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PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI UN COMPUTER-CLUSTER PER L’ANALISI DATI GPS CON I SOFTWARE GAMIT E QOCA

机译：pROGETTaZIONE E REaLIZZaZIONE DI UN COmpUTER-CLUsTER pER L'aNaLIsI DaTI Gps CON I sOFTWaRE GamIT E QOCa

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Negli ultimi 5 anni si è assistito ad un rapido aumento del numero di reti di stazioni GPS continue (CGPS) attive sul territorio Italiano e, più in generale, nell’area Mediterranea. Se da un lato lo sviluppo delle reti CGPS per lo studio dei fenomeni geofisici (terremoti, vulcani, variazioni del livello del mare, ecc...) è ancora legato a particolari programmi di ricerca nei diversi paesi del bacino Mediterraneo, dall’altro un po’ in tutta Europa, ma anche in alcune aree del continente Africano, si è assistito alla nascita di reti CGPS realizzate per scopi diversi da quelli geofisici (cartografici, topografici, catastali o per la navigazione). Se da una parte le reti CGPS realizzate con criteri “geofisici” [es., Anzidei & Esposito, 2003] forniscono un dato generalmente più affidabile, in termini di stabilità delle monumentazioni, qualità del dati e continuità temporale delle osservazioni, dall’altra le reti CGPS regionali di tipo “non-geofisico”, nonostante una distribuzione ovviamente disomogenea, hanno dimostrato di fornire comunque informazioni utili alla stima dei campi di velocità e di deformazione crostale [es., D’Agostino et al., 2008], e di integrarsi il più delle colte con altre reti di tipo “geofisico” esistenti. Al fine di migliorare la risoluzione spaziale del segnale tettonico misurabile da una rete GPS, la scelta di realizzare un computer cluster per l’analisi dati GPS è stata presa al fine di garantire un rapido, ed il più possibile automatico, processamento di tutti i dati a disposizione per l’area Euro-Mediterranea ed Africana. I software comunemente utilizzati in ambito scientifico per l’analisi dei dati GPS sono il GAMIT/GLOBK il BERNESE ed il GIPSY. Al di là delle differenze legate agli algoritmi di calcolo dei tre software in questione, e dei vantaggi o svantaggi di uno e dell’altro approccio di cui necessitano, una corretta progettazione della dotazione hardware e software è il passaggio fondamentale per la creazione di un moderno ed efficiente centro di analisi dati GPS finalizzato alla razionalizzazione delle risorse e dei costi. Dato il numero molto elevato di stazioni CGPS oggi potenzialmente disponibili (diverse centinaia per la sola area Mediterranea), una procedura che analizzi simultaneamente tutte le stazioni è difficilmente praticabile. Nonostante recenti sviluppi di nuovi algoritmi [Blewitt, 2008] rendano effettivamente possibile un’analisi simultanea di “mega-reti”, anche a scala globale, la disponibilità di calcolo su sistemi multi- processore risulta comunque fondamentale. Nel caso specifico in cui il software utilizzato per l’analisi dei dati si basi su soluzioni di rete (network solutions), come il BERNESE ed il GAMIT, riveste fondamentale importanza lo sfruttamento ottimale delle risorse computazionali, e soprattutto la possibilità di sfruttare appieno le potenzialità sia dei più recenti computer multi-processore che dei nuovi processori ad architettura multi-core. Nessuno dei software indicati precedentemente è implementato per il calcolo parallelo, di conseguenza, lo sfruttamento delle architetture multi-processore o multi-core deve passare necessariamente per altre vie. Una di queste è quella del calcolo distribuito (distributed-processing), in cui, ad esempio, diversi nodi di calcolo (che possono essere diverse macchine, diversi processori, o diversi core di processori) analizzano reti CGPS diverse, o diversi giorni della stessa rete CGPS. Se da una parte il mercato offre numerose soluzioni commerciali per la realizzazione di procedure di calcolo distribuito (Microsoft Windows Compute Cluster Server 2003, Sun Cluster, NEC ExpressCluster; IBM Parallel Sysplex, per citarne alcuni), dall’altra la disponibilità di software open source per questo tipo di scopi è oggi completa e ben integrata nei sistemi operativi UNIX based.  In questo rapporto tecnico viene descritta la procedura seguita per la realizzazione di un nuovo server per l’analisi dei dati GPS presso la Sede INGV di Bologna basato su un computer cluster, utilizzando software Open Source, in ambiente GNU/Linux.
机译：在过去的五年中，活跃在意大利领土上以及更普遍的地中海地区的连续GPS站网（CGPS）数量迅速增加。如果一方面用于地球物理现象（地震，火山，海平面变化等）研究的CGPS网络的开发仍然与地中海盆地各个国家的特定研究计划联系在一起，另一方面在整个欧洲几乎没有，但在非洲大陆的某些地区，我们目睹了CGPS网络的诞生，该网络是为地球物理目的（制图，地形，地籍或导航）创建的。如果一方面以``地球物理''标准创建的CGPS网络[例如，Anzidei＆Esposito，2003]从古迹的稳定性，数据质量和观测的时间连续性等方面提供总体上更可靠的数据，另一方面尽管分布明显不均匀，但``非地球物理''类型的区域CGPS网络已被证明可为估算速度和地壳形变场提供有用的信息[例如，D'Agostino等人，2008年]，以及将大多数养殖与其他现有的“地球物理”类型网络集成在一起。为了提高可通过GPS网络测量的构造信号的空间分辨率，已选择创建用于GPS数据分析的集群计算机，以确保快速，自动地处理所有数据。适用于欧洲-地中海和非洲地区。在科学领域中，用于GPS数据分析的软件通常是GAMIT / GLOBK，BERNESE和GIPSY。除了与上述三种软件的计算算法有关的差异以及它们所需的一种和另一种方法的优缺点之外，正确设计硬件和软件设备是创建现代软件的基本步骤。高效的GPS数据分析中心，旨在合理化资源和成本。鉴于当今可能有大量的CGPS台站（仅地中海地区就有数百个），很难同时分析所有台站的程序。尽管新算法的最新发展[Blewitt，2008]实际上使同时分析“巨型网络”成为可能，即使在全球范围内，多处理器系统上计算的可用性仍然是基础。在特定情况下，用于数据分析的软件是基于网络解决方案（例如BERNESE和GAMIT）的，这是对计算资源的最佳利用，最重要的是可以充分利用该功能。最新的多处理器计算机和新的多核体系结构处理器的潜力。上面指出的所有软件都没有为并行计算而实现，因此，对多处理器或多核体系结构的利用必须通过其他方式进行。其中之一就是分布式处理，例如，不同的计算节点（可以是不同的机器，不同的处理器或不同的处理器核心）分析不同的CGPS网络或同一天的不同天数CGPS网络。尽管市场为实施分布式计算程序提供了许多商业解决方案（Microsoft Windows Compute Cluster Server 2003，Sun Cluster，NEC ExpressCluster； IBM Parallel Sysplex，仅举几例），另一方面还提供了开源软件为此，它已经完成并很好地集成在基于UNIX的操作系统中。本技术报告介绍了在GNU / Linux环境中使用开放源代码软件基于集群计算机在博洛尼亚INGV总部建造新服务器来分析GPS数据的过程。

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