欧洲核子研究中心的云计算架构—（1）
发布时间：2022-12-13 10:22:51 所属栏目：云计算 来源：
导读： 欧洲核子研究中心（缩写为CERN），是全球最大的粒子物理学实验室，其存在的本质意义就是研究物质的组成和宇宙的起源。
CERN（读音是：[s?:n]），是一个法语缩写词，意为“欧洲核子研究理事会&rdquo
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欧洲核子研究中心（缩写为CERN），是全球最大的粒子物理学实验室，其存在的本质意义就是研究物质的组成和宇宙的起源。 CERN（读音是：[s?:n]），是一个法语缩写词，意为“欧洲核子研究理事会”（法语为：Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire），这是1952年成立的临时理事会，虽然两年后改名为欧洲核子研究中心（Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire），但这个缩写一直被沿用至今。 探寻物质的根本：LHC 物理学者认为：物质是由基本粒子组成的，基本粒子，又被希格斯玻色（Higgs boson）子和“上帝粒子”（God particle）。 为了证实基本粒子的存在并作深入研究，在瑞士日内瓦西部与法国接壤的边境上，CERN建造了全球最先进的LHC（Large Hadron Collider，大型强子对撞机），它被隐藏在总长约27公里的环形隧道之中。 在环形隧道中，两束质子流相向而行，并以近光速发生碰撞，由此产生新粒子。质子的体积很小，只有10的负15次方米，因此，即便是相向而行，大多数质子也会失之交臂，撞上的几率极低：在4000万次记录中，只能发现约500次正对碰撞。 而一旦发生正对碰撞，就会引发微观的宇宙大爆炸，重现宇宙大爆炸后的瞬间状态，科学家们就从搜集到的各种数据中探求物质形成和宇宙起源的奥秘。 2008年9月，LHC投入试运行；2012年7月4日，在CERN的LHC中持续了7个月的质子-质子（pp collisions）对撞中，“上帝粒子”被成功发现；2013年3月14日，CERN正式宣布发现了“上帝粒子”。 2013年10月8日，诺贝尔物理学奖授予了84岁的彼得·希格斯（Peter Higgs）和80岁的弗朗索瓦·恩格勒（Fran?ois Englert），以表彰他们成功预言了“上帝粒子”的存在。 2012年7月4日，发现“上帝粒子”后，彼得·希格斯（右）与弗朗索瓦·恩格勒（左）出席研讨会。 基本粒子的存在得以证实，宇宙的根本和起源也就有了深入探求的无限可能性。实际上，CERN的LHC已经开始了新的对撞：质子-铅离子对撞，即proton-lead (p-Pb) collisions。籍于此，物理学家可以对大爆炸之初百万分之几秒的宇宙状态有更为深入的分析和洞察。 目前，CERN的员工约有2400人，为12,500名来自世界各国的科学家提供高能物理科研的服务。 支撑高能物理研究的是海量的数据和错综复杂的应用分析环境，要构建满足这些要求的IT基础设施，云计算技术具有极高的技术契合度，是当然的首选。 CERN云架构的核心组件：Nova Cells v1 CERN是互联网的发源地，在信息技术方面，一直走在最前沿。 2013年7月，CERN的OpenStack云计算环境投入实际运行，此后，随着OpenStack版本的更新，经历了若干次升级，目前在CERN数据中心运行的是Newton版本。 尽管Nova Cell（v2）已经在Newton版本中被正式引入，新版本的技术改进和优势也正在被不断地加以宣扬，然而，CERN仍然拥有目前世界上最大规模的Nova Cell（v1）服务的实际应用环境，是解决OpenStack大规模部署的最佳案例之一。 以下，对Nova Cells v1进行简要介绍。 Nova Cells v1是为解决OpenStack大规模部署的问题而创建的，当OpenStack云环境的部署规模达到一定程度后，进一步的扩展就受到技术瓶颈的限制，这种限制主要是由数据库和消息队列而产生的。比如，随着部署规模的扩展，消息队列的性能下降得异常明显，具体而言，根据经验总结，在两百个节点的环境中，一个消息发出后，可能要20秒左右才能得到响应。 从OpenStack的Grizzly版本开始，Nova Cells项目正式推出，应用这个新的OpenStack模块，就能在保持现有OpenStack云计算环境不变的前提下，以在现有OpenStack云计算环境中添加Child Cell的技术手段，增强以Scale-Out方式大规模扩展OpenStack部署环境的能力。 如上图所示，使用Nova Cells v1服务，可以将计算资源的管理单位进一步细分为Cell。 不同的Cell，有着各自独立的Nova-API、Nova-Scheduler（调度）、Nova-Conductor（连接）、Nova-Compute（计算）、数据库服务（Database）、消息队列（AMQP，Advanced Message Queuing Protocol，可通过RabbitMQ等机制实现）、Nova-Cells等各项服务，在从顶层的入口API Cell开始，可以树状结构逐步向下延伸，从而实现规模的扩展。 其中，API Cell（即：Parent Cell）包含 有Nova-API 服务，用于接收用户发出的请求，并将用户请求通过Nova Cells服务以Message形式发送至指定的Cell；而Child Cell则包含除 Nova-API之外的所有Nova-*服务，实现具体的 Nova Compute节点服务；API Cell与Child Cell共享 Glance 服务，且各Cells之间（API Cell与Child Cell之间、各层级Child Cell之间）的通信均通过Nova Cells服务进行。 需要指出的是： 1）在Nova Cells v1的整体架构中，对Cells的调度与对计算节点的调度是彼此独立进行的； 2）Nova-Cells服务不仅用于不同Cell之间的消息传递，在API Cell中，Nova-Cells还为操作请求选择目标Child Cell。 综上所述，当一个创建虚拟机实例的操作请求到达API Cell时，由Nova-API接收并转发给Nova-Cells，随后，Nova-Cells选择恰当的目标Child Cell，进而将操作请求发送给此目标Child Cell的Nova-Cells服务，进行处理后再转至该Child Cell的Nova-Scheduler（主机调度服务）进行处理，随后，Nova-Scheduler处理操作请求，根据计算资源统计的相关信息，在该Child Cell中选择恰当的计算节点，进而将操作请求分发至其上以具体执行虚拟机的创建。 CERN云计算环境基于Nova Cells v1，通过全面的分布式体系架构，构建了更具弹性的OpenStack云计算环境。 到目前为止，CERN的OpenStack云计算环境“重度使用”（据CERN的IT工程师所言）Nova Cells v1。在CERN的各项科学实践中，基于Nova Cells v1的OpenStack云计算环境经受住了各种实际考验，长期、稳定和高效的运行已经证明了其所具有的实践价值。 （编辑：草根网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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