发现“上帝粒子”

华为云存储解决方案助CERN为诺贝尔物理学奖提供数据支撑

2013年10月，比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒、英国理论物理学家彼得·希格斯因成功预测希格斯玻色子（Higgs boson）而获得2013年诺贝尔物理学奖。希格斯玻色子，是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。在现有量子物理学的研究中，科学家们建立了一种称为“标准模型”的物理学理论。该模型把构成物质的亚原子分为夸克、轻子和玻色子三类，根据这一理论，1964年英国科学家希格斯预言了希格斯玻色子的存在。

标准模型共预言了62种基本粒子的存在，其中61种粒子已经被实验证实，而希格斯玻色子是最后一种还未被确认发现的基本粒子，它被认为是解释物质质量之谜的最重要粒子，因此又被称为“上帝粒子”。

2012年7月4日，欧洲核子研究组织（CERN）宣布，大型强子对撞机LHC探测到两种新的粒子极像希格斯玻色子，此后科学家分别以两个独立的实验寻找希格斯玻色子，这两个实验分别称为Atlas和CMS。2013年3月14日，欧洲核子研究中心发布公告称，通过对更多数据的分析显示，该中心去年发现的一种新粒子“强有力地表明就是希格斯玻色子”。

对上帝粒子的探索和发现是在CERN建立的世界上最大的强子对撞机LHC上完成的， LHC可以通过高速粒子的碰撞来模拟宇宙大爆炸时的场景，然后再通过环形隧道内分布的1.5亿个感应器来收集和传递实验数据。据统计，碰撞实验产生的海量数据，经过滤后待存储的有效数据流达到6GB/s。而随着实验规模和级别的不断提升，目前CERN自有的数据中心磁盘存储已经超过25PB，另有75PB的数据存放在带库中，存储系统可用空间分别为40PB和100PB。CERN将这些海量数据通过其遍布全球的140多个计算节点进行分流和存储。

海量数据的存储需求使CERN的IT系统性能面临巨大挑战；在短暂的碰撞时间内，产生的大量数据对存储系统的吞吐能力、稳定性也提出了较高要求。另外，实验数据能够灵活地跨地域访问和共享，是支撑CERN遍布全球的研究机构协同工作的重要基础，而传统的存储方式越来越无法适应CERN在全球140多个国家和地区计算节点之间的数据流通。

2012年初，CERN与华为合作，尝试利用云存储架构解决大量研究工作所面临的数据存储瓶颈。据华为公司企业业务中国区政府系统部部长孙冀平介绍，华为是中国较早建立面向未来技术创新和趋势研究实验室的公司之一，该实验室以技术为导向，与国内100多所高校和科研机构在前沿技术和标准化方面进行了合作，目前研发的项目达到200个以上，先后产生了1200多项科研成果和技术专利。这些研究强调技术与客户的业务系统深度融合，针对科研、教育、政府等用户对大数据、移动互联及敏捷网络方面的需求提供差异化、定制化的解决方案。此次华为向CERN OpenLAB提供的0.8PB UDS存储设备，就是希望与CERN一同探讨、测试和验证UDS在海量数据场景下的应用能力。

UDS海量存储分布式架构的亮点之一是随着节点数量的增加，系统吞吐性能可以持续提升。CERN分别对4K-100M的不同大小的文件进行从单一客户端、20个、200个客户端的长时间测试。UDS系统的吞吐量均达到了带宽限制的极限：在5Gb的带宽限制下，UDS可达到588.4MB/s的吞吐量；在18Gb的带宽限制下，UDS达到2200MB/s的吞吐量。读写性能均高于用于参考比对的Open stack和CERN现有的EOS系统。

在可靠性方面，CERN分别通过多副本和擦除编码（EC）两种验证方案，前者更注重性能，后者更注重成本，用户可以根据不同业务的SLA来灵活调整可靠性方案，从而在存储利用率和数据可靠性之间寻求最佳平衡。在长达近一年的测试验证过程中，UDS系统没有丢失任何数据，CERN对于UDS可靠性的评价为“Outstanding reliability measured： 100%”。

UDS系统具有完善的对象存储特性，对象的创建、写入、读取、删除以及MDC（多数据中心统一资源池）、一键快速部署等特有功能为CERN在遍布全球的140个计算节点之间实现数据自由访问和共享提供了便利。UDS海量存储系统采用的ARM架构，在保证高可靠的前提下支持消费级硬盘，大幅降低了CAPEX。而整机的高集成度设计（2.1PB/）和ARM的超低功耗以及UDS的免即时维护等特性都较好的帮助CERN大幅降低运营成本。

CERN OpenLAB的总负责人鲍勃·琼斯认为，CERN的系统在执行方面正面临极限，同华为的合作为其展现了一个新的途径，云存储优良的架构设计，使得CERN在应对未来EB级数据量的挑战时能够轻松应对。华为UDS产品的出色表现和ITC整合能力，使CERN决定与华为建立长期合作的伙伴关系，在未来三年里，UDS系统将继续为CERN的数据密集型模拟和分析应用提供支撑，为最终发现上帝粒子，探索人类未知的世界提供源源动力。