O2 软件框架与 GPU 在 ALICE Run 3 在线与离线重建中的应用

ALICE 已为 LHC Run 3 升级了其众多探测器，以连续读出模式运行，在无触发条件下记录 50 kHz 相互作用率的 Pb-Pb 碰撞。这导致需要以比 Run 2 期间高 100 倍的速率实时处理数据。为应对这一挑战，我们引入了 O2，一个全新的计算系统及其相关基础设施。O2 在 LHC 长停机 2 期间设计与实现，现已投入生产，负责实验的所有数据处理需求。O2 围绕消息传递范式设计，能够在同步（与 LHC 束流同步）和异步数据采集与处理阶段实现弹性、并行的数据处理。同步在线重建的主要目的是探测器校准和原始数据压缩。此同步处理主要由 TPC 探测器主导，该探测器产生的数据量远超其他探测器，且 TPC 重建完全在 GPU 上运行。当 LHC 无束流时，ALICE 配备 GPU 的强大在线计算集群用于异步重建，从压缩的原始数据中生成用于分析的最终重建输出。由于在线集群的大部分计算性能来自 GPU，且异步处理不像同步处理那样由 TPC 主导，目前正持续努力将其他探测器的大量计算负载也卸载到 GPU 上。