Проекты XXI века

Главная задача Лаборатории информационных технологий - обеспечить современными телекоммуникационными, сетевыми и информационно-вычислительными средствами теоретические и экспериментальные исследования, проводимые странами-участницами ОИЯИ как на базе Института, так и в других научных центрах. Для успешного выполнения этой задачи необходимы скоростные телекоммуникационные каналы связи; скоростная, надежно защищенная локальная вычислительная сеть; распределенная высокопроизводительная вычислительная инфраструктура и средства массовой памяти; развитая информационная, алгоритмическая и программная поддержка научно-производственной деятельности Института; GRID-сегмент ОИЯИ, включенный в европейскую и мировую GRID-структуры.

На 93-й сессии Ученого совета ОИЯИ директором Лаборатории информационных технологий был избран доктор физико-математических наук Виктор Владимирович Иванов. Наш корреспондент Галина Мялковская обратилась к новому директору с просьбой прокомментировать основные направления деятельности лаборатории, ее планы и перспективы.

Существующая пропускная способность внешних коммуникационных каналов сегодня не удовлетворяет насущным требованиям Института. Особая озабоченность связана с участием ОИЯИ в проведении экспериментов в CERN, DESY, FNAL, BNL и других центрах, а также с подготовкой экспериментов на LHC в CERN. В этой связи необходимо обеспечить ОИЯИ и страны-участницы скоростными телекоммуникационными каналами связи.

Программа развития внешних телекоммуникационных каналов ОИЯИ включает несколько направлений. Прежде всего, организация скоростного канала ОИЯИ - Москва. Работы будут проводиться в два этапа: в 2003-2004 годах скорость обмена должна составить до 155 Мбит/сек, а 2005-2006-м планируется увеличить пропускную способность до 1 Гбит/сек. Следующая немаловажная задача - увеличение гарантированной полосы пропускной способности международного канала ОИЯИ в рамках межведомственной программы "Создание национальной научной компьютерной сети нового поколения'' (для доступа в общий Интернет): от 10 Мбит/сек в 2002 году до 30-50 Мбит/сек в будущем. В наших планах также участие в создании каналов связи с ведущими научными центрами Европы и США (инфраструктура GEANT в Европе и узел STARTAP в США). На первом этапе (2003 год) пропускная полоса канала должна составить 155 Мбит/сек, с увеличением до 1 Гбит/сек в 2006 году. И еще одно направление - создание корпоративной сети ОИЯИ и институтов стран-участниц на основе оптоволоконных и спутниковых каналов связи.

В настоящее время локальная вычислительная сеть (ЛВС) ОИЯИ объединяет более 4000 компьютеров и сетевых узлов. Рост сетевых и вычислительных мощностей постоянно продолжается, что, естественно, усложняет управление, понижает надежность работы ЛВС. Существующая опорная магистраль ЛВС, реализованная на основе технологии Fast Ethernet, обеспечивает работу сетевой инфраструктуры Института. Однако ее архитектура и техническая база не удовлетворяют таким требованиям, предъявляемым к современным ЛВС, как надежность, управляемость, высокая пропускная способность и безопасность. Максимальная скорость передачи данных недостаточна как для ученых ОИЯИ, ведущих эксперименты во многих научных центрах, так и для работ по созданию GRID-сегмента. Кроме того, в последнее время резко возросло число несанкционированных доступов к узлам ЛВС, что представляет собой серьезную проблему и для Института и для отдельных пользователей.

Спектр работ по созданию надежной, защищенной и высокоскоростной ЛВС ОИЯИ предусматривает разработку надежной (отказоустойчивой) архитектуры опорной магистрали; создание системы для мониторинга и управления локальной сетью; увеличение скорости передачи данных до 1 Гбит/сек; создание системы защиты; исследование информационного трафика, контроль и оптимизацию информационных потоков.

В рамках проекта РИВК-БАК (Российский информационно-вычислительный комплекс для обработки и анализа информации с большого адронного коллайдера) в России к 2007 году запланировано создание распределенного центра обработки данных, включающего примерно 1000 двухпроцессорных вычислительных узлов и дискового пространства из 1000 элементов по 755 Гбайт каждый. 15 процентов вычислительных средств планируется ввести в 2005 году, 30 процентов в 2006-м и 55 процентов в 2007 году. Центральный информационно-вычислительный комплекс (ЦИВК) ОИЯИ является частью распределенного центра обработки РИВК-БАК, поэтому рост ресурсов ЦИВК предполагается в соответствии с общим планом.

Сейчас проводится существенная реконструкция центральных серверов общего и специального назначения и центральных вычислительных серверов ОИЯИ. Вместо морально устаревшего оборудования планируется создание современных высокопроизводительных систем на базе унифицированных платформ. В состав ЦИВК Института войдут: интерактивный кластер общего доступа; вычислительная ферма для проведения моделирования и обработки данных крупных экспериментов; вычислительная ферма для задач экспериментов на LHC в рамках проекта РИВК-БАК; вычислительная ферма для проведения параллельных вычислений на базе современных сетевых технологий - MYRINET, SCI и других; средства массовой памяти на дисковых RAID-массивах и ленточных роботах.

В настоящее время общее число процессоров в составе ЦИВК Института включает около 80 единиц. Дисковое пространство составляет 4 Тбайт и обслуживается несколькими высокопроизводительными серверами. Распределенная файловая система AFS обеспечивает защищенный доступ к этому дисковому пространству как для пользователей ЛВС ОИЯИ, так и для зарубежных участников совместных коллабораций и для стран-участниц ОИЯИ. Для долговременного хранения больших массивов экспериментальной информации, а также для резервного копирования файлов пользователей сейчас используются ленточные роботы общей емкостью 15 Тбайт. При замене устройств DLT4000 на Super DLT общая емкость увеличится примерно в 5 раз.

Чтобы обеспечить защиту информации и серверов специализированного и общего назначения от несанкционированного доступа, а также для уменьшения нагрузки на внешние телекоммуникационные каналы, планируется сократить число WEB-серверов в Институте путем создания небольшого кластера и размещения на нем всех сайтов Института (WEB-hosting); создать современный FTP-сервер с оперативным зеркалированием основных информационных ресурсов, отвечающих запросам пользователей ЛВС ОИЯИ.

Необходимое условие на пути создания единой информационно-вычислительной среды ОИЯИ и институтов стран-участниц состоит в обеспечении информационной, алгоритмической и программной поддержки научно-производственной деятельности Института. Речь идет о следующих направлениях:

На рубеже веков сформулирована концепция GRID, которая предполагает создание компьютерной инфраструктуры нового поколения, ориентированной на качественно новый уровень доступа к информационным и вычислительным ресурсам на глобальном уровне. Сейчас сложились необходимые предпосылки для создания единого информационного пространства ОИЯИ и институтов стран-участниц.

В рамках международного сотрудничества по проекту EU DataGrid и LCG (LHC-Сомputing Grid) совместно с МГУ и РНЦ "Курчатовский институт" создается инфраструктура для тестирования на Петабайтном масштабе технологий DataGrid и их применения к интенсивным операциям с распределенными базами данных для экспериментов в физике высоких энергий и ведется разработка соответствующих стандартов для DataGrid инфраструктур в других прикладных областях. ЛИТ ОИЯИ отвечает за систему мониторинга ресурсов виртуальных организаций в соответствии с требованиями DataGrid-технологий.

Программа по созданию DataGrid-инфраструктуры ОИЯИ включает: создание и развитие на базе ЦИВК Института GRID-сегмента; увеличение пропускной способности канала Дубна-Москва до 1 Гбит/сек; создание системы анализа и управления сетевым трафиком, мониторинга и оптимального управления информационными потоками, обеспечения безопасности и надежности научных компьютерных сетей; формирование в ОИЯИ сегмента сети нового поколения (протокол IPv6).

Разработка математических моделей физических процессов и методов анализа данных наблюдения (модельных и реальных) является неотъемлемой частью исследований, проводимых в области экспериментальной и теоретической физики и в других областях науки и техники. Результаты таких исследований во многом зависят от того, насколько адекватны развитые математические модели исследуемым процессам, и от эффективности применяемых методов анализа данных.

Вторая тема лаборатории, включенная в Проблемно-тематических план ОИЯИ, - "Компьютерная физика для теоретических и экспериментальных исследований", то есть математическая и алгоритмическая поддержка исследований, проводимых в ОИЯИ. Она включает следующие основные направления:

Это направление охватывает широкий спектр проектов ОИЯИ в области физики высоких энергий, ядерной физики, физики твердого тела и конденсированных сред, биофизики, информационных технологий и выполняется в тесном сотрудничестве со всеми лабораториями ОИЯИ.