„Solaris będzie wiecznym wyzwaniem rzuconym człowiekowi” – pisał z przekorą Stanisław Lem, wybitny polski autor fantastycznonaukowy, futurolog i filozof. Niewątpliwie ucieszyłby go fakt, że Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego w Krakowie, mieście z którym był związany przez większość swojego życia, nazwano na cześć jego najsłynniejszej powieści. A my jesteśmy dumni, że najpotężniejsze urządzenie badawcze w tej części Europy korzysta z rozwiązań sieciowych Extreme!
Działające przy Uniwersytecie Jagiellońskim centrum, oficjalnie otwarte we wrześniu 2015, znajduje się na terenie Kampusu 600-lecia Odnowienia UJ w południowej części Krakowa. Obiekt kryje w środku potężne urządzenie badawcze, które dla naukowców z całego świata może stanowić przepustkę do przełomowych odkryć, a kto wie, może nawet do nagrody Nobla. Ale… do czego ono tak właściwie służy?
Można powiedzieć, że to taka swego rodzaju potężna latarka czy też skalpel. Możemy zajrzeć w głąb obiektów, przecinać pewne wiązania w molekułach, stymulować nowe reakcje czy prowadzić inżynierię materiałową na skalę atomową i molekularną
Prof. Marek Stankiewicz, Dyrektor Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS
Synchrotron to rodzaj akceleratora, czyli urządzenia, w którym elektrony przyspieszane są do prędkości zbliżonej do szybkości światła w próżni. W przeciwieństwie jednak do akceleratorów liniowych, cząstki poruszają się tutaj po torze zamkniętym, gdzie w ciągu zaledwie jednej sekundy wykonują ponad trzy miliony okrążeń!
Za okrężny tor ich ruchu odpowiada dwanaście bloków elektromagnesów, dzięki którym powstaje promieniowanie elektromagnetyczne o wyjątkowych właściwościach – m.in. ekstremalnej intensywności i szerokim zakresie widmowym, od podczerwieni do promieniowania rentgenowskiego. Tak uzyskane światło synchrotronowe wyprowadzane jest na zewnątrz urządzenia – najpierw do linii badawczych, a następnie na stanowiska pomiarowe, gdzie wykorzystuje się je do badań naukowych.
Wykorzystując doskonale skolimowane (skupione w wąską wiązkę równoległych promieni) światło, naukowcy mogą na wiele różnych sposobów badać zarówno powierzchnie, jak i wnętrza różnych materiałów, dowiadując się więcej na temat ich składu chemicznego i właściwości elektromagnetycznych, przecinając wiązania molekularne, stymulując nowe reakcje czy prowadząc inżynierię materiałową w skali atomowej i molekularnej.
Miejsce o wielkiej wadze
O tym, że mamy do czynienia z czymś wyjątkowym, świadczą już same rozmiary urządzenia – średnica pierścienia, w którym umieszczone są elektromagnesy, wynosi aż 96 metrów. Tym samym jest to nie tylko największa infrastruktura badawcza w Polsce, ale i jedna z największych w całej Europie Środkowo-Wschodniej. Sama powierzchnia hali wraz z pierścieniem wynosi aż 3000 m2. To tyle, co niejeden średniej wielkości obiekt biurowy.
Poza aspektem czysto inżynieryjno-konstrukcyjnym oraz głębokim zastosowaniem fizyki i matematyki, cała maszyneria oraz linie pomiarowe mogą pracować dzięki zaawansowanej motoryzacji sterowanej oprogramowaniem. Wszystkie lustra, siatki dyfrakcyjne i przesłony w ruch wprawia 220 fizycznych i wirtualnych motorów oraz blisko 150 kontrolerów sterowania motoryzacją. A za wszystko to odpowiada sieć obejmująca – bagatela – ponad 2750 urządzeń oraz przeszło 100 aplikacji! Na obecny „szkielet” umożliwiający komunikację, akwizycję danych oraz odczyt z urządzeń składa się 60 przełączników sieciowych, 2 fizyczne kontrolery Wi-Fi i 20 punktów dostępowych, a także… 55 kilometrów kabla UTP oraz 22 kilometry światłowodów.
Trudno jest wskazać, który przełącznik był pierwszy. Na początku „zespół” IT tworzyłem tylko ja, a do moich obowiązków należało przygotowanie architektury sieci, zaprojektowanie okablowania przyszłego ośrodka, a także pierwsze zakupy oraz wsparcie dla pracowników. Był to czas wytężonej pracy, ale też niesamowitej euforii wynikającej z tworzenia podwalin pod miejsce o tak wielkiej wadze badawczej
Michał Ostoja-Gajewski, Kierownik Działu Systemów Kontroli i IT
Blok elektromagnesów (fot. NCPS SOLARIS)
Wypróbowane rozwiązanie najcenniejszym doświadczeniem
Wśród największych wyzwań dla projektowanej architektury sieci komputerowej, pracownicy Centrum wymieniają:
- zapewnienie jak najkrótszego czasu odpowiedzi dla urządzeń i serwerów,
- zapewnienie stabilnego działania systemu PLC z bardzo rygorystycznym progiem czasu opóźnienia,
- zbudowanie modelu sieci, która z czasem będzie w stanie obsłużyć coraz więcej połączeń z coraz większą transmisją danych (np. dane z kamer typu CMOS i CCD czy docelowo transmisję danych pomiarowych wykonywanych przez wiele zespołów badawczych),
- zapewnienie bezpieczeństwa sieciowego synchrotronu i linii pomiarowych z równoczesnym zachowaniem komunikacji w czasie rzeczywistym.
Odpowiedź na wszystkie wymienione potrzeby i wyzwania inżynierowie SOLARIS znaleźli w rozwiązaniach sieciowych Extreme Networks, a kluczem do podjęcia decyzji o wyborze okazały się wcześniejsze doświadczenia pracowników Uniwersytetu Jagiellońskiego z tą marką.
Mogliśmy skorzystać z doświadczenia innych zespołów sieciowych, w tym między innymi inżynierów odpowiedzialnych za budowę nowo powstającej wówczas sieci kampusu uczelnianego. Bardzo przydatny był też dostęp do firmy zapewniającej lokalne wsparcie dla technologii Extreme Networks
Mirosław Burzyński, Starszy Specjalista ds. Sieci
Stacja badawcza PEEM (fot. NCPS SOLARIS)
Korzyści widoczne niemal z prędkością światła
Ekosystem transmisji danych w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego składa się dzisiaj z wielu elementów w postaci przełączników, zapór sieciowych, systemów zarządzania, systemów raportowania i analizy oraz kopii zapasowej. Wszystkie z nich zostały przystosowane i dopracowane na drodze wielu lat doświadczeń znajdującego się na miejscu zespołu IT do możliwości i funkcjonalności, jakie oferują rozwiązania Extreme Networks.
Funkcjonujące w obrębie sieci komputerowej SOLARIS systemy wymagają pełnej zgodności sprzętu. Zgodnie z przyjętą polityką, wszystkie porty w obrębie centralnego zarządzania domyślnie pozostają wyłączone – port jest włączany w momencie podpięcia urządzenia, a wyłączany tuż po jego odłączeniu. System zapewnia przy tym możliwość zdalnego konfigurowania VLAN-ów i portów, a także diagnostykę z wykorzystaniem natywnych narzędzi systemu operacyjnego ExtremeXOS.
– W codziennej pracy wykorzystujemy własne skrypty na potrzeby zarówno zarządzania, jak i diagnostyki całego środowiska sieciowego. Rozwiązania Extreme z systemem EXOS pozwalają na ich automatyzację, co obniża koszty codziennej administracji. W naszej sieci wykorzystujemy aktywnie zaawansowane mechanizmy QoS dostępne w urządzeniach Extreme oraz jednolite polityki dostępu do poszczególnych stref bezpieczeństwa w oparciu o statyczne i dynamiczne reguły ACL. Homogeniczność środowiska umożliwia nam sprawniejsze zarządzanie i administrację – wyjaśnia Mirosław Burzyński.
Wykorzystywane systemy monitorujące zbierają w sposób proaktywny bieżące statystyki ruchu w obrębie portów, a konfiguracja wszystkich przełączników sieciowych zapisywana jest codziennie w centralnej kopii zapasowej.
– W ramach naszego środowiska sieciowego wykorzystujemy przełączniki w wersji x460-G2-48p oraz x460-G2-24p. Zbudowany w oparciu o nie magazyn serwisowy umożliwia nam szybką reakcję w razie wystąpienia jakiejkolwiek awarii, a wymienność elementów i urządzeń w ramach całego środowiska pozwala nam utrzymać wewnętrzne SLA, obniża koszty działań naprawczych oraz przyczynia się znacząco do podniesienia efektywności działania sieci. Jednolitość środowiska sieciowego oznacza też dla nas jego łatwą skalowalność w przyszłości, bez konieczności zmiany wszystkich polityk, ACL i topologii – dodaje Mirosław Burzyński.
„Solaris będzie wiecznym wyzwaniem rzuconym człowiekowi”
Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego to projekt niezwykle rozwojowy. W najbliższych latach do dyspozycji naukowców zostaną oddane kolejne linie umożliwiające badania techniką spektroskopii fotoemisyjnej (PHELIX) i absorpcyjnej promieniowania rentgenowskiego (SOLABS), krystalografii białek i badań strukturalnych monokryształów w warunkach ekstremalnych (SOLCRYS), mikroskopii i obrazowania IR (SOLAIR), multimodalnego obrazowania rentgenowskiego (POLYX), a także skaningowej transmisyjnej mikroskopii rentgenowskiej (XMCD).
Warto w tym miejscu podkreślić, że prace nad kolejnymi liniami nie wpływają na działanie systemów informatycznych Centrum. Bardzo wydajna i elastyczna sieć szkieletowa oparta na rozwiązaniach Extreme Networks pozwala bez problemu obsłużyć zwiększoną ilość połączeń i intensywniejszą transmisję danych, umożliwiając swobodne dodawanie przełączników oraz punktów dostępowych. Technologie udostępnione przez Extreme pozwoliły zbudować w pełni elastyczną i skalowalną sieć