AMD EPYC(小龍)處理器提供卓越的PCI-E和內(nèi)存帶寬，加快了大型強子對撞機的亞原子粒子研究
合作伙伴：CERN
產(chǎn)業(yè)：粒子物理研究
挑戰(zhàn)：從大型強子對撞機的探測器中收集大量數(shù)據(jù)
解決方案：在探測器數(shù)據(jù)收集服務器上部署AMD EPYC 7742處理器
效果：較小的系統(tǒng)可以降低成本，將更多資金投入科學研究
AMD技術概述：64核AMD EPYC 7742處理器
合作伙伴：吉字節(jié)
科學是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證理論的過程。但是，如果測試設備包含歐洲核研究組織(CERN)大型強子對撞機(LHC)的粒子探測器，則遠視碰撞數(shù)據(jù)每秒最多為40TB。很多沖突數(shù)據(jù)并不重要，所以首先要做的是在信息到達時過濾，提取最有可能提供重要洞察力數(shù)據(jù)的相關結果。這是非?？量痰母咝阅苡嬎闳蝿?，需要盡可能強大的服務器硬件。
CERN已經(jīng)為2021年將進行的大型強子對撞機重啟做了很長時間的準備，并且正在尋找能夠滿足大量數(shù)據(jù)吞吐量處理要求的硬件平臺?！氨仨殞⒚颗_服務器的數(shù)據(jù)存儲在每臺服務器上，”CERN LHCb在線計算項目負責人Niko Neufeld說。這就像拼圖一樣。拼完一幅圖后，必須對所有傳入的數(shù)據(jù)執(zhí)行牙齒操作。這給I/O帶來了棘手的挑戰(zhàn)。因此，Neufeld選擇了第二代AMD EPYC處理器，因為它提供了實驗所需的處理性能、內(nèi)存速度和帶寬。
完成美麗的拼圖
Neufeld做的實驗稱為LHCb。Neufeld解釋說：“字母b代表beauty(美)。”這是自然界中六個茄子夸克之一，也是我們研究的主要目標之一?！翱淇耸且环N基本粒子，是物質(zhì)的基本組成部分?？淇私Y合形成了一種叫做強者的復合粒子，其中最穩(wěn)定的元素是質(zhì)子和中子。
LHCb實驗旨在調(diào)查大爆炸后發(fā)生了什么，生存物質(zhì)，形成我們今天所知道的宇宙。觀察夸克衰變的行為有助于解釋為什么宇宙主要由物質(zhì)而不是反物質(zhì)組成。Neufeld補充說：“在美夸克中，牙齒差異比其他夸克更明顯。”"我想"
實驗將強者和LHCb探測器相撞，制造出了美夸克，但壽命短，必須迅速收集數(shù)據(jù)才能檢測其行為。原始數(shù)據(jù)流首先由用于初始解釋的自定義FPGA卡處理。Neufeld表示：“每個服務器都映射到不同地理位置的探測器。探測器分為多個部分，每個服務器以點對點方式連接到探測器的牙齒部分。但是，所有數(shù)據(jù)片段必須放在一個位置才能進行有意義的計算?！?/p>
Neufeld繼續(xù)說：“單個服務器無法完成數(shù)據(jù)處理任務，需要進行完整的數(shù)據(jù)交換?！薄！薄Ｑ例X活動需要快速數(shù)據(jù)處理、高帶寬訪問大量內(nèi)存，以及與負責服務器間連接的I/O設備的快速連接。在后一種情況下，LHCb的每個服務器使用4個Mellanox 200Gbit InfiniBand適配器，這些適配器必須通過最快的互連運行全部容量。Neufeld說：“數(shù)據(jù)徐璐來自其他方向，牙齒數(shù)據(jù)徐璐在其他服務器上處理，這些數(shù)據(jù)必須匯總在一起?！?/p>
“AMD EPYC(小長)CPU允許我們在幾天內(nèi)顯示服務器上每秒超過1 TB的數(shù)據(jù)。像過去一樣，不需要超級計算機，而是在服務器上實現(xiàn)牙齒過程，這是一大進步。”
Niko Neufeld，CERN LHCb在線計算項目主管
AMD EPYC處理器提供超高速I/O和內(nèi)存
LHCb過去使用AMD皓龍?zhí)幚砥鳎琋eufeld在工作流的最后階段測試了第一代基于AMD EPYC處理器的服務器。收集器中的數(shù)據(jù)打包在一起，以供與LHCb實驗相關的所有級別的研究機構使用。此次嘗試提供了積極的經(jīng)驗，第二代AMD EPYC CPU改進了產(chǎn)品規(guī)格，成為了更密集數(shù)據(jù)收集階段的誘人解決方案。
AMD EPYC CPU的核心數(shù)有助于數(shù)據(jù)處理，對128個PCI Express 4.0通道的支持是每個服務器運行4個Mellanox NIC而不存在瓶頸的卓越功能。Neufeld說：“通過AMD EPYC (Xiaolong) CPU，我們可以在幾天內(nèi)顯示服務器上超過1 TB/s的數(shù)據(jù)?！毕襁^去一樣，不是需要超級計算機，而是在服務器上實現(xiàn)牙齒過程，這是一大進步。"我想"
“系統(tǒng)的總內(nèi)存池也很重要，”Neufeld說。傳入數(shù)據(jù)的楊怡很多。數(shù)據(jù)不能從FPGA卡直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡卡。相反，必須進入主內(nèi)存并返回。還需要大量內(nèi)存。單擊“LHCb”，每個服務器使用512GB內(nèi)存。Neufeld繼續(xù)說：“我想。”Rome平臺滿足了這一需要，因為它提供了多個內(nèi)存通道并支持非?？斓膸挕＿@是一個非常均衡的平臺。單擊采用8TB 3200MHz DDR4的第二代AMD EPYC CPU完全滿足與PCI Express總線類似的RAM要求。
AMD EPYC CPU的擴展空間
2019年5月至9月，CERN認證了第二代AMD EPYC CPU平臺，并選擇它作為LHCb實驗的解決方案?！巴ㄟ^牙齒解決方案，我們將服務器數(shù)量減少了三分之一，”Neufeld說。這不僅可以降低成本，而且在構建快速、低延遲的網(wǎng)絡時，減少服務器數(shù)量也是一個優(yōu)點。更大的網(wǎng)絡將面臨更多的沖突問題。系統(tǒng)越緊越好?！?/p>
AMD EPYC CPU為LHCb提供執(zhí)行其他試點測試所需的升級路徑?！拔覀儧]有Google或Facebook的計算能力，但是通過AMD EPYC CPU，我們可以在相對小巧的系統(tǒng)中執(zhí)行所需的處理任務。這在10-15年前不可能實現(xiàn)?，F(xiàn)在我們有了擴展的空間。使用相同的EPYC技術，在相同的空間內(nèi)實現(xiàn)雙倍的容量。未來幾年，我們的計劃是增加探測器和傳感器的數(shù)量。這會給我們提供很大的擴展空間。有了EPYC，我們可以做更多的事情。單擊
“目前沒有與AMD EPYC設計相媲美的商業(yè)替代設備，也沒有具備Gen4功能的許多插槽和提供強大操作功能的其他平臺。因此，第二代AMD EPYC CPU平臺具有體系結構優(yōu)勢?！?/p>
Niko Neufeld，CERN LHCb在線計算項目主管
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