La computación grid ha resultado esencial para analizar los resultados de los experimentos ATLAS y CMS del CERN, que este mes ha anunciado el posible descubrimiento del bosón de Higgs. Entre las instituciones europeas que colaboran en la gestión y análisis de la ingente cantidad de datos que está detrás del hallazgo figura el Centro de Supercomputación de Galicia.
El análisis de los resultados sobre la nueva partícula descubierta recientemente en el CERN ha sido posible gracias al desarrollo de una nueva tecnología denominada grid, que ha permitido la creación de una infraestructura de computación distribuida. En la actualidad cuenta con más 300.000 núcleos de computación repartidos en 300 instituciones de más de 40 países.
En concreto la Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) es la infraestructura grid creada para distribuir, almacenar y analizar los datos extraídos de los experimentos del LHC del CERN. Entre los diversos software que ha utilizado este centro internacional figura uno desarrollado por el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA).
El CESGA se ocupa, junto con otras instituciones, de garantizar la disponibilidad de la infraestructura grid utilizada para realizar las simulaciones. También desarrolla y gestiona los portales de métricas y contabilidad para el seguimiento de la mayor infraestructura de cómputo distribuido del mundo, EGI, proporcionando a miles de científicos la capacidad de computación necesaria para abordar grandes retos como la búsqueda del Bosón de Higgs.
La experiencia del centro de computación gallego (Consellería de Economía e Industria de la Xunta de Galicia-CSIC) en esta tecnología viene de su participación en iniciativas grid europeas, desarrollando y verificando software para Enabling Grid for E-Science (EGEE) –ahora convertida en European Grid Iniciative (EGI)–, para E-science grid facility for Europe and Latin America (EELA), European Middleware Initiative (EMI), Crossgrid e Int.eu.grid.
El CESGA es responsable de la monitorización del Centro de Operaciones de IBERGRID, junto con el Instituto de Física de Cantabria (IFCA) y con el Laboratorio de Instrumentaçao e Física Experimental de Partículas de Lisboa, LIP. Su misión es la de coordinar las operaciones en la infraestructura grid de España y Portugal y vigilar el correcto funcionamiento de los centros de computación de la Península que participan en los experimentos del LHC del CERN.
Tras este gran acelerador de partículas existe una colaboración en la que participan más de 8.000 científicos de 347 instituciones procedentes de más de 40 países trabajando en distintas Organizaciones Virtuales (VO).
El procesamiento de los datos relativos a la VO ATLAS (uno de los experimentos responsables de la detección del bosón de Higgs) ha requerido 10.234.519.228 horas de cómputo sobre la infraestructura grid Europea de la que el CESGA forma parte. El segundo experimento responsable del descubrimiento, la VO CMS ha procesado datos que han requerido 3.766.770.932 horas de cómputo usando esta misma infraestructura.
El correcto desarrollo del proyecto de computación grid europeo necesita de una gestión constante, no sólo de la infraestructura, sino también del capital humano. Asímismo, ciertos objetivos son fijados para cada período del proyecto, con el fin de promover el crecimiento y desarrollo del grid. Para ello, se han establecido un conjunto de métricas que deben ser recogidas por cada tarea del proyecto periódicamente, tanto a nivel global como para cada federación o país.
CESGA ha desarrollado un portal de métricas para EGI, que no sólo permite la recogida de dichas métricas por los responsables nacionales y de proyecto, sino que es capaz de ofrecer estimaciones para muchas de ellas. El portal recoge de forma automática información de distintas fuentes y genera las correspondientes métricas.
También permite medir de forma objetiva el progreso del proyecto y seguir su evolución de forma sencilla y sobre la base de datos actualizados, posibilitando la generación inmediata de informes.
CESGA desarrolla y mantiene desde 2006 el ‘portal de contabilidad’ que permite mostrar y analizar el consumo de procesadores, número de trabajos y eficiencia, entre otras medidas, asociadas con el uso de los supercomputadores del grid. También permite generar estadísticas de consumo de recursos (por experimento, fecha, investigador, institución, etc..), y la emisión de informes, entre ellos los asociados a los compromisos de uso de múltiples federaciones a proyectos específicos como ATLAS.
Adicionalmente, el CESGA a través de su participación en el proyecto EMI, en colaboración con el LIP y el IFCA realizó la integración del middleware de EMI con GridEngine, el sistema de colas utilizado en gran parte de los superordenadores europeos, incluído el propio CESGA.
GridEngine cuenta con avanzadas funcionalidades en materia de computación distribuida, de gran utilidad a los centros que participan en el grid, y que ahora tienen la opción de elegir este sistema de colas, además de las soluciones Torque o LSF, así como beneficiarse del soporte y asistencia otorgados por EMI para los usuarios de su middleware.
Hasta que en el próximo mes de diciembre se presenten los análisis definitivos de los experimentos de ATLAS y CMS, este grid soportará un tráfico de más de un millón trabajos de cómputo al día. Los investigadores tienen acceso a los recursos computacionales necesarios para entender el diluvio de datos extraídos de sensores instalados en el gran colisionador de hadrones (LHC) que se utilizan para la realización de los experimentos en el CERN.
Por otra parte, en su calidad de miembro de EGI, el CESGA forma parte del LCG, del que es Tier 1 en España el Port d’Informació Científica (PIC) de Barcelona, y que coordina la participación de los Tier 2 en otras siete instituciones científicas del país, entre ellas, el Laboratorio de Altas Energías de la Universidad de Santiago de Compostela. Además el CESGA ha puesto recursos de computación a disposición de los cuatro experimentos principales del LHC: ATLAS, CMS, ALICE y LCHb.
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