在CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，在CMS粒子探測(cè)器超過(guò)8000萬(wàn)個(gè)探測(cè)通道的一秒鐘之內(nèi)，發(fā)生了多達(dá)4000萬(wàn)個(gè)粒子碰撞。這些沖突即使在計(jì)算機(jī)將其傳送給最有意義的數(shù)據(jù)之后，仍會(huì)產(chǎn)生巨大的數(shù)字足跡。檢索信息的簡(jiǎn)單動(dòng)作可能意味著應(yīng)對(duì)瓶頸。

存儲(chǔ)大量LHC數(shù)據(jù)的美國(guó)能源部費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的CMS物理學(xué)家現(xiàn)在正在嘗試使用NVMe或非易失性存儲(chǔ)表達(dá)固態(tài)技術(shù)，以確定何時(shí)訪問(wèn)存儲(chǔ)文件的最佳方法。科學(xué)家需要檢索它們進(jìn)行分析。

太字節(jié)的麻煩

歐洲核子研究中心(CMS)的CMS實(shí)驗(yàn)結(jié)果有可能幫助解答物理學(xué)中一些最大的開(kāi)放性問(wèn)題，例如，為什么宇宙中物質(zhì)多于反物質(zhì)，以及物理量是否超過(guò)三個(gè)。

但是，在科學(xué)家們回答這些問(wèn)題之前，他們需要訪問(wèn)由CMS檢測(cè)器記錄的碰撞數(shù)據(jù)，其中大部分是在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室制造的。數(shù)據(jù)訪問(wèn)絕非易事。如果不進(jìn)行在線數(shù)據(jù)修剪，LHC每秒將產(chǎn)生40 TB的數(shù)據(jù)，足以填充80臺(tái)普通筆記本電腦的硬盤(pán)。自動(dòng)選擇過(guò)程僅保留重要的，有趣的碰撞，將已保存事件的數(shù)量從每秒4000萬(wàn)個(gè)減少到僅1000個(gè)。

費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Bo Jayatilaka表示：“我們只關(guān)注這些碰撞的一小部分，因此我們有一系列選擇標(biāo)準(zhǔn)，這些選擇標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)時(shí)確定哪些碰撞要保留，哪些碰撞可以實(shí)時(shí)丟棄。”

即使進(jìn)行選擇性修剪，每年僅來(lái)自CMS檢測(cè)器的數(shù)萬(wàn)兆字節(jié)的數(shù)據(jù)也必須存儲(chǔ)。不僅如此，而且為了確保不會(huì)丟失或破壞任何信息，必須保存每個(gè)文件的兩個(gè)副本。一份副本完整存儲(chǔ)在CERN，而另一份副本則分布在世界各地的合作機(jī)構(gòu)之間。Fermilab是美國(guó)用于CMS實(shí)驗(yàn)的主要指定存儲(chǔ)設(shè)備，大約40%的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在磁帶上。

固態(tài)解決方案

費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的費(fèi)曼計(jì)算中心提供了三個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)，其中裝有成排的磁帶，用于存儲(chǔ)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室自己的實(shí)驗(yàn)以及CMS的數(shù)據(jù)。如果您要合并費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的所有磁帶存儲(chǔ)容量，則大約可以存儲(chǔ)相當(dāng)于13,000年的高清電視畫(huà)面。

Jayatilaka說(shuō)：“我們的機(jī)架上裝有服務(wù)器，這些服務(wù)器上都裝有硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，它們是科學(xué)家實(shí)際上在讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的主要存儲(chǔ)介質(zhì)。”

但是，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(在過(guò)去的60年中一直用作計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備)在給定時(shí)間內(nèi)可以加載到應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)量有限。這是因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)從旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)中檢索數(shù)據(jù)來(lái)加載數(shù)據(jù)，這是該信息的唯一訪問(wèn)點(diǎn)?？茖W(xué)家們正在研究實(shí)施新型技術(shù)的方法，以幫助加快這一過(guò)程。

為此，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室最近在其Feynman計(jì)算中心安裝了一個(gè)裝有固態(tài)NVMe驅(qū)動(dòng)器的服務(wù)器機(jī)架，以加快粒子物理分析的速度。