發(fā)布時(shí)間：2018-01-09 23:11

  本文關(guān)鍵詞：江門中微子實(shí)驗(yàn)離線軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)　出處：《山東大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： JUNO 離線軟件 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)管理 軟件驗(yàn)證

【摘要】：江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)是我國的重大基礎(chǔ)科學(xué)研究項(xiàng)目,其探測器位于中國廣東省,距離陽江和臺(tái)山核電站大約53千米處,目前正處于建設(shè)階段。JUNO的物理課題豐富,主要目標(biāo)是測定中微子質(zhì)量順序及精確測量多個(gè)中微子振蕩參數(shù),同時(shí)也包括關(guān)于地球中微子、大氣中微子、太陽中微子以及超新星中微子等的研究。JUNO離線軟件系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)的重要組成部分,主要負(fù)責(zé)離線數(shù)據(jù)處理,包括蒙特卡洛(MC)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、真實(shí)數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)的刻度、重建,以及為數(shù)據(jù)分析提供平臺(tái)和工具等功能。本論文研究的主要課題是JUNO離線軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā),包括數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)管理模塊、軟件與物理結(jié)果驗(yàn)證系統(tǒng)以及并行計(jì)算技術(shù)的研究等。數(shù)據(jù)模型是JUNO離線軟件系統(tǒng)的重要組成部分,它定義各個(gè)離線數(shù)據(jù)處理階段中數(shù)據(jù)組織的形式與存儲(chǔ)的格式,影響整個(gè)離線軟件的功能與性能。JUNO實(shí)驗(yàn)特殊的需求給數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn):中心探測器通過反貝塔衰變(IBD)觸發(fā)的一對(duì)快、慢信號(hào)探測中微子,這要求MC數(shù)據(jù)模型提供快、慢信號(hào)關(guān)聯(lián)的機(jī)制;由于物理目標(biāo)的多樣性,一部分特殊的數(shù)據(jù)分析需要結(jié)合一個(gè)事例在多個(gè)數(shù)據(jù)處理階段的信息,因此需要提供多個(gè)處理步驟間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的機(jī)制。針對(duì)這些特殊的需求,我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了 JUNO數(shù)據(jù)模型,其在滿足數(shù)據(jù)處理基本需求的前提下提供了事例內(nèi)部及事例間靈活的關(guān)聯(lián)機(jī)制。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是所有的離線數(shù)據(jù)處理軟件共享的基礎(chǔ)模塊,包括數(shù)據(jù)內(nèi)存管理和數(shù)據(jù)輸入輸出系統(tǒng)。其中內(nèi)存管理是基于SNiPER框架的DataBuffer工具所開發(fā)的服務(wù),負(fù)責(zé)管理內(nèi)存中的數(shù)據(jù)模型對(duì)象,并為分析者提供多個(gè)物理事例的緩存機(jī)制,以方便其開發(fā)IBD事例的挑選算法。輸入輸出系統(tǒng)則負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換內(nèi)存中暫態(tài)的數(shù)據(jù)模型對(duì)象和持久態(tài)的數(shù)據(jù)文件。由于JUNO探測器龐大的規(guī)模,以及數(shù)據(jù)的低信噪比特點(diǎn),數(shù)據(jù)的輸入和輸出將成為嚴(yán)重影響軟件性能的瓶頸。因此我們基于JUNO數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)了支持惰性加載技術(shù)的數(shù)據(jù)輸入輸出系統(tǒng),以減少數(shù)據(jù)輸入輸出帶來的開銷。目前,支持并行計(jì)算技術(shù)的JUNO離線軟件原型正處于設(shè)計(jì)與開發(fā)階段,而數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的并行化是其重點(diǎn)與難點(diǎn)。本論文討論在并發(fā)環(huán)境下JUNO離線軟件原型的設(shè)計(jì),及數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn),以滿足并行計(jì)算的要求。離線軟件的驗(yàn)證系統(tǒng)是保證物理結(jié)果正確并提高軟件質(zhì)量的重要工具,包括兩個(gè)層次:第一層次是以軟件包為單位的單元測試,用于檢測單個(gè)軟件包是否可以正確運(yùn)行以及運(yùn)行性能是否正常;第二層次是物理結(jié)果的驗(yàn)證,用于檢測離線軟件整體是否正常及結(jié)果是否可靠。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)層次的驗(yàn)證功能,我們開發(fā)了 JunoTest軟件包,并在JUNO離線軟件中進(jìn)行了推廣和應(yīng)用,使其成為保障離線軟件系統(tǒng)功能和性能的重要工具。本論文介紹JunoTest的設(shè)計(jì)與開發(fā),以及利用其進(jìn)行的一系列關(guān)于數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理模塊的性能測試結(jié)果。測試結(jié)果表明數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)管理模塊的設(shè)計(jì)可以滿足JUNO實(shí)驗(yàn)的要求。
[Abstract]:JUNO is an important component of JUNO ' s offline software system . The JunoTest software package is developed and popularized and applied in JUNO offline software to make it an important tool to guarantee the function and performance of offline software system . This paper introduces the design and development of JunoTest and the performance test results of data model and data management module . The results show that the design of data model and data management module can meet the requirements of JUNO experiment .

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O572.321;TP311.52

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本文編號(hào)：1402898