German Title: CHARM-Card: Hardwarebasiertes Clusterkontroll- und Clustermanagementsystem

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Abstract

Die Selektion und Analyse von Ereignisdaten des Schwerionen-Experiments ALICE am CERN werden durch sogenannte Triggerstufen vorgenommen. Der High Level Trigger (HLT) ist die letzte Triggerstufe des Experimentes. Er besteht aus einer Rechnerfarm von zur Zeit über 120 Computer, die auf 300 Rechner ausgebaut werden soll. Die manuelle Installation, Konfiguration und Wartung einer Rechnerfarm dieser Größe sind dabei jedoch sehr aufwändig und zeitintensiv. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Implementierung und Funktionsweise einer autonomen Steuereinheit, die in jedem Rechner des HLT Computer Clusters eingebaut wurde. Die Hauptaufgaben der Steuereinheit sind die Fernsteuerung der Knoten und die automatische Installation, Überwachung und Wartung derselben. Ein weiteres erreichtes Ziel ist die universelle Nutzung der Steuereinheit: Denn aufgrund der heterogenen Clusterstruktur durfte es keine Einschränkungen für den Betrieb der Steuereinheit bezüglich des Rechnermodells oder des Betriebssystems der Clusterknoten geben. Dadurch lassen sich auch kostengünstige COTS (commercial-off-the-shelf) Rechner als Knoten einsetzen, ohne dabei auf die Fernwartungsfunktionen zu verzichten, wie sie in teuren Serverrechner zu finden sind. Die Steuereinheit ist bereits im Einsatz und ermöglicht die Fernwartung aller Rechner des HLT Clusters. Des Weiteren wurde die gesamte HLT Rechnerfarm mit Hilfe der Steuereinheit automatisch installiert, getestet und konfiguriert.

Translation of abstract (English)

The selection and analysis of detector events of the heavy ion collider experiment ALICE at CERN are accomplished by the so-called trigger levels. The High Level Trigger (HLT) is the last trigger level of this experiment. Currently, it consists of up to over 120 computers and it is planned to upgrade the cluster to up to 300 computers. However, the manual installation, configuration and maintenance of such a big computer farm require a large amount of administrative effort. This thesis describes the implementation and functionality of an autonomous control unit, which was installed to every node of the HLT computing cluster. The main tasks of the control unit are the remote control of the cluster nodes and the automatic installation, monitoring and maintenance of the computers. By the reason of the heterogeneous layout of the target cluster, the control unit was developed to be flexible in use independent of the computer model or operating system of the cluster node. This characteristic enables remote control of cost-efficient COTS (commercial-off-the-shelf) PCs, which do not have integrated remote control capabilities as expensive server boards. The HLT computing cluster is already remotely controlled by the help of the control unit. Furthermore, this control unit was also used for the automatic setup, testing and configuration of all cluster nodes.