高能物理网格门户的设计与实现

　　目前,国际上一些著名的高能物理研究机构都在建设新的更强大的粒子加速器对撞机装备,以便进一步探索微观世界。这些实验所需要的计算能力和数据存储能力都是空前的,科学家们迫切需要提高数据密集型计算的能力,缩短从大量原始数据中提取极稀少的有用物理现象数据的时间,进一步缩短完成高层信息处理的时间。由欧洲核子研究中心(CERN)所组织开发和架构的LCG网格系统就是针对这种需求进行设计和实现的[1],其目的就是要建立一种有效的数据管理体系结构,并将众多超级计算机的数值计算能力、数据处理及发布能力有机结合起来,解决高能物理实验这样的世界性合作的、数据量极大的科学工程计算问题。中国科学院高能物理研究所在参与LCG(LHCComputing Grid)网格系统的基础上,部署了国内的高能物理网格计算环境,建立了中国区域数据中心。利用这一环境,我国的高能物理学家将与欧洲核子研究中心(CERN)在大型强子对撞机(LHC)物理实验等方面展开富有成的合作,同时利用它来开展北京谱仪实验、羊八井宇宙线观测等实验。

　　为了使高能物理实验用户更好地访问LCG网格系统,使用网格系统中的资源,我们设计和开发了高能物理网格门户(HEP GridPortal),相信随着LCG网格应用的不断发展利用高能物理网格门户作为网格资源的接入方式将会得到更普遍的应用,为物理科学家提供最大的便利。本文对高能物理网格应用门户系统做了阐述。在这篇论文中,我们首先介绍了高能物理网格门户后面提供网格服务的网格中间件,即LCG网格的系统结构,然后描述了高能物理网格门户的结构设计和方法以及其所实现的功能。

　　1　LCG网格系统结构

　　高能物理网格采用的是LCG网格中间件,其目的就是要建立一种有效的数据管理体系结构,并将众多超级计算机的数值计算能力、数据处理及发布能力有机结合起来,实现大范围的合作,完成极大数据量的科学工程计算。LCG网格系统如图1所示:

　　用户接口UI:该模块作为访问LCG网格的初始点,LCG用户在此具有个人账号和用户证书,可以得到认证和授权以使用LCG网格资源,使用LCG提供的命令来访问网格资源;资源代理RB:负责将作业与资源、系统策略相比较,并以一定的格式将作业发送到计算单元;

　　计算单元CE:计算单元CE被定义成网格批处理队列。一个CE是一个扮演着网格入口(grid gate,GG)的节点。GG运行着Globus的gatekeeper、Globus GRAM、一个本地资源管理系统(Local Resource Management System,LRMS)的主控(master)服务器以及一个本地Logging和Bookkeeping服务器。在LCG里,LRMS支持的类型有PBS、LSF和Condor。GG负责接收作业,并把这些作业分发到WN上运行。GG提供了一个对它管理的计算资源的统一的接口;