试验物理与计算资源课件

实验物理与计算资源 Zhang Shaoqiang Zhang Shaoqiang March 22,2004实验物理与计算资源 Zhang Shaoqiang 1理论体系和BES实验基本粒子及相互作用理论体系和BES实验基本粒子及相互作用2物理理论 对基本粒子及相互作用的描述弦理论(String?)引力理论 大统一理论广义相对论 超对称(Super Symmetry?)电弱理论(EW Theory)强相互作用理论 量子色动力学(QCD)电磁相互作用 弱相互作用 量子电动力学(QED)(V-A Theory etc.)物理理论 对基本粒子及相互作用的描述弦理论(String?)3nTau轻子质量的精确测量w1777MeV,精度0.4MeVnJ/Psi、Psi物理w由粲夸克（c）及相应反夸克构成的介子nD/Ds物理w由粲夸克（c）和（u、d、s）轻夸克构成的介子nR值测量wQCD理论检验，Higgs质量的估计等nPsi(3770)实验物理中心的物理课题Tau轻子质量的精确测量实验物理中心的物理课题4北京谱仪的主要探测器n顶点探测器、主漂移室、飞行时间计数器、簇射计数器、磁铁线圈、Muon子计数器、亮度探测器等BES探测器及实验方法北京谱仪的主要探测器BES探测器及实验方法5北京谱仪上的物理实验加速器中心提供正负电子束流，加速器中心提供正负电子束流，在北京谱仪中心点对撞在北京谱仪中心点对撞BESBES电子学系统电子学系统触发系统触发系统在线取数及监测系统在线取数及监测系统离线刻度离线刻度物理分析物理分析离线数据处理离线数据处理软件模拟真实物理过程，包括正负电子对撞、软件模拟真实物理过程，包括正负电子对撞、粒子产生和衰变、在各探测器的响应及在线触发等粒子产生和衰变、在各探测器的响应及在线触发等 产生和真实实验类似的事例产生和真实实验类似的事例 MC RAW DSTMC RAW DSTMento Carlo模拟北京谱仪上的物理实验加速器中心提供正负电子束流，BES电子学6BES物理实验中的数据Event size(KB)1RUN 30000 Events(MB)J/Psi 2年数据年数据5000 RUN(GB)RAW 原始数据原始数据260300REC.重建数据重建数据4120600DST 重建压缩数据重建压缩数据0.61890MC-RAW260MC-REC.4120MC-DST0.618MC-MCMADE摸拟信息数据摸拟信息数据260实际上在磁盘上存储的文件可能是上述一类数据，也可以是二类或三类数据的组合。例如实际的重建数据文件包含 RAW，Mento Carlo DST数据文件包含 MC-MCMADE.这种组合型数据增加了文件大小，但为利于物理分析这种方式是必要的 BES物理实验中的数据Event size(KB)1RUN7其它数据文件包括在线数据库文件、亮度记录文件、各类离线刻度文件等.每类文件大小大约是 DST 数据的1/3-1/20其它数据文件包括在线数据库文件、亮度记录文件、各类离线刻度文8A=J/Psi2年重建数据 A(1+K(其它物理课题)N(重建次数)(1+O(其它类型数据)900GB(1+1.5)2(1+0.5)7TB没有考虑Mento Carlo数据,Mento Carlo产生的事例一般是真实数据事例的1-10倍!在BESFARM上的3000万J/Psi Mento Carlo数据约120GB(J/Psi真实数据5000万)qBESI/II总数据量的估计没有考虑Mento Carlo数据,Mento Carlo产9单个在线事例的记录长度由2K增加到12K(取决于探测器特征),在线触发率由20event/s增加到3000event/s(取决于加速器亮度)7TB(12/2)(3000/20)6300TBqBESIII总数据量的估计BESIII总数据量的估计10CPU和网络速度BESI/II CPU使用状况nPentium IV 1.5GHz上重建一个RUN(30000events)约7分钟nIHEPFARM上(11CPU)重建2年J/Psi数据(5000RUN)约一周时间nMento Carlo 模拟事例产生(Pentium III 1.0GHz)每秒产生事例(event/s)产生1RUN(30000事例)的时间(hour)双Muon事例122/3Bhabha事例18Hadron强子事例24BESIII 对CPU的需求和磁盘需求一样,相对BESII要乘上因子(6150)900CPU和网络速度BESI/II CPU使用状况每秒产生事例(11BES数据流程n在线数据带记录40KB/sn重建写盘速度300KB/s,10Mbits/s网络就能满足需要.对FARM中的服务器若有10个客户端则可配置100M网络n对访问数据频繁的物理分析作业,服务器配置1000M网络是基本要求BESIII网络考虑常数因子 900BES数据流程BESIII网络12BES各类作业对计算资源的需求作业类型DISK SPACECPUNETWORK数据处理在线磁带预处理数据重建压缩、分类离线刻度Mento Carlo物理分析一般分析J/Psi、Psi分波分析高中低BES各类作业对计算资源的需求作业类型DISK SPACEC13作业系统用PBS(Portable Batch System)取代了NQS(Network Queuing System)优势:增强了作业各项功能,具有灵活的用户开发接口不足:缺少单个队列的独立性,用户即使递交作业到空闲队列也要受总作业数的限制.单个队列的权限没有得到认可.现有PCFARM的规模一台服务器+(1020)台节点机,缺乏大型PCFARM管理经验BES PCFARM现状作业系统用PBS(Portable Batch System14BESI/II采用的系统和结构操作系统和BES软件结构操作系统:VAX/VMS,HP/UX,PC/LINUX,(IBM/AIX,SUN/OS)软件所用的语言:FORTRAN(支持多平台数据交换,浮点数表示)外部库:CERN Library,Xlib.PAW,GEANT3 etc.软件开发和管理:CMS(在VAX上运行),Codeman(网络型)作业递交:NQSBESI/II采用的系统和结构操作系统和BES软件结构15BESIII系统和结构方案?操作系统:以PC/LINUX为主软件所用的语言:C+外部库:CERN Library,Xlib.CLHEP(Class Library for High Energy Physics)ROOT,Anaphe,GEANT4 etc.数据库:PostgreSQL软件开发和管理:CVS作业递交:PBS?BESIII系统和结构方案?16计算中心现有软硬件技术操作系统:LINUX(REDHAT7.3?)v考虑操作系统的稳定性以及和西欧中心物理软件的兼容性网络文件系统:AFSv增强文件系统的灵活性、提供安全机制虚拟存储系统:CASTOR、磁带库、磁盘阵列、mySQL数据库v分级存储，适应海量数据存储和处理分析的需要作业递交和管理:PBS?v灵活配置服务器、节点机和PBS队列,开发合适的用户接口千兆交换机、光纤设备v合理的硬件连接方案计算中心计算环境和BESIII物理实验计算中心现有软硬件技术计算中心计算环境和BESIII物理实验17BESIII数据规模因子(900?)1.在线和触发判选系统:减少电子学噪音、提高好坏事例判断力2.加速器亮度:原则上越高越好离线数据处理和物理分析系统1.C+,面向对象的设计语言.即使采用优化的 Object Oriented 设计方案仍有可能增加CPU的开销2.数据结构,直接影响数据量的大小3.数据分类方案,对CPU、数据量、网络都有一定影响计算中心的计算环境1.建立和BES在线取数系统的光纤连接通道2.根据数据处理和分析流程分类设计PCFARM3.以CASTOR为中心的存储管理系统直接影响其它软硬件系统的运作4.采用新的硬件技术消除各种瓶颈影响BES计算环境的因素BESIII数据规模因子(900?)影响BES计算环境的因素18另外另外,计算机行业计算机行业3535年内的新技术对最后年内的新技术对最后BESBES实验的计算环境也有较大影响实验的计算环境也有较大影响参考内容参考内容 另外,计算机行业35年内的新技术对最后BES实验的计算环境19Block Diagram of BES III Trigger Global Trigger Logic3.2 sTOFMDCEMCMUDISCDISCMu trackDISCTrigSumTrack FinderEtotal SumHit/Seg CountTrack Seg.FinderRFTTCTC SumL1PCLOCKTrack MatchEnergy BalanceCluster CountingBlock Diagram of BES III Trigg20nFeasibility of trigger scheme studynTrigger efficiency studynWire in-efficiency influence studynBackgrounds rejecting ability studynProduction of configuration datawTrack Segment FindingwTrack Finding/PTD MDC trigger simulationMDC trigger simulation21BESIII DAQ SchemeBESIII DAQ Scheme22High mass HiggsHZZ l+l jet jetnNeed higher Branching fraction(also nn for the highest masses 800 GeV/c2)nAt the limit of statisticsHigh mass HiggsHZZ l+l jet 23