Proceedings of the 25th Linear Accelerator Meeting in Japan (July 12-14, 2000, Himeji, Japan)[12P-42]

Presentation of Klystron History and Statistics by World-Wide-Web
N. Kamikubota and K. Furukawa
High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
Oho, Tsukuba, Ibaraki 305-0801, JapanAbstract
A web-based system for browsing klystron histories and statistics has been developed for the KEKB e-/e+linac. This system enables linac staﬀs to investigate various klystron histories, such as recent trends of ES, at
his/her convenient PC/Mac/console, where a web-browser is available. This system started in January 2000, andnow becomes an inevitable tool for the linac staﬀs.

クライストロン運転履歴・統計の World-Wide-Web による提供

1Introduction

高エネルギー研の電子陽電子入射器 (KEKB-Linac)
は、ここ数年 KEKB 実験のために保守期間を極力短くした運転を続けている。このような状況で運転の質を落とさないための留意点のひとつに、約 70 台のクライストロンの健康状態の管理がある。おのおののクライストロンのダウン頻度／反射波／高圧 (ES) な
どの情報 (特に月日が経過するにしたがっての変化)は、クライストロンの短期／中期の保守作業を計画する際の基礎情報となる。
KEKB-Linac の制御システムではクライストロンの状態変化は履歴ファイルに残っており、データをグラフ化する汎用ツールやダウンリスト作成プログラムなどが過去に開発されている。しかし、これらのツールは制御システム用計算機 (Unix) でのみしか利用できないため普通の職員には敷居が高く、多くの職員は作業を制御グループに依頼するのが現実であった。
このような状況をかんがみ、また近年の情報通信環境を考慮して、クライストロン状態／履歴を Worldwide-web で与える環境を整備した。Web を採用することで、「 誰でも (Web が使える職員なら)、どこでも (居室や自宅でも)、いつでも (制御グループ職員が居なくても)」クライストロンの情報が得られるようになった。

2

Klystron History and Statistics by Web

2.1

Archive System

KEKB-Linac は、2.5-GeV Photon Factory ring、KEKB B-factory rings (8-GeV e− and 3.5-GeV e+ )、PF-AR ring などの加速器にビームを供給している。
その制御システムは、数台の Unix 計算機と多様なFront-end1 が制御ネットワークで相互接続された構成になっている [1, 2, 3, 4]。
制御システムには履歴情報記録サブシステムが含まれる [5, 6]。制御機器信号の変動を約１秒の周期で監視し、変化があったときのみ記録をファイルに残し
1 27 台の VME、約 130 台の PLC、15 台の CAMAC など。ている。現在 klystron、magnet、などが対象で、真空、BPM は準備中である。履歴サブシステムは元々VME/OS-9 ベースのシステムで 1995 年当時は全機器が対象であった。しかし、KEKB 計画で新規に導入された PLC などに接続した機器分が対応できず、現在も順次対応を続けている。
ク ラ イ ス ト ロ ン の 履 歴 記 録 も KEKB 計 画 でLOOP22 が PLC に置き換わった際に一旦中断した。
1999 年夏に VME ベースだった履歴記録プログラムを PC-linux(２台) に移植し、システムを再開させた[8]。現時点 (2000 年６月) では、１台のクライストロン当り 18 個の信号 (全体では約 1200 の信号) を１秒弱の周期で監視している。履歴ファイルは各クライストロン毎に出来、全体では３か月で数 GB の大きさになる。

2.2

Klystron History by Web

本システムの全体構成を図 1 に示す。Userinterface 開発にあたっては、利用者が使用する webbrowser の種類 (Netscape か I.E. か) や Platform/OS(Unix/Linux か MacOS か Windows か) が統一できない点を考慮し、表示側はごく普通の html3 、またサーバー (httpd) 側も標準的な CGI script を採用して冒険を避けた4 。このような安全策が効を奏し、利用出来ないというユーザー報告は聞いていない。
利用の手順は以下のようになる。利用者は、調査しようとするクライストロン名／信号名／ time-windowを指定してサーバー側にサブミットする (図 1 の１、２)。この要求を受け取ったサーバー側は、CGI 経由で処理プログラム (graph engine または list script) を起動してグラフまたはテキストを作成し (図 1 の３、４、５)、結果を利用者の Web-browser へ返す (図 1の６)。
Web-browser に表示されたメインページを図 2 に示す。現在このページから調べられるのは、(a) 各ク
ライストロン毎のダウンリスト、(b) 各種信号 (Phase,ES, Epulse, Epfn, IpA-Pout, Ipulse, Kly-Pf, Kly-Pb,
2 Homemade の光 local network。[7] 参照。CAMAC/VME対応の通信モジュールがあった。
3 実は流行りの Java を使ってみたかった..
4 CORBA を使ってみたかった..

−252−

html

Windows,Macintosh,Linux/Unix

2

6

Web-browser

1

kly name,
download
time-window,etc.

download

Web-server(Unix)

httpd (apatch)+ CGI
1CGIhtml

36graph engine(sh+PVWAVE)
list script54(sh etc.)

ReadKEKB e-/e+ linacarchive system
KL_33
KL_22
KL_11

archive files(a few GB in total)

Writegraph(jpeg)
textresultant files(<1MB)

Figure 1: Overview of the web-based system

VSWR, ES-ADC, ok-on-oﬀ) の履歴、(c) 全クライス
トロンの現在値、(d) 全クライストロンのダウン統
計 (１日当り、週間ごと、月ごと)、などである。図 3に、結果が表示された画面の例 (KL 23 の ES 履歴)を示す。

2.3

Web-server Overview

サーバー側の開発は、以前に開発したグラフ化ツー
ル5 や処理スクリプトプログラムを組み合わせることで行なった。ただし、ダウン統計処理については、毎朝前日分のダウン統計を処理して結果をファイル化する自動化スクリプトを新しく書き起こした (このメカニズムは図 1 には示されていない)。複数の職員が毎朝「 down-summary yesterday」を閲覧するので、この仕掛けは全体として計算機の負担を軽減させている。
各種のグラフやダウンリストは、サーバに要求が届いたときに処理が行なわれる。処理時間 (Browser
で「 OK」ボタンを押してから結果が表示されるまでの時間) は対象となるクライストロンの履歴ファイルの大きさや6 計算機の負荷状態に依存するが、数秒から最長１分程度である。また、ダウン統計については利用者は自動生成されたファイルを download するだけなので、一瞬で結果が得られる。
5 Visual Numerics 社の汎用グラフツール PV-WAVE を利用。

PV-WAVE 用の履歴表示 script は [5, 6] で開発してあった。
6 １台１ファイルで 10MB–300MB。典型的には 50MB 程度。

Figure 2: View of the homepage for klystron history

2.4

Status本システムは 1998 年にテスト版を開発したが、この時は制御グループ以外には公開しなかった。クライストロンの履歴取得が 1999 年夏に再開した (2.1 章参照) ことから、2000 年１月に実用版を開発して入射器職員等に公開した。さらに、職員から実際に利用した際の意見を吸い上げ、２月に改訂を行なって現在に至っている。
表 1 に、サーバー (httpd) のログ解析を行なって求めた本システムの利用頻度を示す。毎日１０ー２０回程度利用されていることがわかる。３月に特に利用が多かったのは、３月の保守期間中に多くの職員が頻繁にクライストロンの立ち上がり具合いを調べたためと考えられる。

Table 1: Number of users of the history system
NONTH

Jan.2000
Feb.2000Mar.2000
Apr.2000
May 20003

homepageaccess(html)
107
139
164
166
126

archiverequest(cgi)
240
234
568
367
224

summary
request(download)
83
118693937Discussion

本システムは職員の大多数が共通して知りたいデータをいつでも提供できるが、その一方で多くの無いが、開発には時間がかかっている。

4Conclusion

高エネルギー研の電子陽電子入射器ではクライス
トロンの履歴／統計情報を World-wide-web で提供する環境を整備し、2000 年１月から利用を開始した。
このサービスの開始により、職員の誰でも自分が慣れた環境 (多くは居室のパソコン) でクライストロンの履歴情報やダウン統計を取り出すことができるようになった。現在では毎日１０ー２０件の利用があり、多くの入射器職員にとって無くてはならないシステムになりつつある。さらに他の機器への拡張やカスタマイズ可能性のある履歴 API の導入など、整備を進める予定である。

References[1] N.Kamikubota, K.Furukawa, K.Nakahara andI.Abe, Nucl. Instr. Meth. A352(1994)131

Figure 3: Example - ES history of KL 23

ユーザーは自分専用にカスタマイズされた項目や画面を欲しがる傾向がある。実際に受け付けた例として、複数のクライストロンの一画面同時表示があげられる。ユーザーの要求を無制限に受け付けることはマンパワー的に無理があり、また複数のユーザーの要求が時には相容れないことも起こり得る。解決策として、履歴サブシステムを標準化された API を持つデーターサーバーとして独立させ、既存のスクリプト言語 (Visual Basic、 Python、Tcl/tk、SADなど) からも利用できるよう整備することが考えられる。カスタム化を希望するユーザーにはこれらの言語で自分専用の画面開発をしてもらう、という考えである7 。適当な API および通信プロトコルとしては、CORBA toolkit [9, 10] の利用を考えている8 。
CORBA プロトコルの採用は、a) 履歴サーバーを物理的に別の計算機に独立させられる (高速化が可能となり、保守がやりやすくなる)、b) 将来 KEKB 側で同じ API を持つ履歴サーバーが整備できれば履歴表示アプリケーションを共通化出来る (Linac と KEKBの両方の履歴データを同時に扱える、また表示アプリの開発や保守を一元化出来る)、などの観点でも望ましい。
一方入射器運転の視点からは、クライストロン以外の機器の履歴も同様に Web で閲覧できるよう求められている。今のところ真空および電磁石電源で整備を進めている。実現させるための技術的な問題は7 無論 Web でも良いが、カスタム化の要求はたびたび Web では実現しにくい高度な機能を前提にせざるを得ないことが多い様に思われる。
8 CORBA toolkit は、現在新しい ORB を用いて再整備を進めている。実用レベルに達するにはなお時間がかかる。

[2] N.Kamikubota, et.al., Proc. Int’l Conf. on Accelerator and Large Experimental Physics Control
Systems (ICALEPCS’95), Chicago, October 1995,
FERMILAB Conf-96/069 p.1052[3] 上窪田紀彦、他、第 20 回ライナック研究会会議録、大阪、1995 年 9 月、p.209[4] 上窪田紀彦、「 入射器制御系の現状」、KEK-Internal
95-22 (March 1996)[5] N.Kamikubota and K.Furukawa, Proc. 18th. Int’l
Linac Conf. (LINAC96) (CERN Report 96-07),
p.800-802[6] 上窪田紀彦、古川和朗、第 22 回ライナック研究会会
議録、仙台、1997 年 9 月、p.204[7] K.Nakahara,et.al.,
A251(1986)327

Nucl.

Instr.

Meth.

[8] N.Kamikubota, et.al., to be submitted to PCaPAC2000, 準備中[9] N.Kamikubota and K.Furukawa, Proc. Int’l
Conf. on Accelerator and Large Experimental
Physics Control Systems (ICALEPCS’97), Beijing,P.R.Cjina, Nov.1997, Sience Press (1998), p.351353; KEK-Preprint 97-198[10] 上窪田紀彦、他、第 23 回ライナック研究会会議録、つくば、1998 年 9 月、p.372