเทียบใหม่[ 14 ]การกำหนดค่าหลักสำหรับคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในกริดนั้นใช้CentOSเป็น หลัก [ 16 ]ในปี 2015 CERN ได้เปลี่ยนจากScientific Linuxไปใช้ CentOS [ 16 ]
ในปี 2023 CERN ได้เปลี่ยนไปใช้ RHEL9ผสมกันสำหรับการทำงานระดับสูงและDebianสำหรับฮาร์ดแวร์ควบคุมที่ RedHat จะไม่รองรับอีกต่อไป เนื่องจากฮาร์ดแวร์ควบคุมถือว่ายังใช้งานได้ในระยะใกล้ถึงระยะกลาง การกลับไปใช้ Debian ทำให้ CERN สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายในการซื้อฮาร์ดแวร์ใหม่เพื่อให้เข้ากันได้กับ RHEL9 ได้[ 17 ]
ทรัพยากร การประมวลผลแบบกระจายสำหรับการวิเคราะห์โดยนักฟิสิกส์ผู้ใช้งานปลายทางนั้น ได้รับการจัดหาโดยสหพันธ์หลายแห่งทั่วทั้งยุโรป เอเชียแปซิฟิก และอเมริกา