n°33
Mars
2016
Le redémarrage du LHC et la Grille de calcul

L’année 2015 a été remarquable pour le LHC. Après un arrêt de presque deux ans, le LHC a finalement atteint son énergie nominale de 13 TeV, quasiment le double de l’énergie initiale. Le Run-2, qui s’étendra jusqu’en 2018, permettra de mesurer les propriétés du boson de Higgs découvert au cours du Run-1 (2010-2013) et pourrait également fournir des signatures de physique au-delà du Modèle Standard. Le redémarrage a présenté de nombreux défis, notamment le passage à des faisceaux de plus haute intensité et avec un espacement plus court entre les paquets de protons (25ns). Malgré un démarrage assez lent, lié au recommissioning de la machine, le LHC a pu délivrer 4 fb-1 de données, essentiellement en deux mois de fonctionnement, ce qui correspond à environ 20% de la statistique accumulée au cours du Run-1. Ces données ont néanmoins suffi à ATLAS et CMS pour observer un possible indice de nouvelle physique, sous la forme d’une résonance potentielle autour de 750 GeV dans le spectre de masse diphotons. En plus des collisions de protons, le LHC a également fourni des collisions d’ions plomb, à une énergie supérieure à celle du Run-1.

Le calcul a été un élément clé du redémarrage réussi du LHC. Pour gérer un volume de données toujours plus grand, de nombreuses améliorations ont été apportées, et ceci dans plusieurs domaines.

Côté CMS, un nouveau format de données hautement compressé a été mis en place (miniAOD). L’architecture du software est maintenant totalement parallélisée (multithreading) pour tirer parti du processing multicœur. Les données de n’importe quel site peuvent être accédées via le réseau grâce à l’infrastructure AAA (Any data, Anytime, Anywhere), ce qui rend l’accès aux données plus flexible et plus robuste. Enfin, un nouvel outil a été mis en place pour distribuer de façon dynamique les datasets aux sites, en fonction de leur popularité.

ATLAS a également préparé le Run-2 en renforçant l’existant, tout en mettant à jour les systèmes critiques, comme la gestion des jobs de production et d’analyse, ainsi que le système qui gère les données. La chaîne d’analyse a été centralisée au maximum, optimisant ainsi les ressources de calcul et de stockage, et facilitant le travail des physiciens. Face à l’augmentation de la mémoire nécessaire aux jobs de production, due à l’accroissement de la luminosité et de l’empilement, ATLAS utilise la parallélisation des événements afin de réduire l’empreinte mémoire des jobs de production à 2GB par cœur. Pour optimiser les capacités de stockage, le recours à l’archivage sur bande s’est considérablement accru. De plus, chaque type de données a une durée de vie bien définie, autorisant une destruction régulière des vieux fichiers (5PB par semaine). Enfin, les performances toujours croissantes du réseau permettent un placement plus judicieux sur les différents sites avec des transferts important (100 Gb/s, 20 millions de fichiers transférés par semaine), et rendent possible l’accès distant aux données des jobs d’analyse, comme pour CMS.

La contribution française pour CMS et ATLAS est excellente, fournissant environ 10% des ressources totales.

Le Run-2 va permettre, en accumulant environ 100 fb-1, d’explorer des régions de masse toujours plus haute. Le Run-3 prévu à l’horizon 2021 avec une augmentation sensible de la luminosité du LHC nécessitera une évolution significative des modèles de calcul. Pour réduire encore davantage l’empreinte mémoire des jobs de production, citons le recours généralisé au parallélisme au niveau des algorithmes (multithreading). De même, l’utilisation de ressources "opportunistes", à priori non destinées au calcul LHC, deviendra plus conséquente qu’au Run-2. Enfin, par souci de simplification et d’optimisation, une réflexion sur l’évolution des sites, de leurs fonctions et ressources, est en cours, aussi bien au sein des expériences que de WLCG.

Luc Poggioli (Calcul ATLAS France) et Matthew Nguyen (Calcul CMS France)

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