Das Flaggschiff der heutigen Teilchenphysik, der weltweit leistungsstärkste Beschleuniger LHC in Genf, erzeugt jährlich eine Datenmenge von etwa 15 Petabyte (15 Millionen Gigabyte). Das entspricht mehreren hunderttausend DVDs pro Jahr. Diese Datenflut wird von tausenden Wissenschaftlern auf der ganzen Welt analysiert – eine enorme Herausforderung an Datenspeicherung und Rechenleistung.

Weltweites Computernetz

Um diese Herausforderung zu meistern, setzen die LHC-Erbauer auf das Konzept des Grid-Computing, bei dem weltweit verteilte Computer so zusammengeschlossen werden, dass sie von Nutzern aus aller Welt wie ein gewaltiger Supercomputer verwendet werden können. Die Daten der Experimente werden dabei nicht wie bisher an einem Ort gespeichert und verarbeitet, sondern auf mehrere Zentren mit ausreichender Speicherkapazität verteilt, von dort aus an verschiedene Einrichtungen und schließlich an die beteiligten Wissenschaftler weitergeleitet. Auch DESY steuert große Rechen- und Speichersysteme zu diesem weltweiten Computernetz bei.

Tier-2-Zentrum bei DESY

Am Aufbau dieses gigantischen Computernetzes, des LHC Computing Grid (LCG), sind in Zusammenarbeit mit CERN Rechenzentren auf der ganzen Welt beteiligt. Das Netzwerk besteht aus verschiedenen Ebenen, so genannten Tiers. Die vom LHC produzierten Rohdaten werden zunächst am CERN in Genf, dem Tier-0-Zentrum, auf Band gesichert. Nach einer ersten Bearbeitung werden diese Daten dann zur Speicherung und Rekonstruktion an elf internationale Tier-1-Zentren verteilt. Diese Zentren verfügen über eine ausreichende Speicherkapazität für große Datenmengen und sind rund um die Uhr über das Computernetz verbunden. Eines dieser Tier-1-Zentren ist das Grid Computing Centre Karlsruhe (GridKa) des Forschungszentrums Karlsruhe, das den mitteleuropäischen Hauptknoten des LCG bildet.

Die Tier-1-Zentren stellen die Daten wiederum den in der Grid-Hierarchie nachgeordneten Tier-2-Einrichtungen zur Verfügung, die aus einem oder mehreren miteinander verbundenen Rechenzentren bestehen. Diese Tier-2-Ressourcen stellen die entscheidende Ebene für die wissenschaftliche Analyse der Daten über Grid-Werkzeuge dar. DESY betreibt standortübergreifend in Hamburg und Zeuthen ein solches Tier-2-Zentrum, das große Rechen- und Speichersysteme für die LHC-Experimente ATLAS, CMS und LHCb zur Verfügung stellt. Es ist eines der größten unter den über 140 global verteilten Zentren und wird über das Grid von Forschergruppen auf der ganzen Welt genutzt. Die Wissenschaftler erhalten Zugang zum Rechnernetzwerk LCG über lokale Rechenzentren an ihren Instituten (Tier-3) oder über ihren Computer am Arbeitsplatz (Tier-4). Auf diese Weise können Forscher aus aller Welt die gespeicherten Daten mit der Rechenleistung des LCG auswerten und analysieren.