DOC《数据获取系统》

完成大容量、高速度的数据转储任务,最终将事例数据送到计算中心记录到永久介质上;

提供系统在线刻度、电子学读出系统校准和网络环境监测等辅助支持系统;

根据BESIII的数据贮存需求和其它数据监测需求,设计并实现在线数据库管理系统,并与离线分析数据库管理系统连接,实现数据自动更新. 系统构成 BESIII数据获取系统是基于前端电子学和触发/判选的硬件系统,由读出系统、在线系统和校准系统及其它辅助/服务系统组成. 在系统构造方面,BESIII数据获取系统必须成为高可靠性、高稳定性、易升级、易扩充的系统.系统设备配置和软件开发工具着眼于未来技术发展趋势,尽可能采用市场上性能/价格比最好的商业化产品. BESIII数据获取系统大规模运用先进的计算机和网络技术,采用多级并行处理方案.最低一级为基于VME总线系统的读出机箱,由前端电子学读出插件(TDC和ADC等)和一个作为控制器使用的处理机组成.每个VME读出机箱中的前端电子学读出插件数不超过16个,电子学信道数不超过1024个.VME处理机拟采用MVME2431单板计算机,用以完成数据的采集、处理、监视和传输.若干个读出机箱通过Ethernet网络的100M Switch连接到读出计算机,组成一个读出分支.所有读出分支通过1G以上Switch连接到在线计算机群,形成数据获取系统的数据流主干通路.来自各读出分支的子事例数据包通过在线计算机群汇总成完整事例,并进行标记、处理和监测,直到安全记录到永久介质上(参见图4.12-1). BESIII数据获取系统提供其它控制与测试功能的支持.在系统设计过程中,需要明确定义并实现BESIII数据获取系统与前端电子学系统和触发系统的接口及驱动方式.从设计阶段开始就要充分考虑如何实现整个系统和分系统的控制、校准和测试功能.此外,还要提供对磁铁电源、电子学电源、高压系统、加速器参数的记录、系统初始化、程序/参量的下载、运行命令的送达与执行等一系列系统服务功能. 图4.12-1 BESIII数据获取系统示意图 BESIII数据获取系统的软件是一个庞大的软件工程,必须考虑软件的质量和标准化方面的技术实施.要依赖于强有力的软件工程管理办法和配置软件工程开发/管理工具.读出机箱的软件开发环境将采用实时操作系统VxWorks及其C程序语言,读出计算机和在线计算机系统的软件开发环境将采用Unix/Linux及其C和C++程序语言.为了保存和使用运行参数,标准的数据库技术将被用于BESIII数据获取系统. 系统配置需求 BESIII数据获取系统的设计具有一定的复杂性,主要原因是一级触发事例率指标是BESII的200倍,事例数据长度是BESII的6倍.在系统配置需求方面存在两个关键技术问题:(1)在读出系统配置方面,解决数据Bandwidth和数据流量的匹配问题;

(2)在系统构造方面,解决在复杂的并行计算环境下,与前端电子学及触发系统一起构造成一个集成化的可操作数据获取系统问题,包括实现分系统局部测试和系统初始化、控制及监测等一系列任务. 根据各探测器读出电子学子系统和触发系统提供的需求信息,BESIII数据获取系统的读出基本配置参见表4.12-2.读出机箱个数约48个,读出分支不超过16个.预计的在线计算机群需要30台以上的PC机,大型数据存储系统达到(240TByte/5年)运行能力. 设计中的BESIII数据获取系统,考虑到数据分布的不均匀性,要使系统以最小死时间开销的代价完成数据获取任务,预期读出机箱的数据平均通过能力要达到3.2MBytes/sec.因此,必须采用高速的VME总线读出方法和高速Ethernet网络技术. 表4.12-2 读出设备配置表 子系统名称 通道数 读出插件数 读出机箱数 读出分支数 MDC(T+Q)