大型强子对撞机的模块化数据中心

在过去的二十年中,数据中心在雨后像蘑菇一样出现,这是可以理解的。 除定量指标外,定性指标也在不断发展-新形式,新方法来构建环境。 这些创新之一已成为模块化数据中心。 军方第一次能够基于标准化容器评估解决方案的有效性,正是他们率先使用了基于模块化的数据中心。 随着每天生成的信息量的不断增加,计算能力的快速部署以及在地球最偏远的角落存储数据的能力已成为世界上军队的灵丹妙药。 多亏了Sun Microsystems,在2006年,模块化数据中心才向民用用户提供。 但似乎,谁会收购它们? 在IT市场参与者为获得较高的硬件性能而进行的激烈竞争的情况下,数据中心模块化的优势(在大多数平民生活中)被这种模块化带来的诸多弊端无情地消除了。 但是,随着时间的流逝,在这个话题上并不是所有事情都那么清晰,产品已经找到了消费者。 这些消费者,无论多么令人惊讶,都是CERN。 该组织的想法是大型强子对撞机,上面堆满了几个新的模块化数据中心。 一个非常奇怪的决定? 这不仅会进一步讨论。




容器-一切巧妙的方法都很简单!

据了解,这一想法是军方首次使用容器实现的,即用服务器机架填充金属框架,将冷却系统集成到其中,这是现成的解决方案。 但是随着这种数据容器的所有功利主义,出现了灵活性和填充功能有效性的问题。 安装多少标准硬件与执行的任务相对应,因为那里的服务器机架的个性化积压非常有限。 一方面,容器形式因素不允许网络管理员从字面上和形象上在其中进行部署。 另一方面,用功能更强大的填充物代替填充物会损坏辅助容器系统:能量供应,冷却。 即使具有通过输送另一个容器的方法来容易地增加其服务器结构的能力的能力,也不能以任何方式解决增加模块中的特定机架的效率的问题,并且这极大地限制了该设计的范围。



欧洲核子研究组织选择模块化数据中心

“到2019年底,我们计划安装两个新的数据中心,每个数据中心将专门为其自己的LHC检测器服务。 与LHCb实验相关的检测器将被授予六个模块; ALISA实验检测器将为四个容器的数据中心提供服务。 这些探测器的现代化导致了对现有基础设施的扩展需求。 CERN项目之一的副主任Niko Neufeld说,升级后,探测器产生的数据量将大大增加。



大型强子对撞机(LHC)是欧洲核子研究组织(CERN)主持的一个大型项目,位于西欧心脏地带约100米深处,位于两个国家(法国和瑞士)的领土上。 直径为8.5公里,长度约为27公里的LHC因其远离文明而很难受到指责。 该项目本质上是现代科学的核心,是其基本组成部分的引擎。 此外,为大型强子对撞机服务的现有IT基础架构符合所有现代标准,包括将数据中心和光纤骨干网与全世界结合在一起的所有标准。 欧洲核子研究组织(CERN)的欧洲核科学家决定通过模块化数据中心提高IT基础架构容量的意义何在?

目前,多达5个数据中心直接满足了对撞机的需求。 其中,四个分别分配给每个主要实验的四个主要传感器:ATLAS,CMS,ALISA和LHCb。 第五个数据中心是最大的-它是处理和存储从大型强子对撞机整个科学综合体收集的数据的中央枢纽。



“目前,服务于LHCb实验的中央探测器以1 MHz的频率记录其中发生的事件,现代化之后,固定频率将增加40倍,并想象每秒40,000,000条记录,” Nico继续说道。

新时代需要新设备也就不足为奇了。 数据流的增加是一个普遍的趋势,网络基础设施的现代化不足为奇,但是为什么要使用模块化数据中心呢? 答案很快就到了。

“这是净节省。 检测器的详细信息是数据生成的短期体积突发。 这些突发产生的数据量非常准确,因此我们确切地知道需要多少磁盘空间用于数据存储,并且该量在实验的极端阶段才有意义。 此外,通过将服务器模块放置在尽可能靠近传感器的位置,我们减少了在短时间内传输30 PB数据所需的光纤通信的长度,铺设此类通信的成本非常可观。 “-Nico解释说。

根据欧洲核子研究组织(CERN)员工概述的计划,选择基础架构的情况开始变得更加清晰。 LHC传感器产生的巨大数据流将在最短的时间内到达主要数据处理和存储中心,此后,等待传感器的下一次启动,收集的信息将逐渐流向中央数据中心,而不会导致现有网络基础设施超载。

希格斯之后的生活



实际上,所有这些巨石结构LHC都是为了揭示/反驳希格斯玻色子的存在而创建的。 2013年,发现了间接存在的迹象,并解决了最初的问题。 CERN员工需要对撞机停机一年半才能对现有探测器进行现代化改造,这可以解决已经存在的新问题。 然而,自新发射之日起至今还不到三年,而LHC预计将进行另一次现代化改造时,对撞机的关闭应持续到2019年至2021年。

正如我们在这里看到的那样,情况是,用沉重,固定的基础结构来负担项目负担是没有道理的,因为在短暂收集统计数据之后,它很有可能会消失。 如实践所示,新项目仍将需要新的基础架构和其他设备。 现在安装的模块总是可以轻松地移动到另一个更合理使用的位置。

“现在,LHDb项目中的传感器由直接位于地下的服务器进行维护。 Niko说:“有两个因素阻止了我们对该站点进行现代化改造:地牢限制的空间以及无法有效冷却服务器机房的能力所导致的问题。”



由科学中心的一名员工提到的现有服务器机房位于100米深处,在服务器达到峰值负载时,它们产生的热量使将加热的冷却剂输送到地表的需求成为可能,该冷却剂可以将多余的热量传递到大气中,然后返回到底部。

显然,冷却模块中服务器的成本很高。 考虑到高山山麓的凉爽气候,PUE-冷却系统的效率系数将小于1.1(服务器设备消耗的能量只有10%用于冷却)。

在2019年3月之前,所有十个模块都必须取代其设计位置。 在年底之前,只有在基础设施正常运行之后,光纤线路才会被带到数据中心。 但是,她将能够在三年后证明自己的经商能力。 现代化之后,计划在2021年首次发射更大的强子对撞机。

“但是,关于我们的新数据中心,最不寻常的是,我们不会为其提供备份功能。 Nico Newfield总结说,在科学中心的6年工作中,我们从未遇到过紧急停电的情况。



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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN435950/


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