Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

Data Archive System at the KEK 60-MeV Proton Linac
S.Yoshida1,A), M.TakagiA),

N.KamikubotaB), K.FurukawaB), N.YamamotoB), J.OdagiriB), J.ChibaB), T.KatohB)
A)
Kanto Information Service (KIS)
8-21, Bunkyo, Tsuchiura, Ibaraki, 300-0045
B)High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
1-1, Oho, Tsukuba, Ibaraki, 305-0801

Abstract
The data archive of accelerator devices is one of the important items in accelerator control. The prototype control
system for the KEK 60MeV proton linac has been developed based on the EPICS toolkit. The standard data archive
tool in the EPICS is "channel archiver". We introduced channel archiver (v1.9.1) to record various signals of the proton
linac, in order to utilize for recent beam commissioning activities. This article gives an overview, functional evaluations,and future aspects of channel archiver at the proton linac.

KEK60MeV陽子リニアックの機器信号データアーカイブシステム
１．はじめにイブシステムにEPICS ChannelArchiver V1.9.1を使用している。（現在v2.1.2に移行中、4.2参照）

J-PARC(Japan Proton Accelerator ResearchComplex)入射用陽子リニアックの60MeVまでの初段部（通称｢60MeV｣）は、KEKで建設され、2002年度からビームコミッショニングが始まっています[1] [2]。
EPICS(Experimental Physics and IndustrialControl System)は、分散型のリアルタイム制御システムを開発するソフトウェアツールキットです。
90年代はじめにANLおよびLANLで加速器を対象に開発が始まり、現在ではKEKBなどの多くの大型加速器施設でも採用されるに至っています [3]。J-PARCの制御システムも、EPICSをベースに開発が進んでいます[4] [5]。
EPICS環境でのデータアーカイブツールとしては、
古くはEPICS標準として配布されていたAR(ArchiveRetrieval)に始まりKEKBで開発されたkblogなどが
図1 アーカイブシステムの概念
あ り ま す 。 ChannelArchiver[6] は 、 1999 年 頃 か ら
LANLで開発されているデータアーカイブツールキッ図 1 で 示 す よ う に ChannelArchiver(V1) はトです。
ArchiveEngineとCGI Exportから構成されています。
KEK60MeV リ ニ ア ッ ク で は 2003 年 10 月 にArchiveEngineはアーカイブレコード名や頻度などをChannelArchiverを導入し、イオン源とMEBT電源の定義したconfig fileを用意することで動作します。一信号アーカイブを始めました。その後、アーカイブ
方CGI ExportはWebServer上でCGIとしてクライアンする対象機器を増やして今日に至っています。本報
トへのデータ閲覧サービスを行います。データの流告では、2章でアーカイブシステムの概要、3章でシれは最初にArchiveEngineによってデータがStrageにステムの使用状況の説明を行います。また、4章で保 存 さ れ 、 ク ラ イ ア ン ト は WebBrowser を 使 用 しはChannelArchiverに関する最近の進展について報WebServer上にあるCGI Exportを通じStrageのデータ
告します。
を参照します。

２．60MeVリニアックアーカイブシステム
2.1 アーカイブシステムの概要
KEK 60MeVリニアックでは、機器信号のアーカ
1

図2には、ハードウェア構成及びネットワーク構成を示します。アーカイブシステムを構成する主なハードウェアは以下のとおりです。
(1)ArchiveEngine が 走 る PC(RedHat9.0 PentiumIII
860MHz)、 (2)アーカイブデータを格納するNASス
トレージ(230GB RAID5)、 (3)ArchiveEngineで取得

E-mail: syoshida@post.kek.jp552Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

した機器信号履歴をWEBで提供するWebServer、(4)データを閲覧するための。
また図2で示すようにネットワーク環境は2つのネットワークをまたがっており、ArchiveEngineは加速器制御用のControl Network、一方データ閲覧用のWebServer は 所 内 か ら の ア ク セ ス を 考 慮 し てLaboratory Networkに接続しています。データ共有の方法として、複数インターフェースを持ったNAS
Strageを 使 用 し ArchiveEngineと WebServer の 双 方 でNFSマウントすることにより、データディスクの共有をはかっています。

CPU使用率は低くアーカイブの瞬間でも0.1％程度の負荷に収まっています。

３．評価
3.1 データ閲覧
データの閲覧にはWeb-CGIが用意されている。機能としてはgnuplotを利用したグラフ表示のほかにデータのSpreadsheet出力などが用意されています。
図 3 の フ ォ ー ム で 最 初 に 「 List 」 ボ タ ン を 押 す と「Names」フィールドにアーカイブレコードの一覧が表示されます。また、「Pattern」フィールドを使用してレコードの検索も可能となっています。目的のレコードが「Names」に表示されたことを確認後、「Start」及び「End」を使用し表示する時間の範囲を指定します。最後にチェックボックスにてデータの表示形式を選択後「GET」ボタンを押すことによってデータの取得を行います。

図2 ハードウェア及びネットワーク構成
2.2 アーカイブデータ
現在(2004年6月)、KEK60MeVリニアックでアーカイブしているデータを下記の表に示します。
グループ
点数
頻度
1Hz
イオン源
23 レコード
RFQ
1Hz
4 レコード1Hz
MEBT電源57 レコード
1Hz
DTLQ電源
312 レコードBM(Monitor)
1Hz
18 レコード
BM/WF(Monitor)
0.01Hz40 レコード
RF(LLRF)1Hz
43 レコード2Hz
真空28レコード

図3 閲覧情報入力フォーム
図4のグラフはあるビームコミッショニングの日（6月17日）半日のビーム電流を表示したものです。
3時間強の間にビーム電流が低下してゆき、17時過ぎに再調整したことが分かります。またビームライン上の複数のデータを表示することで、上流から下流にゆくにしたがいビーム電流が少なくなることがわかります。このグラフの表示速度はビームカレン
ト5レコード×5時間の取り出しに全部で5秒程度、その時のデータ点数は1レコードあたり平均2350点全体で12000点弱と成ります。

アーカイブデータのほとんどは64bitのSingleデータです。唯一BM/WFの40レコードが64bit 1024のWaveform配列データとなっています。そのためこのレコード群のみアーカイブ周期が約0.01Hzになっています。
合計して64bitのデータを約1000レコード/秒で収集している。しかし、ArchiveEngineの走るＰＣの553

Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)のファイルサイズは平均400Mbyte程度になります。

４．論議
4.1 ディスク使用量の抑止

図4 運転時のビームカレント
図5はビーム位置データの変化をあらわしています。加速器運転中にはビームモニタソフトウェアがビーム位置データの変化を時系列でリアルタイムトレンドグラフとして表示しています[7]。同データをアーカイブすることで後日、同等のグラフを再現することが可能となっています。

KEK60MeVリニアックではChannelArchiverのディスク消費量やパフォーマンスの評価などの観点から頻度を指定してアーカイブする方法を用いています。
もう1つのアーカイブ設定としてEPICSの機能であるMonitorを使用するイベント型のモードがあります。EPICSのMonitorはレコードの値に変化が起こったときにイベントを発生しクライアントに通知します。Monitorモードの利点はデータに変化があるときのみイベント通知されるので更新頻度が低いデー
タをアーカイブするときにディスクの容量を押さえることが可能となります。また定期的にレコードにアクセスする必要がなくなるためネットワークトラフィックを減らす効果もあります。
4.2 V1からV2への移行
前 述 の 通 り KEK60MeV リ ニ ア ッ ク で はChannelArchiver V1.9.1を使用していますが、現在（ 2004 年 6 月 ） V2.1.2 が リ リ ー ス さ れ て い ま す 。
バージョンアップに伴う主な変更点としては、
config file及び閲覧データのXML形式採用、アーカ
イブデータ情報ファイルのフォーマット変更、Web-CGIの廃止などがあげられます。
Web-CGIが廃止された変わりに新しくXML-RPC
データサーバが用意され、クライアントとしてはPerlのスクリプトが標準として用意されています。
KEK60MeVリニアックでは引き続きWeb-CGIと同等の機能を再現するべくPHPを使用しXML-RPCデー
タサーバへアクセスを行いデータPlotするWeb-CGIの開発を行っております。現在V1.9.1のCGIと同程度の機能まで実現していますが速度面でまだ不満が残るところがあり改良の余地が残されています。

参考文献
図5 ビーム位置データ
3.2 Strageの状況
データのアーカイブタイミングは2.2の表で示したとおりアーカイブ頻度を指定して常に一定間隔でデータアーカイブを行っています。データが更新されていないレコードに関しては同じデータを重複してファイルに書き込むのではなく、例えば内部的に15:30-15-40まで同データと解釈するようなアーカイブ方法になっており、ディスク容量を押さえる工夫がされています。
アーカイブデータは1日ごとにファイルが作成され保存されます。1つのファイルのデータサイズはレコード数がもっとも多いDTL（312レコード）で平均４２Mbyte、配列データを含むBM及びBM/WF[1] 池 上 雅 紀 、 他 、 ”KEK に お け る J-PARC リ ニ ア ッ ク
MEBTのビームコミッショニング(I)”、Proceedings ofthe 28th Linear Accelerator Meeting in Japan、pp.297-299[2] 近藤恭弘、他、”KEKにおけるJ-PARCリニアックDTL1のビームコミッショニング”、本会議[3] http://www.aps.anl.gov/epics/、 およびそのリンク先[4] T.Katoh et.al.,“Present Status of the J-PARC ControlSystem”, ICALEPCS2003[4] 上窪田紀彦、他、”J-PARC 60MeV陽子リニアッ

ク制御システムＩＩ”、本会議[6] http://ics-web1.sns.ornl.gov/~kasemir/archiver/ 、 お
よびそのリンク先.
[7] 高木誠、他、”KEK60MeV陽子リニアックのビー
ムモニタソフトウェア”、本会議

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