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
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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
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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
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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,...
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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