Das Morfeus Grid - Aufbau und Anwendungen
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Das Morfeus Grid - Aufbau und Anwendungen
Das M ORFEUS G RID Aufbau und Anwendungen Thomas Bauer∗ Institut für Festkörpertheorie Universität Münster 16.12.2005 ∗ [email protected] I. Aufbau des M ORFEUS GRIDs Die IVV Naturwissenschaften der Universität Münster • Zusammenschluss der naturwissenschaftlichen Fachbereiche • Biologie • Chemie • Physik • Active Directory Domäne • ca. 20 Server • über 1.200 Arbeitsplatzrechner • über 6.000 Benutzer • Betriebssysteme • Linux • Mac OS • Windows Stand der Dinge bis 2003 • Wissenschaftliche Projekte benötigen massive Rechenzeit • Unter Open VMS verfügbare Server und Arbeitsplatzrechner reichen nicht aus um Anforderungen zu erfüllen (lange Warteschlangen) Stand der Dinge bis 2003 • Wissenschaftliche Projekte benötigen massive Rechenzeit • Unter Open VMS verfügbare Server und Arbeitsplatzrechner reichen nicht aus um Anforderungen zu erfüllen (lange Warteschlangen) • Viele Computer an Arbeitsplätzen und in den Computer-Pools werden nicht 24 h am Tag genutzt • Leistungsfähige Prozessoren sind sehr häufig nur im Leerlauf M ORFEUS∗ : Multiple Orphaned Ressources For Educational Use • Gerade nicht benutzte Computer sollten für Rechenjobs zur Verfügung stehen ∗ www.uni-muenster.de/IVVNWZ/Morfeus M ORFEUS∗ : Multiple Orphaned Ressources For Educational Use • Gerade nicht benutzte Computer sollten für Rechenjobs zur Verfügung stehen • Die so neu gewonnenen Ressourcen sollten an alle User gerecht verteilt werden ∗ www.uni-muenster.de/IVVNWZ/Morfeus M ORFEUS∗ : Multiple Orphaned Ressources For Educational Use • Gerade nicht benutzte Computer sollten für Rechenjobs zur Verfügung stehen • Die so neu gewonnenen Ressourcen sollten an alle User gerecht verteilt werden • Die Handhabung, diese Ressourcen zu nutzen, sollte möglichst einfach sein ∗ www.uni-muenster.de/IVVNWZ/Morfeus M ORFEUS∗ : Multiple Orphaned Ressources For Educational Use • Gerade nicht benutzte Computer sollten für Rechenjobs zur Verfügung stehen • Die so neu gewonnenen Ressourcen sollten an alle User gerecht verteilt werden • Die Handhabung, diese Ressourcen zu nutzen, sollte möglichst einfach sein • Das Betriebssystem sollte keine Rolle spielen ∗ www.uni-muenster.de/IVVNWZ/Morfeus Eine mögliche Lösung: C ONDOR∗ (University of Wisconsin Madison) • Software ist frei verfügbar ∗ www.condorproject.org Eine mögliche Lösung: C ONDOR∗ (University of Wisconsin Madison) • Software ist frei verfügbar • Jobs werden nur auf Computern gestartet, die nicht gerade in Benutzung sind ∗ www.condorproject.org Eine mögliche Lösung: C ONDOR∗ (University of Wisconsin Madison) • Software ist frei verfügbar • Jobs werden nur auf Computern gestartet, die nicht gerade in Benutzung sind • Jobs werden durch ein Queuing-System verteilt ∗ www.condorproject.org Eine mögliche Lösung: C ONDOR∗ (University of Wisconsin Madison) • Software ist frei verfügbar • Jobs werden nur auf Computern gestartet, die nicht gerade in Benutzung sind • Jobs werden durch ein Queuing-System verteilt • Benutzung ist sehr einfach ∗ www.condorproject.org Eine mögliche Lösung: C ONDOR∗ (University of Wisconsin Madison) • Software ist frei verfügbar • Jobs werden nur auf Computern gestartet, die nicht gerade in Benutzung sind • Jobs werden durch ein Queuing-System verteilt • Benutzung ist sehr einfach • Cross-Platform: Linux/Unix, Windows, Mac OS X,... ∗ www.condorproject.org Konzept der C ONDOR-Software M ORFEUS G RID, Stand Dezember 2005 • Hardware: 150 Maschinen • AMD • Pentium III • Pentium IV M ORFEUS G RID, Stand Dezember 2005 • Hardware: 150 Maschinen • AMD • Pentium III • Pentium IV • Betriebssysteme • Linux • Windows M ORFEUS G RID, Stand Dezember 2005 • Hardware: 150 Maschinen • AMD • Pentium III • Pentium IV • Betriebssysteme • Linux • Windows • Leistung • 300.000 MIPS • 90 GFLOPS M ORFEUS G RID, Stand Dezember 2005 • Hardware: 150 Maschinen • AMD • Pentium III • Pentium IV • Betriebssysteme • Linux • Windows • Leistung • 300.000 MIPS • 90 GFLOPS • Gewonnene Rechenzeit • August - Dezember 2004 : 7 Jahre • Januar - November 2005 : 30 Jahre Paralleles Rechnen • Von C ONDOR unterstützte Protokolle • MPI • MPICH1 1.2.2 - 1.2.4 (ch_p4) • MPICH 1.2.5 nicht kompatibel • PVM2 • Im M ORFEUS G RID nicht implementiert • Rechner soll in erster Linie für den Benutzer vor Ort zur Verfügung stehen 1 2 www-unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich www.epm.ornl.gov/pvm Pseudo-Paralleles Rechnen • DAG: Directed Acyclic Graph • Mehrere Jobs berechnen ein Projekt • Abhängigkeiten werden durch einen DAG-File definiert: PARENT A B CHILD D PARENT C D CHILD Z II. Anwendungen im M ORFEUS GRID Beispiel 1: Reflektion an Oberflächen∗ • Fragestellung: Welche Verteilung von zufällig erzeugten Oberflächen generiert einen vorgegebenen durchschnittlichen differentielen Wirkungsquerschnitt? ∗ B. Baumeier (Institut für Festkörpertheorie), A. Maradudin (Institute for Surface and Interface Science, UC Irvine) Beispiel 1: Reflektion an Oberflächen∗ • Oberfläche: ζj (xj ) = anj xj + bj • {anj } ist eine unabhängig zufällige Verteilung • Wirkungsquerschnitt wird aus Integralgleichung bestimmt • Für jede Oberfläche ca. 45 Minuten Rechenzeit • 1.5 GB RAM ∗ B. Baumeier (Institut für Festkörpertheorie), A. Maradudin (Institute for Surface and Interface Science, UC Irvine) Beispiel 1: Reflektion an Oberflächen∗ • 3500 Oberflächen (35 Rechnungen) • Seriell: ca. 110 Tage Rechenzeit • Morfeus GRID: ca. 20 Tage Rechenzeit ∗ B. Baumeier (Institut für Festkörpertheorie), A. Maradudin (Institute for Surface and Interface Science, UC Irvine) Beispiel 2: Mutation von Genen∗ • Modell: Ein Gen tritt in drei Formen auf • (1) Ohne Mutation • (2) Mit einer Mutation, aber nicht besser als (1) • (3) Mit zwei Mutationen, besser als (1) ∗ D. Whitehead (AG Bornberg-Bauer, Bioinformatik) Beispiel 3: Wechselwirkung gegenläufiger Solitonen∗ i∂z F + ∆⊥ F = ΓEF (1) −i∂z B + ∆⊥ B = ΓEB (2) • F , B: Amplituden des vorwärts und rückwärts propagierenden Strahls • Γ: Photorefraktive Kopplungskonstante • E: Raumladungsfeld τ I ∂t E + E = − 1+I 1+I • τ : Zeitkonstante (Materialparameter) • I = F 2 + B 2 : Intensität ∗ S. Koke, P. Jander (AG Denz, Institut für Angewandte Physik) (3) Beispiel 3: Wechselwirkung gegenläufiger Solitonen∗ ∗ S. Koke, P. Jander (AG Denz, Institut für Angewandte Physik) Beispiel 3: Wechselwirkung gegenläufiger Solitonen∗ ∗ S. Koke, P. Jander (AG Denz, Institut für Angewandte Physik) Beispiel 3: Wechselwirkung gegenläufiger Solitonen∗ ∗ S. Koke, P. Jander (AG Denz, Institut für Angewandte Physik) Beispiel 4: Aktive Brownsche Teilchen∗ ṗi = vi v̇i = αvi − βvi3 + RΓi (t) + X F (pi − pj ) j6=i • pi : Position von Teilchen i • vi : Geschwindigkeit von Teilchen i • R: Rauschamplitude • Γi (t): gaußverteilte weiße Rauschkräfte • F (): Zentralkraft ∗ H. Bödeker (AG Purwins, Institut für Angewandte Physik) Beispiel 4: Aktive Brownsche Teilchen∗ fest flüssig gasförmig Erhöhung der Rauschamplitude R −→ ∗ H. Bödeker (AG Purwins, Institut für Angewandte Physik) Zusammenfassung • Konzept der Condor-Software • Morfeus GRID erschließt brach liegende Ressourcen • Morfeus GRID wird genutzt um quasi-parallele Probleme zu bearbeiten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit