Use Case Dynamo. D-Grid Review

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1 AstroGrid-D *

2 1. Einleitung: Motivation der Auswahl des, wissenschaftliche Anwendung 2. Realisierung mit dem Globus-Toolkit: Monitoring, Job Submission, Darstellung der Ergebnisse 3. Echtzeit-Demonstration der Anwendung im AstroGrid-D 2

3 1. Einleitung Motivation der Auswahl des und Anwendungsmöglichkeiten des Konzeptes Wissenschaftlicher Hintergrund 3

4 Motivation Ein Großteil der numerischen Anwendungen in der Astrophysik folgt dem klassischen Schema: Parametersatz, Rohdaten, Zwischenergebnisse Software zur sequenziellen Bearbeitung Ergebnisse Beispiele: Rohdatenverarbeitung von photometrischen Beobachtungen und Spektren automatische Analyse von reduzierten Daten Simulationen mit seriellen Abhängigkeiten 4

5 Eigenschaften des -Programms Astrophysikalische Simulation Eingabedaten: Parameter-Datei, Anfangszustand. Programmcode: vorkompiliertes Fortran-Programm, optional prozessorabhängige Optimierung. Mäßiger Bedarf an Hardware-Ressourcen (RAM, Festplatte), Laufzeit problemabhängig (Stunden Wochen) Weitere Software, Lizenzen oder Bibliotheken werden nicht benötigt. Serielle Rechnung, ausgewählte Zeitpunkte werden als Zwischenergebnisse gespeichert. Ergebnis: Alle Resultat-Dateien der errechneten Modellschritte werden zurück übertragen. 5

6 Wissenschaftlicher Hintergrund Magnetohydrodynamik; Lösung der Induktionsgleichung für mittlere Felder in einem turbulenten Plasma (Sterne, Galaxien) Umfangreicher Parameterraum an Eingabedaten, der theoretisch nicht überschaubar ist. Daher viele Simulationen mit leicht veränderten Eingabe-Parametern nötig. Untersuchungen erfordern Rechnungen mit vielen seriellen Zeitschritten 6

7 Astrophysikalische Bedeutung des Beispiels Ausgewählte Beispielsanwendung: Beobachtbare, dominante Magnetfelder an der Sternoberfläche (Sternflecken), bei denen sich der aktive Längengrad periodisch ändert ( Flip-Flop -Phänomen, siehe AN 405, 1121 und A&A 440, 1161 [2005]) Der Effekt entsteht aus der Überlagerung einer oszillierenden, axialsymmetrischen und einer bisymmetrischen Mode Lange Rechenserien notwendig, um festzustellen ob das Phänomen auftritt und langfristig erhalten bleibt (Parameterstudie) In dieser Demonstration vier ausgesuchte, unterschiedliche Fälle, davon zwei Flip-Flop -Lösungen 7

8 Ein Prinzip, viele Anwendungen Verwendung von Standards in drei zentralen, einfach Skripten, daher allgemein anwendbar Lösungen für JSDL-Job-Submit und Monitoring können leicht auf andere Programme angepasst werden Mit der Dokumentation des Beispiels- und Einarbeitung der Wissenschaftler in Globus (über einen Workshop) können Anpassungen auch vom Wissenschaftler selbst vorgenommen werden 8

9 2. Realisierung mit dem Globus-Toolkit 4 Monitoring Job Submission Darstellung der Ergebnisse mit IDL 9

10 Globus Job Monitoring Job Monitoring ist sinnvoll zur Kontrolle des korrekten Ablaufs im Grid, insbesondere bei langer Laufzeit, und zur Fehlersuche Das Monitoring-Skript wird auf dem Rechner gestartet und erfragt kontinuierlich den Job-Status bei WS-GRAM mittels endpoint reference (EPR) Die Abläufe werden an die AstroGrid-D Information Service Stellaris übertragen Die Werkzeuge GridMap und Timeline stellen die Ergebnisse übersichtlich dar 10

11 AstroGrid-D GridMap Die GridMap zeigt die im Grid verfügbaren Ressourcen und ihren momentanen Status Die geographische Verteilung erlaubt eine einfache Zuordnung der Institute, zu denen die Ressourcen gehört Die Detail-Ansicht zeigt die aktiven Jobs, deren Status und wer sie gestartet hat Abruf über den Webbrowser Beispiel für Verbindung von Grid-Software und externer Software (hier: Google Maps API) 11

12 GridMap Screenshot 12

13 GridMap Screenshot II 13

14 AstroGrid-D Timeline GridTimeline stellt Grid Jobs und deren Dauer auf einer Zeitschiene dar. Liefert Übersicht über die Gesamtaktivität des Grid zu jeder Zeit Farbkodierung liefert schnelle Zuordnung zu User und Status Detailinformationen verfügbar Realisierung ebenfalls über eine Verknüpfung des Grid Information Service mit einer Ajax API (SIMILE / MIT) 14

15 Timeline Screenshot I 15

16 Timeline Screenshot II 16

17 Job Submission Aus dem AstroGrid-D MDS werden passende, lauffähige Maschinen ausgewählt. MDS beinhaltet auch einen Health Check der Maschinen Die für notwendigen Eingabe-Dateien werden zusammengestellt Ein Shellskript erstellt aus einer Vorlage passende JSDL- Dateien (Job Submission Description Language) für alle ausgewählten Maschinen Das JSDL wird in RSL übersetzt (jsdl_proc) Die Jobs werden über das Globus Toolkit (GT4) auf den Resourcen gestartet Authentifizierung erfolgt via Grid-Proxy 17

18 dynamo.sh job submission skript [ ] #create a sed file to parse the values into a new jsdl script echo > $out/jsdl.sed echo >> $out/jsdl.sed echo >> $out/jsdl.sed echo >> $out/jsdl.sed echo >> $out/jsdl.sed echo >> $out/jsdl.sed sed -f $out/jsdl.sed $DEMO_HOME/dynamo_flip.jsdl.template >$out/dynamo$i.jsdl echo generating jsdl script for $mach cd $JSDL_HOME./jsdlproc -v $out/dynamo$i.jsdl echo generating rsl script for $mach./jsdlproc $out/dynamo$i.jsdl > $out/dynamo$i.rsl echo submitting job to $mach cd $DEMO_HOME # submit the job producing an epr file which the monitoring component will use $HOME/.epr/dynamo-$mach.epr >> $DEMO_HOME/$mach.log globusrun-ws -submit -f $out/dynamo$i.rsl -J -S -F $mach o [ ] 18

19 JSDL RSL-Transformation <jsdl:jobdefinition xmlns="http://www.gacg-grid.de/namespaces/job-mgmt/2006/08/jsdl" xmlns:jsdl="http://schemas.ggf.org/jsdl/2005/11/jsdl" xmlns:jsdl-posix="http://schemas.ggf.org/jsdl/2005/11/jsdl-posix" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/xmlschema-instance"> <jsdl:jobdescription> <jsdl:jobidentification> <jsdl:jobname> Sample run <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> </jsdl:jobname> <jsdl:description> <job> <executable>test.x</executable> </jsdl:description> <directory>/${globus_user_home}/ <jsdl:jobproject> dynamo</directory> n/a <stdout>test.out</stdout> </jsdl:jobproject> <maxwalltime>100</maxwalltime> </jsdl:jobidentification> <maxmemory>1</maxmemory> <jsdl:resources> <jsdl:filesystem name="home"> <jsdl:description> User's home directory </jsdl:description> </jsdl:filesystem> </jsdl:resources> [ ] <filestagein> [ ] 19

20 Screenshot dynamo.sh 20

21 Visualisierung mit IDL Ein Shellskript erfragt den Job Status und transferiert eventuell vorhandene neue Zwischenergebnisse des -Programms auf den Startrechner Ein IDL-Programm stellt kontinuierlich den Job Status und lokal vorhandene Zwischenergebnisse für jeden Zeitschritt dar Ausgabe für jede Maschine in eigenem Fenster: Unterschiedliche Ergebnisse je nach Modellparametern, unterschiedliche Rechengeschwindigkeit je nach Kapazität der Ressource Für diese Demonstration kontinuierlicher Datentransfer, aber auch für tatsächliche Anwendungen gelegentliche Kontrolle der Zwischenergebnisse sinnvoll 21

22 IDL Screenshots I 2D-Darstellung Querschnitt der durch Magnetfeldstärke Rechner 1 den auf der Stern Sternoberfläche Rechner 2 (Flip-Flop-Phänomen) Rechner 3 Rechner 4 (Flip-Flop-Phänomen) 22

23 IDL Screenshots II 23

24 3. Demonstration (mittels VNC-Zugriff auf einen AstroGrid-D-Rechner) Start des Monitoring-Skriptes Job Submission IDL-Visualisierungsprogramm 24

25 Zusammenfassung Der ist eine reale Anwendung aus der Astrophysik, die mit einfachen Mitteln auf das Grid portiert wurde Beispiel für das Taskfarming serieller Anwendungen als sehr häufige Anforderung Demonstriert wurden: Der Ablauf der Job Submission mit JSDL auf verfügbare Ressourcen das Job Monitoring über einen Informationsserver die Rückübertragung und Visualisierung der Ergebnisse Durch Verwendung von Standards sind diese zentralen Elemente der Lösung mit geringem Aufwand auf andere Projekte übertragbar 25

26 Mitarbeit Wissenschaftliche Arbeit: Detlef Elstner (AIP) Monitoring Script: Frank Breitling (AIP) Stellaris und GridMap / Timeline: Mikael Hoegqvist (ZIB) Job Submission: Harry Enke (AIP) Robert Tucker (AIP) IDL: Iliya Nickelt (AIP) 26

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