CSR外靶实验数据传输原型系统研究与设计-物理子学专业毕业论文.docx

摘要摘要 摘要 摘要 重离子物理作为目前原子核物理领域的一个新分支正在蓬勃发展。目前，世 界上已经完成建造或正在建造各种重离子加速器装置。我国自行设计并建设了兰 州重离子加速器冷却储存环(HIRFL．CSR)，其主要技术指标已达到国际先进水 平。 外靶实验装置(ETF)是兰州重离子加速器冷却储存环中位于主环(CSRm) 和实验环(CSRe)间的一个实验装置，包含起始时间探测器，靶区y探测器，多 丝漂移室，飞行时间探测器和大型中子墙探测器等多种探测器类型，可用于开展 核物质、放射性物理、超核等多方面的物理研究。本文将介绍的是一套为上述外 靶实验装置设计实现的数据传输原型系统。 在系统方案设计上，本文引进了目前新兴的大数据处理领域中流式计算的模 式以及基于键．值映射的数据组织和计算方法，构建了一种基于流处理方式的数 据传输系统，通过一个由流处理节点构成的网络来完成从前端读出电子学模块读 出数据、传输、事例组装等任务。系统在架构上支持对流处理网络拓扑结构自由 调整，具有很强的伸缩性，可灵活地实现并行处理和负载均衡。同时通过为不同 类型探测器定义接口标准以及支持用户添加自定义节点，可实现外靶实验装置在 调试和实验过程中的各种数据获取相关需求。 本文在组织结构上安排如下： 第一章为绪论部分，主要介绍了CSR外靶实验的目标和结构，以及对数据 获取系统的要求。 第二章介绍目前国内外大型物理实验数据获取系统设计现状及当前大数据 处理领域一些新技术，分析上述方案或技术的特点，作为CSR外靶实验数据传 输系统的参考。 第三章结合第二章中调研的结果和CSR外靶实验的具体需求，描述了设计 的一套基于流处理的传输系统总体框架及其工作方式。系统在结构上被分为了实 现数据传输处理等核心任务的逻辑节点网络以及负责系统整体配置运行、状态监 控等管理功能的监视与控制子系统。 第四章介绍了系统中数据传输处理核心架构的软件实现，给出了逻辑节点统 一的设计规范。这部分设计的优劣直接关系到最终获取系统数据处理效率，在实 现方案中通过设计的全局缓冲区数据结构，有效缓解了基于流处理的系统中节点 问需要大量数据复制的问题。 第五章介绍系统的测试情况。一方面针对基于软件编程实现的各逻辑节点的 T 万方数据 摘要运行性能进行评估测试；另一方面结合前端电子学及探测器进行联合测试，验证 摘要 运行性能进行评估测试；另一方面结合前端电子学及探测器进行联合测试，验证 所设计系统的可靠性及是否满足CSR外靶实验的需求。 第六章总结了本论文的内容，指出了工作的创新点和需要进一步研究的方向。 关键词：CSR外靶实验数据获取系统数据传输Map—reduce并行计算 流 计算 万方数据 AbstractABSTRACT Abstract ABSTRACT As a new branch of nuclear physics，the heavy ion physics is developing rapidly． At present,a variety ofheavy ion accelerators have been built or is under construction．in the world，And the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility at Lanzhou (H球fL—CSR)which was designed and built by China has reached the intemational advanced level． The external target facility(ETF)is an experimental site ofthe HIRFL-CSR which located between the main ring(CSRm)and the experimenml ring(CSRe)．With various types of detectors such as start time detector,Y detector,Multi-Wire Drift Chambers (MWDC)，Time of Flight(TOF)wall and neuron wall，the ETF Can be used for studies on nuclear maReL radioactive ion beam physics，hypemuclei，etc．This thesis will introduce the data transmission prototype system designed for the ETF． By introducing ideas in