Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 0 Lezione 1b - 13 ottobre 2009 Il materiale didattico usato in questo corso è stato mutuato da quello utilizzato da Paolo Veronesi per il corso di Griglie Computazionali per la Laurea Specialistica in Informatica tenuto nellanno accademico 2008/09 presso lUniversità degli Studi di Ferrara. Paolo Veronesi Università degli Studi di Bari – Corso di Laurea Specialistica in Informatica Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing A.A. 2009/2010 Giorgio Pietro Maggi

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 1 The scientific demand

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 2 The History of the Universe

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 3 What is CERN? CERN is the European Organization for Nuclear Research The world's largest particle physics laboratory explores what matter is made of, and what forces hold it together Founded in 1954 (50 years last year!) One of Europe's first truly international joint ventures Now includes 20 Member States... where the Web was born!

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 4 Distribution of CERN users Formal ties with governments of countries such as Egypt, Iran, Jordan, Morocco, Pakistan, Saudi Arabia and the United Arab Emirates.

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 5 A LHC

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 6 High Energy Physics Applications (CERN LHC Exps.) ATLASCMS LHCb

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 7 LHC: 4 experiments … ready (almost…)

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 8 Orders of magnitude 15 PetaBytes of new data each year 1 Petabyte (1PB) = 1000TB = 10 times the text content of the World Wide Web ** ** Urs Hölzle, VP Operations at Google 40,000,000 collisions/sec in each of the four detectors 150 times the total content of the Web each year 100,000 of todays fastest processors CMS LHCb ATLAS ALICE

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 9 Orders of magnitude Concorde (15 Km) Balloon (30 Km) CD stack with 1 year LHC data! (~ 20 Km) Mt. Blanc (4.8 Km) All interactions Higgs?? 1 needle in 10,000,000 haystacks !

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 10 The Data Acquisition

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 11 Data acquisition and storage for CERN

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 12 The Tiers ModTier

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 13 HEP Grid Computing Model (since the end of 90s) Tier2 Centre ~1 TIPS Online System Offline Processor Farm ~20 TIPS CERN Computer Centre Asia Pacific Centre ~4 TIPS France Regional Centre US Regional Centre Italy Regional Centre Institute Dept. of Phys ~1 GBytes/sec ~ MBytes/sec Gbits/sec ~100 to 1000 Mbits/sec There is a bunch crossing every 25 nsecs. There are 100 triggers per second Each triggered event is ~1 MByte in size Physics data cache ~PBytes/sec ~10 Gbits/sec Tier2 Centre ~1 TIPS INFN Catania ~1 Gbit/sec 1 TIPS is approximately 25,000 SpecInt95 equivalents Tier 4 Tier 0 Tier 1 Tier 2 Tier 3

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 14 In silico drug discovery Diseases such as HIV/AIDS, SRAS, Bird Flu etc. are a threat to public health due to world wide exchanges and circulation of persons Grids open new perspectives to in silico drug discovery Reduced cost and adding an accelerating factor in the search for new drugs International collaboration is required for: Early detection Epidemiological watch Prevention Search for new drugs Search for vaccines

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 15 Example: Pharmacokinetis A lesion is detected in an MRI study of a patient – start with virtual biopsy The process requires obtaining a sequence of MRI volumetric images. Different images are obtained in different breath-holds. Before analyzing the variation of each voxel, images must be co- registered to minimize deformation due to different breath holds. The total computational cost of a clinical trial of 20 patients is around 100 CPU days.

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 16 Example: Determining earthquake mechanisms Seismic software application determines epicentre, magnitude, mechanism Analysis of Indonesian earthquake (28 March 2005) Seismic data within 12 hours after the earthquake Analysis performed within 30 hours after earthquake occurred Results Not an aftershock of December 2004 earthquake Different location (different part of fault line further south) Different mechanism Rapid analysis of earthquakes important for relief efforts Peru, June 23, 2001 Mw=8.4 Sumatra, March 28, 2005 Mw=8.5

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 17 e-Scienza vs. e-Business GÉANT. INFRASTRUCTURE GRID. INFRASTRUCTURE e-Infrastructure GÉANT EGEE DEISA … + e-Infrastructure projects, international, policies, user communities

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 18 Un esempio concreto: il progetto BEinGRID Coordinator: Atos Origin

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 19 Le cose non sono tuttavia così semplici... Ladozione di Grid da parte del mondo dellIndustria procede più lentamente di quanto potrebbe Recenti indagini di mercato confermano che i freni più importanti risultano essere: La Sicurezza Rigidi controlli di accesso a dati e applicazioni e privacy per dati sensibili; Gli Standard La loro adozione incoraggerebbe investimenti a lungo termine La Formazione Necessità di offerte formative specifiche per il mondo business La Gestione delle License Software Controlli duso delle licenze software e protezione delle revenues di chi produce software commerciale

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 20 Use case di carattere/interesse industriale (1/4) Studio del sistema di adduzione syngas per la verifica della fluido- dinamica del condotto di alimentazione combustibile delle turbine a gas Siemens V94.2K, topper dellimpianto IGCC ISAB Energy

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 21 Use case di carattere/interesse industriale (2/4) Studio della combustione con bruciatore ibrido finalizzato allanalisi fluidodinamica del bruciatore bifuel e della combustione nelle turbine a gas Siemens V94.2K, topper dellimpianto IGCC ISAB Energy durante la marcia a gasolio Risalita daria calda dal condotto syngas SyngasSyngas

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 22 Use case di carattere/interesse industriale (3/4) Analisi elettromagnetica di Tubi ad Onda Progressiva Tempo di simulazione su 1 PC: 400 min. Tempo di simulazione su GRID: 30 min. Tempo di simulazione su 1 PC: 8 h. Tempo di simulazione su GRID: 45 min.

Tecnologia dei Servizi Grid e cloud computing - Lezione 001b 23 Use case di carattere/interesse industriale (4/4) Simulazione fluido-dinamica della cascata delle Marmore per la determinazione dei punti critici dell'intero percorso della cascata in diverse condizioni di portata Numidia srl 3.1 milioni di volumi