Méthodes et outils pour la conception et l'implémentation de systèmes de contrôle pour de grandes expériences de physique

= Methods and Tools for the Design and Implementation of Control Systems for Large Physics Experiments

• Auteur / Autrice : Clara Gaspar
• Direction : Jean-Jacques Schwarz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L3I - Laboratoire d'Ingénierie de l'Informatique Industrielle (Lyon, INSA1995-2003)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande robuste

Automates

Traitement réparti

Résumé

L'objectif de cette thèse est de proposer un ensemble de méthodes et d'outils pour le pilotage en-ligne d'une expérience de physique des particules (DELPHI sur l'accélérateur du CERN, cadre de notre étude). Il s'agit, en définissant une approche globale pour les différents parties du système, de faciliter la maintenance évolutive et de permettre aux utilisateurs (les physiciens) de conduire plus aisément (localement ou à distance) leurs expériences spécifiques. Avec l'analyse de L'existant, nous avons mis en avant trois points clés pour l'élaboration de notre architecture: la communication, le contrôle-commande et l'interface utilisateur. Nous proposons le modèle de communication DIM (Distributed Information Management) qui sert de support unique de communication à tous les autres modules. Basé sur le paradigme client/serveur, il propose une communication asynchrone et est conçu pour assurer une totale transparence. Sa robustesse lui permet de gérer des situations d'exceptions comme la disparition d'un processus (ou d'une liaison réseau) et la migration d'un processus d'une machine sur une autre. Nous proposons l'environnement de pilotage SMI++ qui permet de modéliser l'expérience avec une collection hiérarchisée d'objets décrits sous forme d'automates en langage SML (State Management Language). SMI++ est proposé avec des outils d'aide à l'implémentation (générateurs de code) et au test d'un système de contrôle donné. L'interface utilisateur DUI est l'unique interface du système en ligne et est utilisable aussi bien depuis le CERN que d'un laboratoire distant pour permettre un travail coopératif. SMI++ et DUI s'appuient sur DIM pour la gestion de la communication. Cette architecture a été validée sur l'expérience DELPHI au CERN (où DIM distribue plus de 20000 services fournis par 425 serveurs répartis sur environ 50 machines et où SMI++ gère plus de 1000 objets) et certains de ses éléments et/ou principe ont été adoptés sur d'autres sires (Babar, SLAC Stanford).

This thesis proposes a set of methods and tools to be used for the online control of a large high-energy physics experiment (this study was done at DELPHI on the large LEP collider at CERN). The goal is to make the evolutive maintenance easier through a global approach on all parts of the system, and to allow users (physicists) to run easily their specific experiments, either locally or remotely. Analyzing existing tools, we have defined three main key objectives in the design of our architecture: communication, control/survey and user interface. For communications we propose a model called DIM (Distributed Information Manager) as single system used by all other modules. Based on the client/server paradigm, it proposes asynchronous communications and had been designed to allow full transparency. Its robustness allows it to handle exceptions such as the death of a process (or a network link) and the migration of a process to another node. For controls, we propose the environment SMI++ which allows to model the experiment as a hierarchical set of objects whose behavior is described as automates in the Sl'v1L language (State Management Language). SMI++ is proposed with implementation tools (code generator) and test tools. The user interface DUI is used throughout the online system and can be used in the control room at CERN as well as at a remote laboratory, to allow for co-operative work. SMI++ and DUI are both using DIM for communications. This architecture has been validated on the DELPHI experiment at CERN, where DIM publishes over 20000 services from 425 servers running on about 50 processors and where SMI++ handles more than 100 objects. Some of these tools have also been selected by other experiments (Babar at SLAC, Stanford).