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ALICE-Italia: IL CALCOLO

ALICE-Italia: IL CALCOLO. Massimo Masera Dipartimento di Fisica Sperimentale e INFN – Torino Bari, 25 febbraio 2004. Indice. Il Physics Data Challenge III (2004) Obiettivi Novita` in AliRoot e situazione attuale Strumenti di Grid: EDG LCG e AliEn Situazione del Tier-1 e dei Tier-2 .

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  1. ALICE-Italia:IL CALCOLO Massimo Masera Dipartimento di Fisica Sperimentale e INFN – Torino Bari, 25 febbraio 2004

  2. Indice • Il Physics Data Challenge III (2004) • Obiettivi • Novita` in AliRoot e situazione attuale • Strumenti di Grid: • EDG • LCG e AliEn • Situazione del Tier-1 e dei Tier-2 IL CALCOLO NEL 2004

  3. ALICE PHYSICS DATA CHALLENGES IL CALCOLO NEL 2004

  4. Physics Data Challenge 3: obiettivi • Il Physics Performance Report di ALICE e’ in via di completamento • Simulazioni post-PPR: enfasi su hard physics; jets e jet quenching: • a LHC, ma in parte a RHIC, dovrebbe crescere il contributo di minijet alla produzione di particelle nella zona centrale di rapidita` IL CALCOLO NEL 2004

  5. Physics Data Challenge 3: obiettivi • Una semplice parametrizzazione signal-free di un modello microscopico non puo` essere usata a causa dell’assenza di fluttuazioni dovute alla produzione di jet e minijet • E` necessario far ricorso a generatori di eventi come HIJING, che includano la produzione di jet, anche per la simulazione dei cosiddetti “eventi di background” usati con l’event mixing per simulare fenomeni a bassa sezione d’urto • A pT ~10-20 GeV/c  ci si aspetta~1 jet per evento • Studio di jet con pT ~ qualche 10 GeV/c: questo compito non e` semplice ed e` basato sullo studio della struttura dell’evento, e sulla ricerca di leading particles ad alto pT nel barrel. • La tecnica dell’event mixing (generazione separata di segnale e background) non e` possibile • Studio di jet con pt~100 GeV/c e maggiore : event mixing. Un singolo evento di background puo` essere utilizzato fino a 50 volte IL CALCOLO NEL 2004

  6. Physics Data Challenge 3: obiettivi • La definizione del numero di eventi da simulare nel DC-3 e` dovuta essenzialmente allo studio dei jet: • 105 eventi per lo studio di jets with pT fino a 10-20 GeV/c con statistica sufficiente • 104 - 105 eventi per studi di correlazione di particelle e per iperoni con stranezza singola e doppia (,) • 106 eventi: jet di alto pT (  ~105 eventi di background) • , stati di charmonio e bottomonio  e+e- La statistica necessaria e` dello stesso ordine di grandezza di quanto necessario per i jet. Gli stessi eventi di background possono essere riutilizzati. • Centralita`: • 50% central events (b<2-3 fm) • 50% minimum bias IL CALCOLO NEL 2004

  7. Physics Data Challenge 3: obiettivi • Oltre a simulazioni Pb-Pb: 107 eventi p-p (Pythia) e ~106 p-A (Hijing) • Il DC serve anche per verificare la capacita` di simulare e soprattutto analizzare una mole di dati ~10% di quella da trattare a regime con le tecnologie informatiche a disposizione  ricaduta su framework e middleware • La durata del DC e` di 6 mesi: la Collaborazione vuole verificare quanti eventi e’ in grado si simulare e analizzare (in modalita` diretta o con mixing) in questo periodo sfruttando sia risorse proprie che risorse disponibili nell’ambito LCG • Parte dei dati simulati sara` portata al Cern e di qui redistribuita per l’analisi È un test del framework offline e del modello di calcolo distribuito IL CALCOLO NEL 2004

  8. Virtual MC: NUOVO Novita` in AliRoot G4 G3 FLUKA Production env. Interfaccia con il mondo ISAJET HIJING AliRoot AliEn Virtual MC EVGEN MEVSIM HBTAN STEER PYTHIA6 PDF PMD EMCAL TRD ITS PHOS TOF ZDC RICH HBTP STRUCT CRT START FMD MUON TPC RALICE DPMJET ROOT C++ parte scritta dall’utente IL CALCOLO NEL 2004

  9. Che cosa c’e` di nuovo in AliRoot? NewIO • Nuovo I/O: verra’ usato nel DC-3 per la prima volta. La gestione dell’IO e’ demandata a un set di classi dedicate (AliLoader, AliRunLoader, AliDataLoader…) e la dipendenza tra classi e’ ridotta con l’uso dei “folder” di root. • Highlights: • migliore modularita’ • facilita’ di rifare parti di ricostruzione • possiblita’ di accedere (e spostare se serve) a parte dell’informazione che e’ distribuita su piu’ file • possibilita` di aggiornare l’informazione su MSS aggiungendo nuovi file (ad esempio: vertici, tracce, etc) senza alterare i file contenenti l’informazione di partenza IL CALCOLO NEL 2004

  10. Kine.root Event #1 Event #2 gAlice TreeK TreeK Object TPC.Hits.root Event #1 Event #2 Folder TreeH TreeD TreeD TreeH File TPC.Digits.root Event #1 Event #2 Root dir Object ITS.Tracks.root TPC.RecPoints.root ITS.Hits.root TPC.RecPoints.root ITS.Digits.root TPC.Tracks.root galice.root RunLoader TreeE Tree Nuovo I/O IL CALCOLO NEL 2004 Piotr Skowronski

  11. Stato di AliRoot • La versione di produzione e` la v4-01-Release (del 24/2/2004) • “clean-up” del codice & notevole riduzione delle violazioni alle coding conventions • RAW data format per i digits e` disponibile per TPC e ITS • Usa Root v3-10-02 e Geant3 v0-6 (Geant3 + Geometrical Modeller ) • Simulazione (dato un Config.C) effettuata attraverso una classe apposita • AliSimulation sim; • Sim.Run(# of events); • Anche la ricostruzione (nel barrel) e` effettuata attraverso una classe dedicata: • AliReconstruction rec; • Rec.Run(); “one go” per tutti i rivelatori IL CALCOLO NEL 2004

  12. Digitizzazione e ricostruzione • Summable digits e digits  OK • Il merging e` gestito dalla classe AliSimulation • E` stata introdotta (Y. Belikov) una nuova classe ESD (Event Summary Data) per l’analisi. Contiene, oltre al resto: • La posizione del vertice primario misurata con i 2 piani di rivelatori a pixel dell’ITS • Tracce ricostruite nel barrel: (TPC+ITS), ITS stand-alone (versione V2), TRD, TOF. IL CALCOLO NEL 2004

  13. Event Summary Data (ESD) • La classe AliESD e` essenzialmente un container per i dati  Non ci sono funzioni per l’analisi • E` il risultato della ricostruzione condotta sistematicamente attraverso l’esecuzioni di job batch/Grid • Contiene tutte leinformazioni per procedere con l’analisi • Durante la ricostruzione puo` essere utilizzata per scambiare informazioni tra diverse fasi della ricostruzione stessa. IL CALCOLO NEL 2004

  14. Event Summary Data (ESD) All’ESD attualmente contribuiscono i rivelatori: ITS, TPC, TRD, TOF, PHOS and MUON. TPC tracker TRD tracker ITS tracker ESD MUON ITS stand-alone Vertexer PHOS TOF File La classe ESD e` sufficiente per i seguenti canali di fisica: stranezza, charm, HBT, jets . IL CALCOLO NEL 2004

  15. Class AliESD : //run number, event number //trigger info //primary vertex (AliESDVertex) … //array of ESD tracks //array of kinks //array of V0s //array of cascades //array of calorimeter tracks //array of MUON tracks … //and all the relations //between the above Event Summary Data in ALIROOT Classi legate al ESD AliESD, AliESDtrack, AliESDv0, AliESDcascade, AliCaloTrack, AliMUONtrack, AliESDVertex Class AliESDtrack : //reconstruction status flags … //length, time, combined PID … //”outer” track params //”inner” track params //”running”/final track params … //for all the barrel detectors, //detector related info (chi2, num.of clusters, dE/dx…) IL CALCOLO NEL 2004

  16. Vertexers La struttura dei vertexer e degli oggetti “Vertex” e` stata riconfigurata nel febbraio 2004 AliVertexer AliESDVertex STEER directory AliITSVertexer ITS directory AliITSVertexerIons AliITSVertexerZ AliITSVertexerFast AliITSVertexerTracks Pb-Pb  3-D info for central events p-p and peripheral events NEW code Just a gaussian smearing of the generated vertex High precision vertexer with rec. tracks (pp  D0) IL CALCOLO NEL 2004

  17. New Z vertexer 5902 pp events 5363 events with found vertex (~91%) • Optimization of speed • It can be used also for p-A and Pb-Pb events IL CALCOLO NEL 2004

  18. PROGETTI LEGATI ALLE GRID • EDG (European Data Grid) e` terminato con il 2003. • La review finale si e` tenuta al Cern in febbraio • La demo finale per HEP applications e` stata fatta da ALICE. In particolare da R. Barbera e P.G. Cerello. • Per quanto il risultato della review sia stato buono, i test con il software di ALICE non sono del tutto positivi • La produzione HBT iniziata nel marzo 2003 si e’ conclusa a giugno con soli 450 eventi prodotti (su 5000 previsti) • La versione EDG-2 era sensibilmente migliore ma e` arrivata tardi  il testimone e` passato a LCG IL CALCOLO NEL 2004

  19. LCG (1) • LCG = LHCComputing Grid • Progetto nato al Cern (con l’appoggio degli spokesman delle collaborazioni) • prepara l’infrastruttura comune del sistema di calcolo per gli esperimenti ad LHC • 2 fasi • 2002-2005 prototipo di testbed di produzione • 2006-2008 costruzione del sistema di calcolo per LHC • PRIMO OBIETTIVO: fornire strutture e middleware per i data challenge del 2004 IL CALCOLO NEL 2004

  20. LCG (2) • Le componenti americane di Atlas e CMS hanno dichiarato di non voler registrare le loro risorse sotto EDG • La tabella di marcia per le release del software non e` stata rispettata • La versione LCG-2 (la prima che dovrebbe fornire tutti i servizi per il data challenge di Alice) e` stata rilasciata nel 2004 • Come conseguenza il data challenge di ALICE e` slittato di oltre un mese • La versione rilasciata ha ancora notevoli limitazioni, specialmente per quanto concerne la gestione dello storage • I problemi di LCG sono preoccupanti e potrebbero avere ripercussioni sulla struttura del progetto  stretto monitoring della situazione da parte dei vertici dell’INFN IL CALCOLO NEL 2004

  21. LCG, AliEn e il Physics Data Challenge • Il P.D.C. verra` effettuato usando AliEn come strumento di produzione • AliEn sara’ usato anche come “provider” di servizi di Grid per le risorse di calcolo non registrate sotto LCG (e.g. farm di Catania, una farm di Torino) • AliEn e` stato interfacciato con LCG (S. Bagnasco -prima milestone per il 2004 – raggiunta) • Si useranno le risorse LCG disponibili (1 farm a Torino – parte delle risorse del Tier-1) • Caveat: con LCG si usa come S.E. Castor@Cern • I test di pre-produzione sono in corso • Start del data challenge: imminente IL CALCOLO NEL 2004

  22. I “TIER” di ALICE in Italia TRIESTE TORINO PADOVA BOLOGNA CNAF TIER-1 ROMA BARI TIER-2 SALERNO CAGLIARI TIER-3 CATANIA IL CALCOLO NEL 2004

  23. Tier3 • Gran parte delle simulazioni necessarie per lo sviluppo dei detector e` svolta localmente nei Tier3 (produzioni non centralizzate) • Farm di PC dislocate nelle sedi. Generalmente (ma non sempre) dedicate all’esperimento • Processori Intel • OS: Linux • Di solito gestite da persone di Alice • In genere, le scelte tecniche adottate nei tier3 sono le medesime adottate nei centri piu` grandi IL CALCOLO NEL 2004

  24. Livelli 1 e 2 Storage su disco TORINO • TIER1: • Offre elevata capacita` di calcolo on demand • Offre robotica per lo storage • Connessione ad alta velocita` con il Tier-0 al CERN CPU CNAF TAPE LIBRARY 155 con 70 Mbps garantiti CPU • TIER2: • Offrono buona capacita` di calcolo dedicata (o con alta priorita`) all’esperimento • Storage su disco • Connessione ad alta velocita` con il Tier 1 34 Mbps 155 con 70 Mbps garantiti – da aprile CATANIA IL CALCOLO NEL 2004 Storage su disco CPU

  25. Tier 1 • Risorsa INFN nata come centro regionale italiano per LHC + Virgo • In realta` e` qualcosa di piu`: • il Cnaf e` GOC (Grid Operations Centre) per tutti i progetti Grid-related a cui partecipa l’Infn (EDG, DataTag, Firb, LCG, EGEE) • Offre servizi di calcolo ad altri esperimenti: BaBar, CDF, AMS … • Personale Tier-1 dedicato ad ALICE (1 fte) • Contatti day-by-day gestiti dai colleghi di Alice-Bologna (M.Luvisetto) IL CALCOLO NEL 2004

  26. Management e Controllo • Comitato dei Referee: (F. Ferroni, M. Sozzi, M. Taiuti, P. Lubrano, A. Marini, G. Salina) • Comitato di Gestione: • Svolge il ruolo di gestione per l’annuale programmazione dell’allocazione delle risorse e delle probelmatiche di gestione. • Rappresentanti degli Esperimenti (M.Masera per Alice). • Comitato Tecnico: • Coordina gli aspetti tecnici degli esperimenti con lo staff del Tier1 • Rappresentanti Tecnici degli Esperimenti (R.Barbera e M.Luvisetto per ALICE). • Responsabile del Progetto e Tier1-staff. IL CALCOLO NEL 2004

  27. Infrastrutture • E` un progetto importante che e` gia` operativo e sta passando alla nuova sede (cfr. foto slide successive) • Nuova Sala Macchine da 1000 mq. • Gruppo Elettrogeno 1250 KVA ed UPS 800 KVA. • Gruppo Frigorifero 550 KW e Sistema di Condizionamento con: Unità di Trattamento Aria (Temperatura + Umidità) da 110 KW e Unità Locali. • Sistema di alimentazione via Blindo-sbarre con corrente trifase ed alimentatori/sezionatori nei Racks. • Sistema rivelazione incendi e spegnimento (gas FM200). • Trasmissione Dati completata con cablatura interna (UTP e FO) ed esterna (FO Mono e Multi-modo); in corso di completamento l’attestazione GARR (è realizzata temporaneamente con delle FO fra le due sale macchine). • 60 Racks: 35 con power switch a controllo remoto dell’accensione e spegnimento. • Consolle remota con apparati di switch KVM (tastiera, Video, Mouse) analogici e digitali (via IP) in uso. IL CALCOLO NEL 2004

  28. Gruppo Elettrogeno IL CALCOLO NEL 2004

  29. UPS IL CALCOLO NEL 2004

  30. Unità Trattamento Aria IL CALCOLO NEL 2004

  31. Gruppo Frigo IL CALCOLO NEL 2004

  32. Il Tier1 multiutenza • Fino al 2003 venivano assegnate le risorse in maniera statica per periodi di tempo definiti. Questo non ottimizzava l’uso delle risorse, nonostante i tempi di passaggio da una configurazione ad un’altra fossero brevi (poche ore). • Nella attuale fase, viene assegnato in maniera statica solo un massimo del 50% delle risorse e le altre devono essere accedute dinamicamente sulla base delle richieste in coda (PBS) con opportune priorità. • GRID permette(ra`) un accesso trasparente ad entrambe le tipologie di risorse. IL CALCOLO NEL 2004

  33. Risorse HW attuali IL CALCOLO NEL 2004

  34. Libreria Nastri L5500 Equipaggiata con 6 drive LTO-2 500 cassette (altre 800 in arrivo) IL CALCOLO NEL 2004

  35. Farm 320 CPU - LCG Un rack e` in questo momento allocato ad ALICE per il Data Challenge IL CALCOLO NEL 2004

  36. FARM di Processori • 1U dual CPU Pentium III e 4 • 800 MHz –3GHz/CPU • 2 disks 18-60GB/Node • 512MB – 2GB/Node • 1 or 2 FE + 2GE Switches • Singola console TFT via KVM IL CALCOLO NEL 2004

  37. Architetture Storage • L’uso combinato di dischi in tecnologia IDE/SATA con Controller RAID 5 in Fibre Channel è attualmente la nostra scelta primaria. • Aspetti rilevanti sono la gestibilità di sistemi da espandere fino a centinaia di TB che comportano l’uso di migliaia di dischi (1 PB = 4000 dischi 250 GB). • In questi casi anche un MTBF di 0.2Mh x 1000 dischi risulta in un failure rate di circa un disco a settimana. • Avere dischi di Hot Spare riduce i rischi di failures combinate di due o più dischi. • Accesso allo storage di massa attraverso il sistema CASTOR IL CALCOLO NEL 2004

  38. CASTOR al CNAF STK L5500 ACSLS Robot access CASTOR LAN Fibre Channel 6 drive LTO 2 Staging Disk = 10-20% Capacità Libreria IL CALCOLO NEL 2004

  39. Accesso al GARR del CNAF 100 Mbps di Banda Garantita su 1 Gbps di Banda di Accesso Settimanale (media su 30 minuti) IL CALCOLO NEL 2004

  40. I Tier-2 • Risorse in gran parte finanziate dalla CSNIII per ALICE (una parte del centro di Torino e` del progetto speciale INFN/Grid) • Storage su disco: • accesso veloce per l’analisi • I file prodotti nei Tier-2 vengono replicati nel Tier-1 di riferimento  MSS via CASTOR • Uso attraverso: • AliEn • LCG (da sperimentare nel DCIII) • accesso diretto via queue manager (open PBS) • Next slide: a titolo di esempio  schema farm Torino. La farm di Catania e` di concezione simile IL CALCOLO NEL 2004

  41. Farm di ALICE a Torino / 1 server1 CPU 2 proc PIII e Xeon (da 800 MHz a 3GHz) ~3 TB tape library 2.5 TB 1 2 server2 100 Mbps 3 0.95 TB 1 Gbps 4 Switch 5 6 serverLCG ........ 2.6 TB 63(*) Switch NAS 6.5 TB Rete esterna (70 Mb/s) Finanziato dalla CSNIII (Server 2 e 6 biprocessori finanziati con COFIN 2000) (*) 14 nodi sono da installare – consegna imminente. Sono incluse risorse MIUR

  42. Farm di ALICE a Torino / 2 • Farm CSNIII gestita da membri di Alice (M. Sitta) • Soluzione H/W: • i 10 nodi piu` vecchi (quarto anno) sono PC tower • gli altri sono biprocessori rack mountable 1U • gli ultimi 14 (da installare) acquistati con fondi MIUR sono IBM blade server  14 biproc in 7U • Storage: • 1 server con dischi SCSI in RAID5 in sostituzione con un server IDE+RAID5 • 1 NAS Procom con dischi Fiber Channel • Sistema operativo: Linux Red Hat 8 (il s/w di Alice in realta` non pone alcun requisito sul sistema operativo) • I nodi sono su una rete privata IL CALCOLO NEL 2004

  43. Farm di ALICE a Torino / 2 • La farm costituisce un computing element e storage element di AliEn • Sistema di gestione delle code: open PBS • ROOT e AliRoot accessibili da tutti i nodi • Gestione della tape library: • attraverso CASTOR (usata per test e backup) • Implementazione DB nastri attraverso Oracle • Farm LCG gestita da personale afferente al progetto speciale (L.Gaido, S.Lusso) • In programma: “doppia” registrazione dei W.N. sia sotto LCG che sotto AliEn IL CALCOLO NEL 2004

  44. Necessita` per la WAN • Le connessioni dei due tier-2 con il CNAF dovrebbero essere sufficienti per il data challenge del 2004 • Il data challenge fornira` un’occasione per valutare le necessita` di banda delle altre sedi • Riteniamo importante potere usufruire di bandwidth on demand • Il GARR ha seguito con interesse e disponibilita` i nostri test di stress della rete condotti nel 2003 • Con la fase 2 di Garr-G quest’anno, le sedi tier-2 avranno collegamenti con il Garr di 2.5 Gps  possibilita` tecnica di aumentare la banda se necessario IL CALCOLO NEL 2004

  45. Conclusioni • C’e` un ritardo di oltre 1 mese per il P.D.C. in gran parte dovuto al ritardo di LCG • P.D.C via Alien e LCG: • al CNAF • a Catania e Torino • Le attivita` legate alla Grid in Alice sono prevalentemente italiane • Lo stato di AliRoot e` piuttosto soddisfacente: • In generale l’attenzione, anche della componente italiana, e` rivolta prevalentemente alla ricostruzione e analisi piuttosto che al core offline IL CALCOLO NEL 2004

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