La Grille : les logiciels, les intergiciels, le matériel informatique

Une machine StorageTek au centre de calcul du CERN (Image: CERN)

Les quatre principaux éléments de la Grille de calcul mondiale pour le LHC (WLCG) sont les logiciels de physique, les intergiciels, le matériel informatique et les réseaux.

Les logiciels de physique

Les centres de calcul du WLCG sont composés de systèmes de stockage de plusieurs pétaoctets et d'ordinateurs en grappe, avec des milliers de nœuds connectés par des réseaux haut débit. Afin de répondre aux besoins évolutifs de la communauté de la physique des hautes énergies, ces centres de calcul requièrent des outils logiciels plus sophistiqués que ceux disponibles dans le commerce.

Parmi les logiciels de physique qu’utilise la Grille figurent des programmes tels que ROOT, une série de bibliothèques centrales orientées objet et utilisées par toutes les expériences LHC ; POOL, une structure qui permet de stocker les données des événements ; et d'autres logiciels permettant de modéliser la production, la propagation et les interactions des particules élémentaires. Les projets de la Grille fournissent une grande partie des logiciels qui gèrent la distribution et l’accès, l’envoi des calculs, ainsi que l’authentification et l’autorisation des utilisateurs.  Ils fournissent également des logiciels sous le nom d’« intergiciels ».

Les intergiciels

Bien que la Grille dépende des réseaux informatiques et de communication de l’internet sous-jacent, des logiciels novateurs permettent aux utilisateurs d’accéder aux ordinateurs répartis dans le monde entier. Ces logiciels sont appelés « intergiciels », car ils se situent entre les systèmes d’exploitation des ordinateurs et les logiciels d’applications de physique capables de résoudre les problèmes spécifiques des utilisateurs.

Les piles d’intergiciels les plus importantes du WLCG sont l’EMI (European Middleware Initiative), qui regroupe d’importants fournisseurs  d’intergiciels, tels que ARC, gLite, UNICORE et dCache; Globus Toolkit, développé par Globus Alliance ; OMII, de l’Open Middleware Infrastructure Institute ; et Virtual Data Toolkit.

Le matériel informatique

Chaque centre de calcul gère de nombreux ordinateurs et systèmes de stockage. L’installation et la mise à jour manuelle et régulière des logiciels est un travail intensif, raison pour laquelle des systèmes de gestion, tels que Quattor (développé au CERN), réalisent ces opérations automatiquement. Ces systèmes font en sorte que les logiciels adéquats soient installés, depuis le système d’exploitation jusqu'aux bibliothèques propres à chaque expérience, et que l’information soit disponible pour l’ensemble du système d’ordonnancement de la Grille, qui attribue les calculs aux centres disponibles.

Les 11 centres de niveau 1 ont également en charge la maintenance des serveurs de stockage sur disque et sur bande, qui doivent être mis à niveau régulièrement. Ces centres utilisent des outils de stockage spécialisés, tels que le système dCache, développé au laboratoire DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron) en Allemagne, le système ENSTORE au Fermilab (États-Unis) ou le système CASTOR (CERN advanced storage system), développé au CERN, afin de permettre l’accès aux données, pour la simulation et l’analyse, quel que soit le support (disque ou bande) sur lequel les données sont stockées.

Les réseaux

Le service de transfert de fichiers de la Grille, développé par les projets Enabling Grids for E-science, gère l’échange d’informations entre les différents centres de la Grille. Le service de transfert de fichiers a été conçu pour répondre aux besoins particuliers du calcul sur grille, notamment l’authentification et la confidentialité, la fiabilité et la tolérance aux pannes, et le transfert à un tiers ou le transfert partiel de fichiers.

Des liaisons de fibres optiques fonctionnant à un débit de 10 gigabits par seconde relient le CERN aux centres de niveau 1 du monde entier. Ce réseau large bande dédié est le Réseau optique privé du LHC (LHCOPN, LHC Optical Private Network).

Ressources

  • Couverture par Google Earth : statistiques du réseau et détails du trafic actualisés
  • Situation du LHCOPN : état du trafic en temps réel entre le CERN et les sites de niveau 1
  • Architecture de réseau de haut niveau pour le LHC

Cartes