Une grille de calcul à l'échelle mondiale pour traiter les données du LHC au CERN
Le Grand collisionneur de hadrons (le LHC) est le plus puissant accélérateur de particules au monde. Après sa mise en service, prévue pour la fin de cette année, il devrait générer chaque année environ 15 millions de gigaoctets de données. La grille de calcul mondiale du LHC (WLCG pour worldwide LHC computing) est l'un des systèmes les plus importants pour gérer ces données et les mettre à la disposition des physiciens dans le monde entier. Elle a récemment achevé deux semaines de fonctionnement continu. Cette activité était la première démonstration de production couvrant la totalité du cycle des données, depuis leur collecte jusqu'à leur analyse. Situé sur le site du CERN (l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire) en Suisse, le LHC est un anneau de 27 kilomètres de long, formé d'aimants supraconducteurs et de structures accélératrices qui transfèrent de l'énergie aux particules circulant dans l'anneau. Dans le LHC, deux faisceaux de particules circulent à une vitesse très proche de celle de la lumière, avec une énergie extrêmement élevée, avant d'entrer en collision. Le but de ces collisions est d'observer les particules fondamentales de la matière afin d'aider les scientifiques à résoudre des problèmes de physique des particules, jusqu'ici restés sans réponse. Le LHC accueille six grands détecteurs internationaux dont l'ambitieux projet ATLAS («A toroidal LHC Apparatus»). ATLAS a pour but d'étudier plusieurs questions en attente, comme l'existence du boson de Higgs (d'après les chercheurs, une particule qui explique le mécanisme par lequel les particules acquièrent leur masse), et également les dimensions supplémentaires et les particules susceptibles de constituer la matière noire. Les chercheurs qui vont piloter les expériences et analyser l'énorme quantité d'informations générée par le détecteur accéderont aux données via une grille de calcul, un système qui s'appuie sur les ressources de milliers d'ordinateurs. La WLCG relie ainsi plus de 140 centres de calcul dans 34 pays en vue de réaliser et de maintenir l'infrastructure de stockage et d'analyse des données destinée aux physiciens des hautes énergies qui utiliseront le LHC. La grille de calcul fournira également les outils de traitement, de simulation et de visualisation. À elle seule, l'expérience ATLAS réalisera près d'un million d'analyses, générant sur la grille un trafic soutenu de 6Go/s sur de longues périodes. La capacité de la grille de calcul est d'une grande importance si l'on considère qu'à tout moment, elle est susceptible d'être utilisée simultanément par plusieurs milliers de personnes. Les données expérimentales générées par le LHC sont d'abord enregistrées sur bandes au CERN avant d'être diffusées à 11 grands centres de calcul (le «Tier 1») en Allemagne, au Canada, en Espagne, aux États-Unis, en France, en Italie, aux Pays-Bas, au Royaume-Uni, en Scandinavie et à Taiwan. Ces sites transmettent les données au «Tier 2», comptant plus de 120 centres de calcul, qui effectuent les analyses. Un chercheur peut accéder aux informations depuis un cluster local ou même depuis son ordinateur personnel. «Les quatre expériences du LHC [...] ont démontré leur capacité à gérer leur débit nominal simultanément», déclare Sergio Bertolucci, directeur de la recherche et de l'informatique au CERN. «Pour la première fois, toutes les fonctionnalités informatiques des expériences ont été activées en même temps: la simulation, le traitement et l'analyse des données. Elles devraient donc pouvoir analyser efficacement les premières données du LHC à la fin de cette année.» Gonzalo Merino, directeur du centre Tier 1 de Barcelone, déclare: «Cet exercice a été très profitable, car un grand nombre des flux de données des expériences ont été testés simultanément à une échelle sans précédent, bien au-delà des valeurs nominales d'acquisition de données du LHC. Le centre Tier 1 du PIC a fourni un service stable et fiable qui a battu tous les records: jusqu'à 80 téraoctets de données échangées par jour avec les autres centres de la WLCG et plus de 2 gigaoctets de données traitées par seconde. Nous sommes à présent convaincus que les centres espagnols de la WLCG sont prêts pour la collecte de données.» David Foster, responsable de l'activité du réseau optique privé du LHC, déclare: «Les nouvelles capacités de débit dans la gamme des 40 à 100Gbits/s devraient nous permettre de satisfaire les besoins des expériences du LHC en matière de distribution des données.» «On a une nouvelle fois la preuve que les infrastructures partagées peuvent être utilisées simultanément par de multiples communautés scientifiques ayant un besoin de capacité élevé», conclut Ruth Pordes, directrice exécutive du consortium Open Science Grid. Le test expérimental de la WLCG a également porté sur des scénarios d'analyse à grande échelle au niveau des utilisateurs. Enfin, on s'est assuré que les infrastructures communautaires soient capables d'offrir une formation adéquate aux chercheurs afin qu'ils s'assistent eux-mêmes.
Pays
Suisse