Pierre-Etienne Macchi : « La nouvelle salle du CC-IN2P3 nous permet de créer un véritable outil partagé au service de la recherche française »

Pourquoi a-t-on besoin d'un centre de calcul à l'IN2P3 et à quoi sert-il ? 

Le Centre de calcul est né d'un besoin très concret. Dès les années 1960, les laboratoires français impliqués dans la physique des hautes énergies ont compris qu'ils ne pourraient pas, chacun de leur côté, financer les outils informatiques nécessaires pour participer aux grandes expériences internationales. Ils ont donc choisi de mutualiser leurs moyens.

Le centre a d'abord été installé à Paris, avant de déménager à Lyon en 1986. Lyon présentait un avantage stratégique : c'était l'un des sites français les plus proches du CERN, dont les expériences sont les plus grosses utilisatrices des infrastructures du Centre de calcul. A l'époque, les données des expériences du grand laboratoire de physique des particules étaient transportées physiquement depuis la Suisse sur des bandes magnétiques, récupérées une ou deux fois par semaine dans le coffre d'une voiture ! 

Depuis quarante ans, le Centre de calcul s'est considérablement développé. Il assure aujourd'hui le stockage, le traitement et le transfert des données scientifiques, mais héberge aussi divers services informatiques communs : messagerie, sites web, outils collaboratifs ou encore logiciels spécialisés utilisés par les chercheurs.

Quelle est l'importance du CC-IN2P3 vis-à-vis des autres centres de calcul ? Y en a-t-il beaucoup d'autres de semblables, dédiés aux sciences ?

Le CC-IN2P3 est un centre national spécialisé dans les besoins des communautés scientifiques de l'IN2P3. En France, il existe d'autres grands centres académiques dédiés au calcul intensif, mais leur fonctionnement diffère du nôtre.

Ces centres sont principalement tournés vers le calcul haute performance, qui consiste à faire travailler simultanément un très grand nombre de processeurs sur un même problème complexe. Au Centre de calcul de l'IN2P3, nous faisons plutôt du calcul à haut débit : nous traitons et stockons d'immenses quantités de données à travers une multitude de tâches indépendantes, à l'aide de serveurs standards.

Nous sommes le seul centre français spécialisé dans ce domaine. À l'échelle mondiale, nous faisons partie des douze centres de référence chargés du traitement des données du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN. A ce titre, nous sommes capables d'assurer autour de 10 % de la puissance nécessaire au fonctionnement scientifique de cette infrastructure.

Quelles activités scientifiques ont le plus recours aux services du CC, avec quelle évolution ? 

La physique des hautes énergies représente aujourd'hui environ 80 % de l'activité du Centre, essentiellement en lien avec les expériences du CERN. Cette discipline reste largement dominante.

La physique des astroparticules et la cosmologie occupent toutefois une place croissante. Certaines expériences utilisent les ressources du Centre depuis une vingtaine d'années. Le relevé LSST du Vera Rubin Observatory, qui stockera une partie de ses données au CC-IN2P3, va par exemple produire jusqu'à une quinzaine de téraoctets de données chaque nuit pendant plusieurs années.

Mais là où le flux de données de ces disciplines croit doucement, celui de la physique des hautes énergies croît exponentiellement, même quand le LHC est à l’arrêt. Ces expériences ont donc vocation à rester notre utilisateur principal. 

Comment évolue la demande en puissance de calcul et de stockage et quels sont les projections à moyen terme ?

La demande augmente régulièrement. En moyenne, elle progresse d'environ 20 % par an. Cette année, la hausse est un peu moins marquée en raison des contraintes budgétaires et de l'augmentation des coûts d'équipement, mais la tendance de fond reste la même : les besoins des chercheurs croissent, souvent plus vite que les moyens disponibles !

Comment répondez-vous à cette augmentation de la demande ?

Nous travaillons en dialogue permanent avec les équipes scientifiques. Chaque année, les responsables des différentes expériences expriment leurs besoins pour les années à venir. Nous les évaluons, les traduisons en coûts d'investissement et vérifions s'ils sont compatibles avec notre budget.

Lorsque c'est nécessaire, nous accompagnons les chercheurs pour optimiser leurs logiciels ou adapter leurs pratiques afin de réduire l’espace de stockage demandé. Chaque expérience dispose d'un interlocuteur dédié au Centre de calcul afin de définir ensemble les modèles de traitement les plus efficaces. Nous investissons ensuite dans les serveurs, les équipements réseau et les infrastructures nécessaires.

L'inauguration de cette nouvelle salle, est-elle une étape importante pour le Centre de Calcul ?

Oui, cette salle est tout d’abord le fruit de notre investissement fort dans des espaces de calcul plus efficaces et durables : elle offrira des conditions d'exploitation conformes aux standards actuels des centres de données, et a vocation à remplacer à terme la salle historique du CC, moins adaptée aux besoins actuels. 

Elle marque aussi notre engagement pour la mutualisation des infrastructures informatiques au service des communautés de recherche. En effet, elle hébergera non seulement les équipements de l'IN2P3, mais aussi d'autres services du CNRS. On pense, entre autres, à l’infrastructure de sciences humaines et sociales Huma-Num, au Centre pour la Communication Scientifique Directe (CCSD) ou encore à Open Edition, que nous hébergions déjà dans la salle historique. La nouvelle salle offrira plus de capacités pour ces utilisateurs historiques et permettra de développer des partenariats avec d’autre acteurs de la recherche au CNRS. 

L'objectif dépasse donc bien le seul cadre de l'IN2P3 : il s'agit de créer un véritable outil partagé au service de la recherche française.

 Concrètement, qu'est-ce que la construction de cette nouvelle salle va apporter de plus en termes de capacité et de puissance ?

La salle historique compte environ 150 baies informatiques capables de fournir 7 kilowatts chacune. La nouvelle salle pourra accueillir 130 baies délivrant jusqu'à 15 kilowatts chacune, soit plus du double de puissance par emplacement.

Surtout, cette capacité supplémentaire s'accompagne d'une meilleure efficacité énergétique. À budget constant, nous pourrons disposer d'une puissance de calcul bien supérieure tout en espérant réduire d'environ 30 % nos dépenses énergétiques.

Une partie des équipements actuels sera progressivement transférée vers cette nouvelle infrastructure, tandis que les espaces libérés pourront être réaffectés à d'autres usages.

Est-ce que le futur LHC Haute Luminosité du CERN et son flux de données 10 fois plus grand pose un défi pour le CC-IN2P3 ?

Oui, c'est un défi majeur. Le futur LHC produira des volumes de données sans précédent, ce qui nécessitera d'importantes évolutions techniques.

Il faudra notamment augmenter considérablement les capacités des réseaux de communication pour transférer ces données. Nous travaillons déjà avec nos partenaires tels que RENATER pour atteindre des débits de l'ordre du térabit par seconde. Cela impliquera également davantage d'investissements dans les infrastructures de stockage et de traitement.

La bonne nouvelle est que nous disposons encore de marges de manœuvre grâce aux différentes salles actuellement en service. Des espaces libres sont par exemple toujours disponibles pour l’installation de nouveaux serveurs dans la première extension de la salle historique. 

Actuellement, on parle beaucoup de l'impact environnemental des "data centres". Quelles mesures prenez-vous pour atténuer votre propre empreinte environnementale ?

La réduction de notre impact environnemental est une préoccupation constante. Nous cherchons à optimiser au maximum l'organisation des équipements et à moderniser régulièrement nos infrastructures.

Un chiffre illustre bien ces progrès : en une quinzaine d'années, la capacité de stockage et de traitement du Centre a été multipliée par huit, alors que sa consommation électrique n'a toujours pas dépassé le niveau atteint en 2011.

La nouvelle salle contribue largement à cette amélioration. Contrairement aux anciennes conceptions, elle rapproche au maximum les systèmes de refroidissement des équipements informatiques. Elle utilise également des dispositifs de « free cooling », qui exploitent directement l'air extérieur lorsqu'il est suffisamment froid pour évacuer la chaleur produite par les serveurs.