“助力CERN探索奥秘 华为存储实力再得验证”

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前几天的诺贝尔物理学奖授予比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格尔和英国理论物理学家彼得·希格斯，两人于1964年分别提出希格斯玻色子理论。 希格斯玻色子又称“神的粒子”，是最后一个未被发现的基本粒子，也是解释物质质量之谜的最重要的粒子。

实际上，实际发现上帝粒子并进行具体实验的是瑞士日内瓦近郊的欧洲核研究中心( Euro PEANORGANIZation Fornucle Arresearch，简称cern )。 他们20多年的努力和最后发现了新的粒子，为理论学家们的获奖提供了最有力的证据。

在cern的行业中，使用大型强子对撞机进行了很多实验。 在这个过程中，对存储的要求非常高，但华为存储的uds实现了这一点。 本文案将解读上帝粒子的发现过程和华为存储的贡献。

希格斯玻色子“神之粒子”和希格斯场

众所周知，化学界有一个非常有名的周期律表，由门捷列夫首先提出。 这个元素周期表的一大作用是将许多未知元素的存在语言化，人们按照元素周期表的规律发现或创造了许多新元素(如镭)。 物理行业也有这种被称为标准模型的模型。 在粒子物理学中，标准模型是描述强力、弱力、电磁力等三种基本力和构成所有物质的基本粒子的完美理论。 希格斯玻色子是这个标准模型的最后一个粒子，负责给其他粒子质量。

希格斯玻色子提出于1964年，英国物理学家彼得·希格斯发表学术理论的副本，提出粒子场的存在，预言了吸引其他粒子产生质量的玻色子的存在。 他认为，这个玻色子是物质质量的来源，电子、夸克等是形成质量的基础，其他粒子在这个粒子形成的地方游动产生惯性，进而形成质量，形成宇宙，构建大千世界。 这个理论中的粒子后来被其他人命名为“希格斯”，绰号为“神的粒子”。

Cern发现了希格斯玻色子

年12月13日，cern科学家宣布发现希格斯玻色子存在的迹象。 但是，考虑到实验的其他误差，我们宣布实验结果无效。 年7月，cern宣布，在大型强子对撞机( lhc )的实验中发现了希格斯玻色子，在“神之粒子”理论提出约50年后得到证实。 希格斯本人在发布会上表示cern的工作是“伟大的成果”，但这个发现也非常难以置信。

这里提到cern的实验，设备是瑞士日内瓦近郊的cern的粒子加速器和碰撞型加速器，是国际高能物理学研究用的。 北京时间2008年9月10日晚15时30分正式开始运转，成为世界上最大的粒子加速器设备。 lhc包括圆周27公里的圆形隧道，由于当地地形的原因，位于地下50米到150米之间。 大型强子对撞机将两个质子分别加速到7tev(7兆电子伏)的极高能量状态，使之相撞。 其能量状态可以与宇宙大爆炸后不久的状态进行比较。 通过分布在环状隧道内的1亿5000万个传感器收集和传递实验数据。 寻找标准模型预言的希格斯玻色子是lhc任务之一，除此之外，lhc对探索超越超对称、余维等标准模型的新物理做出了很大的贡献。

cern通过全球140多个计算节点、当前250k以上的cpu和150p以上的存储系统卸载和存储了实验生成的大量数据。 仅8月，cern就拥有约4pb的数据，约2.6m的文件从cern分发到11个第1层数据中心，从这些第1层数据中心流式传输到全球140个第2层数据中心进行存储和分解 随着实验规模和水平的提高，预计年，cern生成的实验数据将达到20pb，年达到25pb。

lhc对其各组成部分的要求非常严格。 对存储的要求可以概括如下: 首先，实验中，一次碰撞试验传感器生成的数据经过滤波后，保存的比较有效的数据流可以达到6gb/s，对撞机需要以每秒4000万次的碰撞频率全天开启。 随后，如前所述，实验数据分布在全球100多个数据中心，数据中心之间的交互、Pb级数据的管理、分解和统计以及备份都是存储面临的巨大挑战。

cern对存储的要求和华为存储的特点

本文中简要介绍的cern对存储方案的要求大致包括三个方面。 首先是可靠性。 特别是在实验中，存储系统绝对不能停机。 第二个是性能。 每秒4,000万次碰撞、1亿5,000万个传感器、对存储的要求是实现极高的带宽、维持长期； 三是tco和可扩展性。 预计cern每年将生成25pb的实验数据，该数据每年为20pb。 cern每年都需要购买大量存储，并将其添加到数据中心。 因此，经济高效和可扩展性是cern对存储的基本要求。

华为的uds完全可以满足cern对存储的诉求。 总结起来，有以下四个好处。

可靠性

uds分布式体系结构的另一个优点是在单节点故障时提高系统的可靠性。 此外，uds还支持在将客户数据剪切为小粒子元数据并存储这些元数据时，以多种拷贝和擦除代码( ec )的方式存储数据，从而提高了一台硬盘出现故障时的数据可靠性。 自从系统运行以来，cern还没有失去过实验数据。

/ s2/性能

通过使用分布式体系结构，可以随着存储节点的数量增加而持续提高uds的吞吐量。 cern分别对4k~100m不同大小的文件进行来自单一、20个、200个客户端的长期测试:

在5gb/s的传输带宽下，uds可以达到588.4mb/s的吞吐量；

在18gb/s的传输带宽下，uds可以达到2200mb/s的吞吐量。

测试结果表明，uds的吞吐量能力几乎达到了传输接口带宽限制的极限，吞吐量乘以8倍即可换算为传输带宽。 其读写性能均高于参考比对用的开放堆栈和cern现有的eos系统，cern将性能测试的结论定为“fullyachievedexpectedPerformance”。

总拥有成本和扩展

uds使用分布式体系结构，将客户数据分布在多个存储节点上进行存储。 这种“无集线器”设计消除了扩展瓶颈，在跨地区部署、异地灾难恢复等系统扩展方面非常灵活，可以轻松实现TB到TB的存储容量。

uds采用业界独有的arm体系结构，最先支持昂贵的硬盘，同时确保高可靠性。 arm和高成本硬盘的超低功耗首先有助于cern大幅降低设备运行时的功耗。 另外，uds支持特有的即时免维护特征有助于减少不需要cern的维护人员。

cern与固件存储的协作[/s2/]

早就作为大量存储产品受到了cern的好评。 同年11月，双方展开合作，华为作为contributor加入CERNOpenLab。 一年一月完成了1pb大容量存储系统的部署。 之后，经过超过6个月的严格验证测试，华为的大容量存储系统uds完全满足了客户的性能和可扩展性要求。 cern openlab的干部在华为hcc大会上发表了通过测试的结论。

年，华为将正式成为赛扬合作伙伴(目前为惠普、西门子、英特尔、甲骨文)。 继续lhc的相关科研活动，特别是通过uds存储系统实现欧洲和中国科学家的数据共享。 另外cern明年将在匈牙利建设更大的数据中心，华为将参与其中的存储部分的建设。

希格斯玻色子的发现给cern带来了很大的名声，当然华为的存储也展示了自己的实力。 cern openlab总负责人鲍勃•； 琼斯在谈到华为uds项目时表示，“cern在执行数据密集型模拟和分解方面面临着局限性。 与华为的合作为我们指明了令人兴奋的新途径。 看到华为云存储的优秀架构设计，cern可以轻松应对未来eb级数据量的挑战。”