Forschungszentrum DESY und IBM entwickeln Big-Data-Speicherlösung

Das Forschungszentrum DESY und IBM arbeiten gemeinsam an einer Big-Data-Speicherlösung zur schnellen Auswertung wissenschaftlicher Daten. Es soll in der Lage sein, bis zu 20 GByte pro Sekunde zu verarbeiten, entsprechend dem Inhalt von fünf einfachen DVDs.

Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY betreibt mit 2000 Mitarbeitern naturwissenschaftliche Grundlagenforschung, wird aus öffentlichen Mitteln finanziert und gehört zur Helmholtz-Gemeinschaft. Die Namensgebung geht auf den Bau des ersten Teilchenbeschleunigers DESY zurück, der 1960 begann. Seither hat das Zentrum eine Reihe weiterer Ringbeschleuniger gebaut.

Einzigartige Einblicke in den Nanokosmos soll DESYs Forschungslichtquelle Petra III mit ihrem höchst brillanten Röntgenlicht geben. Der Ringbeschleuniger ist 2,3 Kilometer lang und schickt elektrisch geladene Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch magnetische Slalomstrecken, um intensive Röntgenstrahlung zu erzeugen. Riesige Datenmengen entstehen, wenn die Forscher mit diesem Licht atomgenau die innere Struktur von Proben erkunden.

„Ein typischer Detektor liefert heute einen Datenstrom von etwa fünf Gigabit pro Sekunde“, erklärt Volker Gülzow, Leiter der DESY-IT. „An Petra III steht aber nicht nur ein Detektor, sondern es gibt 14 Messstationen, die zur Zeit auf 24 erweitert werden. Alle diese Daten müssen zuverlässig gespeichert und verarbeitet werden.“

DESY und IBM Research arbeiten an einer Lösung dafür, die auf einer neuen Generation von Software Defined Storage basiert, die IBM unter dem Codenamen Elastic Storage entwickelt hat. Diese Technologie soll in der Lage sein, 10 Milliarden Dateien auf einem System innerhalb von 43 Minuten zu scannen, Daten durch Virtualisierung zu sammeln und Flash in Servern zu nutzen. Dem Hersteller zufolge stammt die zugrunde liegende Technik aus dem Supercomputer Watson, der bei der US-Quizshow Jeopardy gegen menschliche Gegner gewonnen hatte und an dessen Kommerzialisierung IBM fieberhaft arbeitet.

Die gemeinsam erarbeitete Lösung soll bis zu 20 GByte Daten, die pro Sekunde an den Messstationen von Petra III erzeugt werden, speichern und für die Analyse vorhalten. Damit könnten die Forscher wesentlich schneller Zugang zu den Messdaten bekommen. DESY will auf diese Weise Analysis-as-a-Service sowie Cloud-Dienste für die Nutzer seiner Anlagen aus aller Welt anbieten.

Als skalierbares System soll es auch künftige Herausforderungen meistern. Mit internationalen Partnern baut DESY den europäischen Röntgenlaser European XFEL und damit eine Forschungslichtquelle, die noch wesentlich mehr Daten liefern wird. „Wir erwarten vom European XFEL etwa 100 Petabyte pro Jahr, also 100 Millionen Gigabyte“, erläutert Gülzow. Das wäre vergleichbar mit dem Datenvolumen des bisher weltgrößten Teilchenbeschleunigers Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf.

„IBM kann von den Erfahrungen mit DESY profitieren und diese in andere datenintensive wissenschaftliche Bereiche wie etwa Astronomie, Klimaforschung und Geophysik einbringen“, hofft Jamie Thomas, General Manager Storage and Software Defined Systems bei IBM. „Dort können dann ebenfalls Speichersysteme errichtet werden für die Analyse von Daten, welche von verteilten Detektoren und Sensoren erzeugt worden sind.“

[mit Material von Rachel King, ZDNet.com]

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