bilgiz.org

Grid sistemiNİn fiZİk ve biLİŞİm teknolojiSİndeki yeri ve önemi

  • Anahtar Kelimeler
  • Keywords
  • 1.1 LAN – Yerel Ağ
  • 1.6 Topolojiler
  • 2. İNTERNET ALTYAPISI, PROTOKOL YAPILARI VE WEB SİSTEMİ 2.1 İNTERNET ALTYAPISI 2.1.1 OSI Modeli
  • 2.1.2 TCP/IP Referans Modeli
  • 2.2.4 SNMP
  • 2.2.8 IP
  • 2.3 WEB SİSTEMİ 2.3.1 WWW
  • 3. YÜKSEK BAŞARIMLI HESAPLAMA
  • 3.1 ULAKBİM–Deniz Küme Bilgisayarları
  • 3.2 Diğer Akademik Araştırma Merkezli Yüksek Başarımlı Sistemler
  • 3.3 Türkiye’deki Yüksek Başarımlı Hesaplama Çalışmaları
  • 4. GRID SİSTEMİ, GÜVENLİK ORTAMI VE SERTİFİKASYON SİSTEMİ 4.1 Grid Nedir
  • 4.2 Orta Katman Yazılımları
  • 4.3 Grid Altyapı Çalışmaları
  • 4.3.1 SEE-Grid ve SE4SEE
  • 4.3.4 TR-Grid Çalışmaları
  • 4.5 Grid Ortamına İş Gönderimi
  • 4.6 Grid Yapısında Güvenlik ve Sertifikasyon
  • 5. YÜKSEK ENERJİ FİZİĞİNDE GRİD ALTYAPISININ KULLANIMI 5.1 Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC)
  • 5.2 LCG – LHC Grid Hesaplamaları
  • 5.3 Dumlupınar Üniversitesi –CERN, LHC Çalışmaları
  • 7. TEŞEKKÜR



  • Tarih01.10.2017
    Büyüklüğü76.79 Kb.

    Indir 76.79 Kb.

    Akademik Bilişim 2007

    Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya – 31 Ocak - 2 Şubat 2007






    GRİD SİSTEMİNİN FİZİK VE BİLİŞİM TEKNOLOJİSİNDEKİ

    YERİ VE ÖNEMİ
    Hatice DURAN YILDIZ* , Metin AYDAR*
    (*) Dumlupınar Üniversitesi, Fizik Bölümü, 43100, KÜTAHYA

    hyildiz@cern.ch, metin@mekasistem.com


    ÖZET

    Grid Sistemi, veri işleme, aktarma ve karar mekanizmalarının oluşturulması aşamasında bilişim teknolojilerine yapacağı katkılar açısından günümüzün vazgeçilmez teknolojik yeniliği olma yolunda önemli bir yer teşkil etmektedir. Bilişim teknolojilerinin temel uygulama alanı bilgisayarların birbirleri ile haberleşmelerinin sağlandığı ağ sistemleridir. Temel ağ yapıları olan LAN, WAN, köprüler, yönlendiriciler, geçit yolları ve bunları birbirine bağlayan topolojileri içeren WEB sisteminin yapısı bilişim teknolojisinde önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışmada WEB sistemi, WEB protokollerinin ulusal ve kurumsal yapısı içerisindeki işleyişi, yüksek başarımlı hesaplama teknikleri üzerine ülkemizde kurulan bilgi işlem laboratuvarları anlatılarak; temel ve mühendislik bilimlerinde kullanılan, ayrıca CERN-yüksek enerji fiziği parçacık modellemelerinde ve CERN-LHC deneyinde detektör verilerinin toplanarak işlenmesinde gerekli olan Grid sistemi ve Hadron Çarpıştırıcısı için Grid Hesaplamasının (LCG) yapısı sunulacaktır.


    Anahtar Kelimeler: Ağ Sistemleri, Yüksek Başarımlı Hesaplama, CERN-LHC, LCG.
    IMPORTANCE OF GRID SYSTEMS IN

    PHYSICS AND INFORMATICS TECHNOLOGIES
    ABSTRACT
    The Grid System takes place an important role in order to bring new technology contribution to the informatics technologies for the production level of decision mechanisms, data processing, and transferring. Fundamental application area of the informatics technologies is the network systems which is supplied information transfer between computers. Fundamental network systems such as, LAN, WAN, bridges, routers, gateways, and including connection topologies from each other of these systems which is named as WEB system that is important in the informatics technology. In this study, WEB system, operation of WEB protocols in the national and institutional structure, national computer centers on highly succeeded computing techniques are presented. Moreover, the Grid System which is used in fundamental science and engineering, also CERN-High energy physics particle simulations and required system at CERN-LHC experiment by collecting and processing data, besides of these, Large Hadron Collider Computing Grid (LCG) will be discussed in detail.
    Keywords: Network Systems, Highly succeed computing, CERN-LHC, LCG.



    1. TEMEL AĞ SİSTEM VE YAPILARI

    Bilgisayarlar arası ağın kurulumu, belirli fiziksel donanım ve yazılımsal altyapının sağlanmış olması ile sağlanabilir. Ağ yapısı genel terminoloji ve donanımları şöyle sıralanabilir:



    1.1 LAN – Yerel Ağ

    Birbirlerine yakın mesafelerde bulunan bilgisayarların oluşturduğu ağ yapısıdır.



    1.2 WAN – Geniş Ağ

    Uzak mesafelerde çalışan bilgisayarlar arasındaki ağ yapısını tanımlamada kullanılır.



    1.3 Köprüler

    İki farklı ağ sistemini birbirine bağlamak için kullanılan donanımsal bir yapıdır (Şekil 1). Bu bağlantı çeşidinde köprü; ağlar arasında iletişim kurarak sadece karşı tarafa geçmesi gereken verileri iletir.



    Şekil 1. Köprü Yapısı



    1.4 Yönlendiriciler

    Bir ağdaki verileri başka ağlara yönlendiren donanımlardır. Köprülerin aksine sadece iki ağ arasında değil, aynı anda birçok ağla bağlantı içinde olabilirler (Şekil 2). Yönlendiriciler günümüzde internetin alt yapısını oluşturan donanımın en önemlisidir.



    Şekil 2. Yönlendiriciler



    1.5 Geçit Yolları

    Yönlendirme yapan cihazlarda diğer bir ağa ya da ağlara çıkışı tanımlayan adres ya da farklı teknolojilerle çalışan iki ağ arasında haberleşmeyi sağlayan yazılım veya da donanımdır (Şekil 3).



    Şekil 3. Geçit Yolu



    1.6 Topolojiler

    Bilgisayarların birbirlerine bağlanma şekline göre üç temel topolojiden bahsedilebilir [1]:



    1.6.1 BUS Topoloji

    Bu bağlantıda bilgisayarlar bir kablo ile birbirlerine doğrusal olarak bağlanırlar.



    1.6.2 Yıldız Topoloji

    Bilgisayarların birbirine yıldız biçiminde bağlandığı ağ yapısıdır. Bir kablonun iletimi sağlayamaması durumunda diğer bilgisayarlar ağ üzerinde çalışmaya devam edebilir.



    1.6.3 Halka Topoloji

    Bilgisayarların birbirine halka şeklinde bağlanarak oluşturduğu yapıdır. Bu yapının avantajı, halkanın herhangi bir yerden kopması durumunda, iletişimin diğer taraftan sağlanabilmesidir. (Şekil 4)



    Şekil 4. Halka Topoloji



    2. İNTERNET ALTYAPISI, PROTOKOL

    YAPILARI VE WEB SİSTEMİ

    2.1 İNTERNET ALTYAPISI

    2.1.1 OSI Modeli

    Bilgisayar haberleşmesinde mevcut yapıları, katmanlar halinde tanımlayan bir modeldir. Bu model, iletişim sürecini yedi katmana ayırır (Tablo 1).



    2.1.2 TCP/IP Referans Modeli

    Bilgisayar haberleşmesindeki yapıları birer katman olarak ele alan ve bunların dört ana katmanda toplandığı ağ iletişim modelidir. Burada her veri işlenerek bir sonraki katmana geçerek ilerler (Tablo 1). Farklı fiziksel seviyedeki ağ sistemleri ile iletişimin sağlandığı bu son katman ise ağ arabirimidir.

    Tablo 1. OSI ve TCP/IP Modelleri



    İstem Cevap

    Yedi Katmanlı OSI Modeli

    Dört Katmanlı TCP/IP Modeli



    Uygulama

    Uygulama

    Sunum

    Oturum

    İletim

    İletim (TCP)

    Network

    İnternet (IP)

    Veri Link

    Network Arabirimi

    Fiziksel

    2.2 PROTOKOLLER

    İngilizce kelime anlamı “örümcek ağları” olan web sözcüğünden dolayı bu isimle anılan WEB Sistemi, Dünya üzerinde farklı coğrafi bölgelerde yerleşim gösteren bilgisayar kullanıcılarının çeşitli bilgi, döküman ve çoklu ortam kaynaklarını birçok aracı ve standart iletişim protokolünü kullanarak ortak paylaşıma açmasıyla oluşan yapıdır [2].

    Uygulama Katmanı Protokolleri :

    2.2.1 FTP

    İnternet ortamında dosya transferlerinin sağlanmasında kullanılan OSI modelinde uygulama katmanında 21. port numarası üzerinden çalışan bir dosya transfer protokolüdür. İki tür bağlantı şekli vardır; “Anonymous” denilen herkese açık olan ve kullanıcı adı ve şifre bilgilerine ihtiyaç duyan bağlantı.



    2.2.2 HTTP

    WEB sayfası isteği ve sunumunu TCP/IP üzerinden gerçekleştiren protokoldür. 80 numaralı port üzerinden çalışır. Dört aşamalı bir çalışma mantığına sahiptir:

    Bağlantı  İstek  Cevap  Bağlantının Kesilmesi.

    Tek başına HTTP, güvenli bir protokol değildir. Bunun eksikliği tamamlamak için SHTTP ya da HTTPS gibi iki varyasyonu vardır. Bunlarda veriler kriptolanarak karşı tarafa iletilir.



    2.2.3 SMTP

    İnternet üzerinde, posta iletim kurallarını belirleyen protokoldür. 25 numaralı port üzerinden çalışır. SMTP sunucuya, iletilmek için herhangi bir posta geldiğinde, sunucu alıcının IP numarasını DNS sunuculardan bulur ve mesajı alıcıya iletir.



    2.2.4 SNMP

    Network üzerinde temel anlamda gözlem ve yönetim işlemlerini sağlayan protokoldür.



    2.2.5 TELNET

    Uzaktaki bir bilgisayara bağlanıp kontrol etmeye yarayan bir “remote-terminal-emulation” protokolüdür. 23 no’lu portu kullanarak bağlantı sağlayan TELNET, karşı bilgisayarın bütün dosya sistemini kontrol etmeye olanak sağlar.

    İletim Katmanı Protokolleri :

    2.2.6 TCP

    İletim katmanına ulaşan istemler, aktarım kontrol protokolü (TCP) ile paketler halinde ve her paketin ulaşıp ulaşmadığını kontrol edilerek bir sonraki katmana iletilir.



    2.2.7 UDP

    Küçük boyutlu verilerde daha çok sorgulama amaçlı kullanılır. Veriler TCP den farklı olarak, tekli paketler halinde gönderilir ve verilerin yerine ulaşıp ulaşmadığı kontrol edilmez. Bu nedenle güvensiz bir protokoldür. Ancak kontrol işlemleri yapılmadığı için hızı artar.



    İnternet Katmanı Protokolleri :

    2.2.8 IP

    İletim katmanından gelen veri paketlerine IP başlık bilgisinin eklendiği ve paketlerin adreslendiği katman internet katmanıdır.



    2.2.9 ICMP

    Kontrol amaçlı bir protokoldür. İnternet Protokolü’nü kullanır. Daha çok, sistemlerin durumu ve kontrolüne yönelik ayrı bir protokol olarak düzenlenmiştir. Ping, Tracert gibi uygulamalar bu protokolü kullanırlar [3].

    Dinamik IP Atama Protokolleri :

    2.2.10 DHCP

    TCP/IP haberleşmesinde bağlantıların IP atamalarını dinamik olarak yapan bir protokoldür. Örneğin kullanıcı olarak internet’e bağlanmak istediğimizde servis sağlayıcı, her bağlantıda bilgisayarımıza farklı bir IP numarası atar. Bu atama işlemi DHCP tarafından yapılır.

    Tüm bu protokoller internet altyapısını oluşturur. Bunların yanı sıra gelişen yeni ve daha güvenli protokoller de vardır.

    2.3 WEB SİSTEMİ

    2.3.1 WWW

    Dünya çapındaki ağ projesi, ilk olarak 1989-90 yıllarında İsviçre'de CERN-Parçacık Fiziği Laboratuvarlarında, araştırma sonuçlarının hızlı bir şekilde paylaşılmasını sağlamak amacıyle geliştirilmiştir. İlk WEB yayını ise CERN’de bir bilgisayar programcısı olan Tim Berners-Lee'nin HTML dilini bulup geliştirmesiyle, sürekli ağ bağlantısına sahip bir sağlayıcı üzerinden yapılmıştır.

    WEB sayfalarının görüntülenmesi, istemci bilgisayarda kullanılan tarayıcı programlarla gerçekleşir. İstemci bilgisayar, girilen adres bilgisini, kullandığı formatı ve kendi IP adresini alan adı sunucularına göndererek aranan adresi sağlayan sunucu bilgisayarın fiziksel adresini alır. Bu adrese gönderilen bilgiler, sunucudan gelen cevap ve nesneler tarayıcı tarafından görüntülenir (Şekil 5).

    Şekil 5. Sunucu Taraflı Çalışan WEB Örneği



    2.3.2 HTML

    HTML, WEB’de belge yayınlamanın standart bir dilidir. WEB’ deki belgelerarası geçişin kolay yapılabilmesi, tasarımının basitliği, esnekliği, standart olmasını sağlar.

    HTML dilinde ifadeler, “tag” adı verilen etiketler arasında yazılır. Etiketler, sayfanın şekilsel formatının oluşturulmasını sağlarlar.

    Günümüzde HTML dili içerisinde gömülü olarak çalışabilen “script” adı verilen diğer programlama dillerinin çalıştırılmasına izin veren yapılar da bu dile dahil edilerek WEB sayfaları görsel ve işlevsel hale getirilmiştir.



    3. YÜKSEK BAŞARIMLI HESAPLAMA

    Birçok bilgisayarın belirli bir ağ yapısına üye olacak şekilde bir araya getirildiği ve aralarında iş paylaşımı yaparak karmaşık veri kümelerini çok kısa sürelerde çözümleyip sonuç üretmeye imkan tanıyan sistemlere “yüksek başarımlı hesaplama sistemi” denir.



    3.1 ULAKBİM–Deniz Küme Bilgisayarları

    Türkiye’de kurulması planlanan merkezde hizmet verecek paralel küme bilgisayarın donanım ve yazılım gereksinimleri göz önüne alınarak yüksek başarımlı hesaplama merkezi, TÜBİTAK ULAKBİM önderliğinde Kasım 2003’te faaliyete girmiştir.

    128 işlemcili Linux küme bilgisayarlarının bulunduğu sisteme “Deniz” adı verilmiştir.

    Paralel programların derlenmesi ve çalıştırılabilmesi için kullanılan PVM, LAM-MPI, MPICH ve MPICH2 yazılımları Intel ve GNU derleyicilerle derlenerek kullanıma hazır hale getirilmiştir.

    Merkez Türkiye’de paralel hesaplama, dağıtık hesaplama, Grid teknolojileri gibi konularda çalışan araştırmacıları ortak bir noktada toplamak, Grid projelerine katılım için gerekli altyapıyı sağlamaya çalışmaktadır.

    3.2 Diğer Akademik Araştırma Merkezli

    Yüksek Başarımlı Sistemler

    İstanbul Teknik Üniversitesi Bilişim Enstitüsü İleri Mühendislik Teknolojileri Merkezi:



      • 32 İşlemci ve 64 GByte belleğe sahip Sun Fire 12K sistemi,

      • 24 İşlemci ve 48 GByte belleğe sahip Sun Cluster

    Bilkent Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği:

      • 32 İşlemcili Intel PIII Linux (Borg)

      • 48 İşlemcili Intel PIV Linux

    Boğaziçi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği

      • 32 İşlemcili Intel PII, PIII Linux (ASMA)

    Orta Doğu Teknik Üniversitesi Bilgi İşlemi:

      • 9 İşlemcili Intel PIII Linux (Magellan)

    Orta Doğu Teknik Üniversitesi Havacılık Mühendisliği:

    Koç Üniversitesi Mühendislik Fakültesi:

      • 32 İşlemcili Intel PIV Linux

    Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü:

      • 8 İşlemcili Intel PIII Linux

    3.3 Türkiye’deki Yüksek Başarımlı

    Hesaplama Çalışmaları

    Yüksek başarımlı hesaplamalar, hava durumu ve iklim modellemesi, ağ tarama ve arama motoru, yüzeylerin yeniden yapılandırılması, biyolojiksel sistemler, akışkanların dinamiği, uygulamaları, veri madenciliği ve doğrudan hacim görüntüleme çalışmaları olarak sıralanabilir [3].

    Buraya kadar anlatılan bilgiler ışığında artık günümüzde geliştirme aşaması ve kullanımı hem teknolojik açıdan hemde temel bilimler açısından çok büyük yararlar sağlayacak olan Grid Sisteminin yapısı ve çeşitli ortamlardaki gelişimi verilmelidir;

    Ortak Bellekli Sistemler  Dağıtık bellekli sistemler  Bilgisayar kümeleri  Grid hesaplama sistemleri.



    4. GRID SİSTEMİ, GÜVENLİK ORTAMI

    VE SERTİFİKASYON SİSTEMİ

    4.1 Grid Nedir ?

    Grid, farklı konumlardaki bilgisayarların işlemci, hafıza, disk gibi donanımlarının internet üzerinden paylaşıma açılarak, böylece yüksek işlem hızlarına ulaşılmasını ve çok büyük boyutlarda veri depolanmasını amaçlayan bir projedir.

    WEB sisteminde yalnızca belirli sağlayıcı bilgisayarların üzerine gönderilen veriler ortak paylaşıma açılırken, Grid yapısı aynı anda üzerinde işlemlerimizi yaptırabileceğimiz bir kaynak altyapısı sağlar niteliktedir.

    Grid altyapısının kurulması ile;



    • Yüksek enerji ve parçacık fiziğine

    • Biyomedikal uygulamalara

    • Sayısal kimyaya

    • Doğa bilimlerine

    • Sismolojiye

    • Endüstri ve benzer sektörlere

    hızlı işlem, depolama ve bilgi paylaşımı imkanı sağlanması öngörülmektedir. Özellikle yüksek enerji fiziği ve biyomedikal uygulamalar öncelikli seçilmiş çalışma alanlarıdır.

    4.2 Orta Katman Yazılımları

    Grid sistemi üzerinde iş gücü dağıtımı, veri yönetimi, donanım yönetimi, güvenlik, yetkilendirme, bilgilendirme ve izleme servisleri gibi birçok servisi kullanıcılara sunan yazılımlara “orta katman yazılımları” denilmektedir. 2003 yılından itibaren, EGEE projesinde geliştirilen LCG-1 kullanılmaya başlanmış, daha sonra yıllara göre sırasıyla LGC-2, gLite-1, gLite-2 orta katman yazılımları kullanılmıştır. LGC yazılımları Globus2 tabanlı ve daha sonra geliştirilen gLite yazılımları ise WEB servis tabanlı olarak kullanım sağlamıştır.



    4.3 Grid Altyapı Çalışmaları

    Bölgesel çalışanlardan başlayarak, uluslararası tekil bir yapıda odaklanmayı amaçlayan Grid yapısı işbirlikçileri ve projeleri sıralandığında:



    • CoreGRID

    • SIMDAT

    • Diligent

    • NextGRID

    • GRIDCC

    • Kogrimo

    • SEE-GRID

    • Süperhesaplama Uygulamaları için İnfra-yapıda Avrupa Dağıtım Projesi [4].

    • EGEE

    • GÉANT2

    4.3.1 SEE-Grid ve SE4SEE

    SEE-Grid Projesi'nde geliştirilen ve desteklenen SE4SEE yazılımı projenin iki bölgesel uygulamasından biridir. SE4SEE Bilkent Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü tarafından geliştirilmektedir. ULAKBİM ise proje için kaynak aracılığı yapmakta ve bölgesel bilgi kaynağı servislerini yönetmektedir.



    4.3.2 EGEE

    27 ülkeden, 70 enstitünün katılımı bulunan ve bilimsel içerikli paylaşım amacı taşıyan Grid oluşumudur. EGEE-0 (LGC-2) yapısında kurulu olan Grid yapısı altında; 100 site, 10.000 İşlemci ve 5 PB depolama alanı kullanıma açılmıştır.



    4.3.3 GÉANT-2

    AB 6. Çerçeve Programında 2005 yılından itibaren süregelen ve 2008 yılına kadar da üzerinde çalışmaların devam etmesi öngörülen; 33 ülkenin dahil olduğu, 10 GB/s veri trafiğinin hedeflendiği, 3900 üniversite ve araştırma merkezinin bulunduğu, 15 milyon kullanıcı ve e-Bilim projesinin sisteme dahil olmasının planlandığı en geniş uluslararası Grid yapısının oluşumudur. Bu yapının ilk hedefi; Avrupa’daki Parçacık Fiziği Laboratuvarlarındaki verilerin çalışılacak merkezlere en hızlı ve eksiksiz aktarılmasını sağlamaktır.



    4.3.4 TR-Grid Çalışmaları

    TÜBİTAK ULAKBİM koordinasyonunda, EGEE Projesi`ne ilk başvuru sırasında ülke içinde Avrupa Birliği tarafından da önerilen ve üç üniversitenin ilgili bölümleri ile TR-Grid girişimi oluşturulmuştur. TR-Grid girişiminin katılımcıları: ULAKBİM, Bilkent Üniversitesi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi’dir.

    TR-Grid girişiminin ilk ortak projesi SEE-Grid çalışması 2004 Mayıs ayında başlamıştır.

    Türkiye’deki Mevcut Grid Merkezleri:

    TR-01-ULAKBIM TR-02-BILKENT TR-03-METU TR-04-ERCIYES TR-05-BOUN

    4.5 Grid Ortamına İş Gönderimi

    Grid ortamına gönderilen işlerin dengeli bir biçimde en uçtaki bilgisayarlara dağıtılması gerekmektedir. Bu paylaşımı yöneten yazılım bir PBS yazılımıdır.

    PBS sistemi kullanarak yük ve kuyruk yönetimi işlemini yapan açık kaynak kodlu yazılımlar (Sun Grid Engine, OpenPBS, LSF, Maui/PBS...) bulunmaktadır [5].

    İş gönderiminin aşamaları: İşin gönderilmesi, kullanılan Programın derlenmesi, İş betik dosyasının düzenlenmesi, İşin gönderilmesi, Kuyruğun beklenmesi ve Sonuçların değerlendirilmesi olarak sıralanabilir.



    4.6 Grid Yapısında Güvenlik ve

    Sertifikasyon

    Tüm internet uygulamalarında olduğu gibi Grid yapısı içinde de hem kullanıcı, hem servis sağlayıcı tarafında, veri alışverişinde gönderimlerin üçüncü taraflara ulaşması ya da kaybolması istenmeyen bir durumdur. Bunun yanı sıra bazı katmanlara yalnızca önceden belirlenen yetkililerin ulaşması istenebilir. Bu aşamada kullanıcıları ve görevleri tanımlayan sayısal sertifikalara ihtiyaç duyulmuştur [6].

    Sayısal sertifika kişinin kimliğini ve söz konusu bilgiye veya online hizmete ulaşım hakkını kanıtlamak için geliştirilmiştir.

    Sayısal sertifikanın içerdiği bilgiler:



    • Kullanıcıya ait açık anahtar

    • Kullanıcının adı

    • Sertifikanın son kullanma tarihi

    • Sertifika otoritesinin adı

    • Sertifika otoritesinin seri numarası

    Sertifika otoritesi, sayısal sertifikaların oluşturulması, yönetilmesi ve gerektiğinde sertifikaların dünyaya duyurulmasını sağlayan sertifika hizmet sağlayıcısıdır. [7]

    5. YÜKSEK ENERJİ FİZİĞİNDE GRİD

    ALTYAPISININ KULLANIMI

    5.1 Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC)

    Birçok özelliğiyle dünyanın en ileri teknik ve teknolojilerini ülkelerin donanımsal katkısı ve işbirliği sayesinde içinde taşıyan büyük hadron çarpıştırıcısının bazı önemli özellikleri:



    • 8.4 Tesla manyetik alan oluşturabilen 27 Km’lik magnetlere sahiptir(Şekil 6).

    • Süper-akışkan Helyum soğutması ile 1.9°K sıcaklık.

    • 7+7 TeV(1012eV) pp çarpışma enerjisi.

    • Atım başına 2835 demet, demet başına 1011 proton, saniyede 107-109 çarpışma sayısı.

    • Dünya’nın en büyük süper-iletkenlik yapısı.

    • Işınlık değeri 1034 cm-2s-1 ile şu ana kadar ulaşılmış en büyük değer.

    Şekil 6. Büyük Hadron Çarpıştırıcı Tüneli

    LHC çalıştıktan sonra üreteceği çok büyük miktardaki verinin analiz edilmek üzere kullanılması gerekmektedir.



    5.2 LCG – LHC Grid Hesaplamaları

    LHC’deki detektörlerden (ATLAS [8], CMS [9], LHCb [10], ALICE [11]) elde edilen veriler saniyede 0.1-1 GB arasındadır. LHC deneyi ile yılda 1 PetaBayt boyutunda veri üretilebilecektir. LHC, 2007 yılının Ağustos ayı itibari ile çalışmaya ve böylece veri alınmaya başlanacaktır.

    Bu kadar büyük miktarda verilerin toplanması kayıt altına alınması ve işlenmesi ancak Grid yapısı ile sağlanabilir durumdadır.

    CERN’deki deneyler için gereken işlemci ve disk ihtiyaçlarının her geçen yıl artış göstereceği açıktır (Şekil 6-7).



    Şekil 6. 2007-2010 YEF İşlemci Gereksinimi

    Bu duruma göre ülkemizdeki ihtiyaçların da artış göstereceği bir gerçektir.

    Şekil 7. 2007-2010 YEF Disk Gereksinimi

    LCG- Büyük Hadron Çarpıştırıcısı için Grid Hesaplamaları çalışma istasyonları-katmanlar Tier’lerden oluşturulmuştur. CERN-Tier0-merkez durumundadır. Diğer ilk aşama bağlantılar Tier1 ve son bağlantılar Tier2, Tier3 merkezleri olarak adlandırılır. Ülkemiz Tier durumuna sahip değildir. Veri transferi bakımından Tier1-10 Gbps, Tier2-2,5 – 10, Tier3-2,5, Tier4-0,1-1 Gbps durumlarına sahiptir [12]. Tier1’e sahip olan ülkerler: İsviçre, Amerika, İtalya, İngiltere, Fransa, Almanya ve Tier2, Tier3’ler buralardaki çalışma laboratuvarlarıdır (Şekil 8).

    Şekil 8. CERN-Tier0, Tier1, Tier2 ve Tier3 katmanları

    Şu anda ülkemizde bellekten belleğe: 6.5 Gbps ve diskten diske:400 MB/s (Linux), 1.2 MB/s (Windows) veri aktarılabilmektedir. Hedefimiz ise ağ alt yapımızın grid uygulamalarına yetecek şekilde hazır hale getirilmesi, bunun için yüksek hızlı ağ (WAN) çalıştırılması (50-100 Gbps) [12], daha iyi LAN (WAN dan daha hızlı) elde edilmesidir.

    TR-Grid Projesinin tamamı TÜBİTAK tarafından desteklenecektir. LCG altyapısı şu an PVM’i desteklememektedir. MPI desteği de zayıftır. TR-Grid altyapısının LCG orta katman yazılımlarını sorunsuz çalıştırması beklenmektedir. TR-Grid sistemi ve altyapısı oluşturulurken Yüksek Enerji Fiziği gruplarının dahil olduğu ATLAS ve CMS deneylerinin kaynak ihtiyaçları göz önüne alınarak planlama yapılmaktadır [13].



    5.3 Dumlupınar Üniversitesi –CERN, LHC

    Çalışmaları

    Dumlupınar Üniversitesi, Fizik Bölümünde, CERN-LHC-ATLAS Deneyinin resmi üyeleri bulunmakta olup parçacık fiziği üzerine modelleme çalışmaları yapılmaktadır. Yapılan modelleme çalışmaları, LHC Deneyinin 2007 Ağustos’unda çalışmaya ve veri almaya başlamasıyla birlikte, çalışılmış olan fizik üretim ve bozunma kanallarının veri analizleri de yapılarak; çalışmaların doğruluğunun sağlanması doğru fiziğin ortaya çıkarılmasını sağlamak açısından önemlidir. Modelleme ve veri analizleri sonucunda maddenin orijin parçacığının ne olduğunu, temel parçacıkların sayısını ve özelliklerini ayrıca temel parçacık fiziğinde şu ana kadar cevap verilemeyen birçok sorunun cevabını bulabilmek için diğer ülkelerdeki fizikçilerle işbirliği içinde olunmalıdır. Üniversitemizdeki resmi ATLAS Deneyi üyesi olan fizikçiler (Yrd.Doç.dr. Hatice Duran Yıldız ve grubu), CERN fizikçileri, ayrıca Ankara ve Boğaziçi Üniversitelerindeki parçacık fizikçileri ile de işbirliği halinde çalışmaktadırlar. Temel Parçacık fiziği çalışmalarını yapmak ve gelecek zaman içerisindeki diğer ülkelerle koordinasyonu sağlayarak çalışmaları sonuçlandırmak için halen devam eden TÜBİTAK (CERN-ATLAS Deneyinde Dördüncü Aile Kuarklarının Modelleme ve Veri Analizi Projesi, ppu4X ve ppd4X kanallarının 14 TeV’lik kütle merkezi enerjisinde modellenmesi ve veri analizlerinin yapılmasını içermektedir) ve TAEK (CERN Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Projesi) projelerimiz vardır. Projelerimizle CERN’deki çalışmaları devam ettirmekte ve LHC deneyinin başlamasından sonraki dönemde sağlanacak olan veri akışından yararlanmayı amaçlamaktayız. TÜBİTAK-TAEK-CERN-bizler eksenli bağ oluşturarak, büyük miktarda veri akışını sağlayacak olan Grid sisteminin ülkemizde acilen yeterli şekilde oluşturulması çalışmalarının sağlanarak; ülkemizin CERN üyeliğinin başlatılması; hem teknolojik açıdan hem de temel bilimler açısından ilerlememizi sağlayacaktır. Veri akışındaki temel zorluklar, uzaktan haberleşme ve işbirliği, küresel veri ve bilgi işlem gücünün yönetilmesi, ortak yazılım geliştirilmesi ve fiziksel analizler şeklinde sıralanabilir. Bu problemlerin bir an önce çözümlenmesi Grid’in ülkemize daha çabuk, istenilen veri transferini yapılabilecek düzeyde getirilebilmesini sağlayacaktır.Ayrıca zorlukları çözmenin en iyi yolu, birbirinden bağımsız çalışan bilgi işlem merkezlerimizin bağlanarak çalışabilmelerinin sağlanması, işbirliği yapan kuruluşların bilgi işlem kaynaklarının birleştirilmesi ile mümkündür.



    6. KISALTMALAR

    Kısaltma Açıklama

    WEB İnternet Ağı

    WWW Dünya Çapında Ağ

    CERN Avrupa Nükleer Araştırmalar

    Organizasyonu

    HTML Yüksek Metin İşaretleme Dili

    IP İnternet Protokolü

    FTP Dosya Transfer Protokolü

    HTTP Yüksek Metin Aktarım Protokolü

    SMTP Basit İleti Transfer Protokolü

    SNMP Basit Ağ Yönetim Protokolü

    UDP Kullanıcı Datagram Protokolü

    ICMP İnternet Kontrol Mesajları

    Protokolü

    DHCP Dinamik Sağlayıcı Konfigürasyon

    Protokolü

    SHTTP Güvenli HTTP

    OSI Açık Sistemlerin Birbirine

    Bağlılığı

    GRİD Kaynak Paylaşım Ortamı

    EGEE Grid yapılarının elektronik bilim

    paylaşımına açılması

    SEE-GRID Güneydoğu Avrupa Grid

    SE4SEE Güneydoğu Avrupa için Arama

    Motoru

    SEEFIRE Araştırma ve Eğitim Amaçlı



    Güneydoğu Avrupa Fiber altyapısı

    PBS Taşınabilir Batch Sistemi

    ATLAS Toroidal LHC Aleti

    CMS Bütün Müon Sarmalı

    LHCb b Parçacığı için LHC Aleti

    ALİCE Büyük İyon Çarpıştırıcısı Aleti

    TAEK Türkiye Atom Enerjisi Kurumu

    YEF Yüksek Enerji Fiziği



    7. TEŞEKKÜR

    Bu çalışma 105T442 numaralı TÜBİTAK Projesi ve DPT2006K-120470 numaralı DPT Projesi tarafından desteklenmiştir.



    8. KAYNAKLAR

    [1]. Demirkol, Z., İNTERNET TEKNOLOJİLERİ, PUSULA, No: 69, İstanbul, 2001.

    [2]. Russel, T., TELECOMMUNICATIONS PROTOCOLS, McGRAW-HILL, DOC 043210, USA, 2000.

    [3]. Akcan, B., TR-GRID ve GRID PROJELERİ, ULUSAL GRID ÇALIŞTAYI 2005, 21-22 Eylül ANKARA.

    [4]. Sanchez, P., Advancing South-East Europe into the eInfrastructure era, ULUSAL GRID ÇALIŞTAYI 2005, 21-22 Eylül Ankara.

    [5]. Konuş, K. Y., TÜBİTAK ULAKBİM Küme Bilgisayar ve Grid Üzerine İş Gönderimi, ULUSAL GRID ÇALIŞTAYI 2005, 21-22 Eylül Ankara.

    [6]. Zengin, A., Güvenlik ve Sertifika Otoritesi, ULUSAL GRID ÇALIŞTAYI 2005, 21-22 Eylül Ankara.

    [7]. Temizsoylu, O., TÜBİTAK ULAKBİM


    Yüksek Başarımlı Bilgi İşlem Merkezi
    ve TR-Grid Altyapısı
    , ULUSAL GRID ÇALIŞTAYI 2005, 21-22 Eylül Ankara.

    [8]. A Toroidal Large Hadron Collider Apparatus-ATLAS Homepage, CERN, http://atlas.web.cern.ch/Atlas/index.html Switzerland.

    [9]. Compact Muon Solenoid - CMS Homepage, http://cms.cern.ch/ CERN, Switzerland.
    [10]. Large Hadron Collider Apparatus for b Quark - LHCb Homepage at CERN http://lhcb.web.cern.ch/lhcb/ Switzerland.

    [11]. A Large Ion Collider Apparatus Information page at CERN http://aliceinfo.cern.ch/ Switzerland.

    [12]. Large Hadron Collider Computing Grid Homepage at CERN, Switzerland; http://lcg.web.cern.ch/LCG/ .

    [13]. Sever, R., Yüksek Enerji Fiziği ve Grid, ULUSAL GRID ÇALIŞTAYI 2005, 21-22 Eylül ANKARA.














        Ana sayfa


    Grid sistemiNİn fiZİk ve biLİŞİm teknolojiSİndeki yeri ve önemi

    Indir 76.79 Kb.