Uno sguardo dentro il data center del CERN

Ogni volta che si parla del CERN, siamo abituati a sentir parlare di strabilianti scoperte. Esperimenti condotti grazie ad LHC (Large Hadron Collider) che ogni volta cambiano il nostro modo di vedere l'universo e le sue forze. Ma affinché tutto ciò sia possibile, occorre un super sistema di archiviazione ed elaborazione dati realizzato con le tecnologie più all'avanguardia del mondo.

Qualche numero

La maggior parte delle macchine è alimentata per mezzo di gruppi di continuità (UPS) francesi o svizzeri

La quantità di dati che viene generata al CERN è sorprendente: circa 15 petabyte (15.360 terabyte) di dati all'anno e cioè il risultato di 600 milioni di collisioni di particelle che avvengono ogni secondo. Poiché è impossibile controllare tutte queste informazioni, dal 2002 i dati vengono inviati ad una "grid" (griglia) mondiale fatta di centri di calcolo e i dati vengono messi a disposizione di oltre 8.000 fisici. Il suo nome completo è Worldwide LHC Computing Grid (WLCG).

Un po' di storia

Per facilitare il raffreddamento i rack di processori sono disposti con il lati freddi uno di fronte all'altro in modo da creare "corridoi freddi" e viceversa per i lati caldi

Quando il CERN è stato costruito nel 1954, non esisteva un sistema informatico centralizzato: i dati venivano registrati in vari modi ma non era possibile gestire tutte le informazioni perché mancava la tecnologia che abbiamo oggi, tra cui quella più importante, Internet (che, peraltro, è stato effettivamente sviluppato dal CERN). In quei primi decenni, i dati venivano raramente digitalizzati, anzi essi venivano perlopiù scritti su carta.

Questa condizione, piuttosto caotica, continuò fino alla metà degli anni '70 quando poi, nel 1976, il CERN introdusse CERNET. Utilizzando questo sistema, i dati potevano essere trasferiti tra i diversi mainframe ed i computer più piccoli, per mezzo di linee seriali da 2Mbit/s che utilizzavano la commutazione di pacchetti in una rete porta-nodo. CERNET ha operato quindi, per un decennio, attraverso una sua LAN privata, ma ciò non era sufficiente, occorreva comunque un sistema migliore.

I nastri magnetici sono gestiti da bracci robotici

Ecco che nei primi anni '80, fu utilizzato un canale satellitare per collegare (per la prima volta) due reti locali:fu così che nel 1983, venne introdotta la prima ethernet e nel 1984-1985, i protocolli TCP/IP. Ora si poteva, finalmente, comunicare con l'esterno!

La prima connessione internet al CERN fu aperta nel 1989, nel 1991 il primo sito web era online e da qui nacque il World Wide Web che conosciamo e che il CERN ha reso gratuitamente disponibile a tutti gli utenti il ​​30 aprile 1993.

La "grid"

La tecnologia può essere bella oltre che intelligente

Il web, però, non è l'unico contributo mondiale informatico che il CERN ci ha regalato perché oggi, questa organizzazione, è diventata una pioniera nel campo del "grid computing". Già nel 2012, la Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) comprendeva più di 170 centri di calcolo in 36 diversi paesi. Questo sistema è suddiviso in quattro livelli - 0, 1, 2 e 3 - ciascuno dei quali offre diversi servizi.

Livello 1

Il primo livello (tier 0) è centro dati del CERN ed è il responsabile della memorizzazione di tutti i dati grezzi prodotti da LHC. Il Data Center inizia il processo di analisi riorganizzando le informazioni in modo migliore e prosegue poi attraverso una rete di 11 tier, centri di fibra ottica situati in tutto il mondo. Questa rete, nota come LHC Optical Private Network (LHCOPN), permette di lavorare ad una velocità di 10 gigabit al secondo!

Livello 2

Al secondo livello (tier 1), le informazioni provenienti dal livello precedente vengono rielaborate e memorizzate su un nastro, che viene utilizzato in quanto, non solo è più economico di altri supporti di memorizzazione, ma anche perché dura più a lungo e consuma meno energia. I ricercatori, tuttavia, possono accedere ai dati più recenti che, invece, sono memorizzati sui server.

Livelli 3 e 4

Successivamente, il centro tier 1 smista le informazioni trattate a circa 140 centri (tier 2). Questi, in genere, sono costituiti da università e istituzioni scientifiche che si connettono al tier 1 attraverso le reti standard. Qui, i dati vengono nuovamente memorizzati, elaborati e analizzati. Dopo aver attraversato i centri di livello 3, i dati vengono messi a disposizione delle scuole e di tutti gli utenti attraverso l'ultimo e quarto livello, il tier 3.

La crescita continua

Il corridoio "blu". Nel data center del CERN ci sono un totale di 14.900 processori per 70.000 core

Le informazioni raccolte dagli esperimenti di LHC aumentano di continuo e così aumenta anche la grid: nel giugno 2013, infatti, è stato aperto un nuovo centro di primo livello a Budapest. Installato presso il Centro di Ricerca di Wigner per la Fisica, il nuovo sito, collegato al centro dati del CERN, ha la capacità di trasmettere 100 gigabit al secondo. La cosa sorprendente è che il Centro di Wigner funziona come se fosse una parte del centro dati del CERN stesso, nonostante si trovi a circa 600 miglia di distanza! Questo nuovo centro dati aumenterà la capacità di elaborazione del CERN di circa il 70% in più.

Cosa ci aspetta?

Un altro imponente corridoio del centro di calcolo del CERN

La grid è una bellezza tecnologica quasi impressionante come lo stesso LHC. Grazie al CERN si continuano ad aprire nuovi orizzonti nel campo dell'informatica ed i confini della scienza vengono spinti sempre più avanti. Secondo voi quale sarà la prossima tecnologia informatica mondiale che cambierà il mondo?