UBELIX University of Bern Linux Cluster

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1 UBELIX University of Bern Linux Cluster Informatikdienste Universität Bern ID BEKO Forum 5. Mai 2008

2 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Inhalt Einleitung und Grid / HPC Update Überblick über die aktuelle Infrastruktur Benutzung des Linux-Clusters Paralleles Filesystem: lustre Markus Wüthrich: Einsatz des Clusters für Handschriftenerkennung Dr. Sigve Haug (LHEP): The ATLAS experiment on UBELIX Fragen und Diskussion 2

3 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Einleitung und Grid/HPC Update Einsatzzweck: Bereitstellung einer Infrastruktur für die Ausführung von zeitoder rechenintensiven Berechnungen (HPC)... auch im Verbund mit anderen Sites (CERN, UZH, CSCS,...) : Grid Primär für wissenschaftliche Nutzung (Forschungszwecke) Im kleinen Rahmen kostenlos, Kollaboration mit grösseren Kunden 200 Rechenknoten, 500 Cores 3

4 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Geschichtliches Aktivitäten der ID im Bereich HPC reichen zurück bis ins Jahr 1995 und weiter Der erste Linux Cluster wurde im Jahr 2001 installiert (1 Master und 32 PC-Nodes) 2004 wird die Uni Bern ein Sun Center of Excellence Die fnodes (ein Rack, 32nodes, dual procs, single cores) wurden 2004 installiert. Der neue Serverraum (100kW) wurde 2005 fertiggestellt. Die gnodes (3 Racks, 96 nodes, dual procs, single cores) wurden 2005 installiert. Die anodes und bnodes (je 1 Rack, 32 nodes, dual procs, dual cores) wurden 2006/2007 installiert. 4

5 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Ueberblick über die aktuelle Hardware Vier Nodegruppen Name anodes bnodes gnodes fnodes CPU Opteron 2.6GHz Xeon 3.0GHz Opteron 2.6GHz Opteron 2.4GHz Cores/Node RAM 8 GB 8 GB 4 GB 4 GB Disk 250 GB 75 GB 75 GB 75 GB Anzahl Multiprozessor und Multicore AMD64 Architektur und kompatibel Standard pro Job: 1 CPU Core, 2 GB RAM, lokaler Plattenplatz je nach Ressourcenangabe Div. Infrastrukturserver (Submit, NFS und neu lustre, Gridadmin, Vserver, Sedna, Nordugrid,...) 5

6 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Hauptsächliche Benutzergruppen LHEP: Laboratory for High Energy Physics IAM: Institut für Informatik und Angew. Mathematik Zologisches Institut (Populationsgenetik) Astronomisches Institut Physikalisches Institut Chemisches Institut Studierende... 6

7 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Rackanordnung Front Rear Klima Rear Front 7

8 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern HPC UBELIX 8

9 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Impressionen 9

10 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Impressionen (cont.) 10

11 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Impressionen (cont.) 11

12 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Was geschah eigentlich letzte Woche? Fr. 4. April 2008: Announcement betr. Unterbruch wegen Inbetriebnahme von lustre am Di, 29. April 2008 (lustre wurde wegen NFS-Problemen während ca. 1 Jahr evaluiert). Mo, 28. April 2008: Cluster unerreichbar wegen NFS Problemen. Entscheid, die lustre-inbetriebnahme gleich in Angriff zu nehmen Di. 29. April 2008: Verzögerungen wegen Restore der Daten, zudem erwies sich die Installation auf Nicht-Standard-Kernels als trickreicher als erwartet. 12

13 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Benutzung des Linux Clusters Demo 1

14 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Benutzung (Job Beispiel) Datei example.sh #!/bin/sh #$ -M #$ -l h_cpu=72:00:00,h_vmem=1g #$ -l scratch=1,scratch_size=10g,scratch_files=1k cd $TMP tar -xzf ~/data.tgz <cmd result.out cp result.out ~ Job submitten qsub example.sh 2

15 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Dateisysteme Pfad Anbindung Grösse Verfübarkeit Backup /home/ubelix Netzwerk 44TB nodes,submit Nein /home/storage Netzwerk 2TB submit Ja /scratch/local Harddisk GB nodes Nein 3

16 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Benutzung (SGE) Kommandos qsub Job aufgeben qalter Job ändern qdel Job löschen qstat Jobs monitoren man 5 sge_intro 4

17 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Benutzung (Zugang) Campus Account an der Universität erforderlich Aktivierung des Accounts für UBELIX auf Anfrage User Guide durchlesen Auf Mailingliste registrieren Zugang via SSH über submit.unibe.ch 5

18 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Benutzung (Linux) 6

19 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Benutzung (Regeln) Userguide lesen (http://ubelix.unibe.ch) Mailingliste eintragen und Informationen lesen Immer Mailadresse angeben qsub -M <mail 7

20 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Paralleles Filesystem: Lustre Hochverteiltes Dateisystem für Highperformance-Cluster In Entwicklung für Linux seit von Sun übernommen - Integration in Solaris, Integration von ZFS Ausgelegt für hohe Skalierbarkeit (Petabytes von Daten, 10'000 Clients) und Bandbreite (100 GB/s) 1

21 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Lustre: Internals Metadaten-Server (MDS), koordiniert Dateizugriffe/Locking Object Storage Server (OSS), beinhalten die Daten Als OSS kann ein beliebiges Block-Device gewählt werden (von der lokalen Festplatte bis hin zu Fibre-Channel-SANs) Eigenes Transportprotokoll (lnet), dass neben TCP/IP auch low-latency Netzwerke wie Infiniband und Myrinet unterstützt 2

22 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern One Mount-Point: Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on lustre01:lustre02:/homefs 44T 1.2T 41T 3% /home/ubelix 3

23 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Lustre: General Performance 40 Jobs, welche gleichzeitig auf dem Lustre Dateisystem Dateien schreiben 4

24 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Lustre: Single Performance Noch nicht zufriedenstellend justiert Hohe CPU Waiting Time: Cpu1: 0.3%us, 2.7%sy, 0.0%ni, 0.0%id, 97.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st Lokale Performance: submit src # time tar -cjf linux.tar.bz2 linux lustre-r1643 real 1m46.339s user 1m33.242s sys 0m1.640s Lustre Performance: ~/test $ time tar -cjf linux.tar.bz2 linux lustre-r1643 real 4m17.137s user 1m24.399s sys 0m1.671s 5

25 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Lustre: Bemerkungen Für I/O-intensive Jobs bitte weiterhin den lokalen Scratch brauchen Lustre wird im Moment noch laufend getuned und nach unseren Beobachtungen angepasst Wir übernehmen keine Verantwortung für Daten, die wegen eines Crashes von Lustre verloren gehen Bitte wichtige Daten im /home/storage sichern! 6

26 UBELIX Einsatz des Clusters für die Handschriftenerkennung Markus Wüthrich

27 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Masterarbeit 2

28 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Einsatz des Clusters Aufgaben viele Dateien verwalten (~1'000'000) Bilder konvertieren (600 à ~60MB) Bilder bearbeiten, z.b. Rand hinzufügen Erkennung Optimierungen (~300'000 Kombinationen) Vorteil: Zeitersparnisse Viele Aufgaben werden auf einer Textzeile gemacht 3

29 ID Beko Forum: UBELIX und lustre an der Universität Bern Eingesetzte Software Programme zur Bearbeitung der Bilder (ImageMagick) Software für die Erkennung (HTK) selbst installiert wenig Linux Kentnisse notwendig Plotting (Gnuplot) interaktiv Skripte (Bash/Perl...) grosse Auswahl gute Dokumentation... Programme müssen nicht speziell für den Einsatz auf dem Cluster geschrieben sein. 4

30 - University of Bern ATLAS on UBELIX exploring the fundamental laws of the universe with UniBeʼs resources. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 1/7

31 - UniBe The Large Hadron Collider (LHC)... Proton-Proton collisions at 14 TeV will enable new tests of the Standard Model, the present model of elementary particles, and : Search for the origin of mass - Higgs particle. Search for dark matter - supersymmetry. Search for extra dimensions. Search for black holes. Search for the unexpected.... LHC and ATLAS will go autumn spring The energy density in the collisions will correspond to the density ~10-9 s after the Big Bang.... and the ATLAS experiment... Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 2/7

32 - UniBe produce a lot of data... Event Raw Data 1.6 MB 200 Hz Operation Time 50 ks/day ~ 14 h/day 200 days/yr Data per Year 3.2 PB... ~10 9 Hz has to be thrown away. In addition to the 3.2 PB comes simulated data, copies etc... which give rise to the 2008 computing needs... Tape 16.9 PB Slow access Disk 25.4 PB Rapid access CPU 50 MSI2k ~ cores... which requires resources. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 3/7

33 - UniBe Three Swiss sites are facilitating... T3 Bern 2007 (end) ~ shared Cores Basel ~22 TB Disk T3 Bern 2008 ~ shared Cores ~40 TB Disk LHEP and Team of Dr. A. Aeschlimann Zürich St.Gallen Neuchâtel Bern Luzern CERN Genève Lausanne Fribourg T3 Geneva DINF/DPNC 2007 ~100 Cores ~24 TB Disk T3 Geneva DINF/DPNC 2008 ~180 Cores Martigny ~70 TB Disk Dr. S. Gadomski Manno Chur Tier2 CSCS ATLAS 2008 (begin) ~ 400 shared Cores ~ 75 TB shared Disk Tier2 CSCS ATLAS 2008 (end) ~ 1000 shared Cores ~ 200 TB Team of Dr. Peter Kunszt SWITCHlan Backbone 2006 topographical map: 2004 swisstopo SWITCH us... the Bern and Geneva ATLAS physicists. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 4/7

34 - UniBe UBELIX is a major... UBELIX with its 500 cores is offline due to the important Lustre upgrade.... resource for Swiss ATLAS physicists. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 5/7

35 - UniBe ATLAS usage and job patterns ATLAS Wall time hours on UBELIX : as of April ?? A heavy job : 1 Core 2 GB Memory Input : Tens of files, together a couple of GB. Output : Some files, together a couple of GB. Time : Less than 24 hours. For the moment jobs are normally lighter. However, heavy jobs will become more usual. Having hundreds of jobs with some GB input and some GB output is not negligible for the infrastructure - We are exited about the future performance of Lustre. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 6/7

36 - UniBe Summary ATLAS and LHEP will do some fundamental discoveries and hopefully change the picture of the universe during the next years. ATLAS and LHEP have large computing needs. The UBELIX is one of LHEPʼs main computing resources. LHEP doesnʼt want to operate this service, but concentrate on physics. The LHEPʼs UBELIX usage will increase. So we are grateful to the Informatik Dienste and the University for providing UBELIX. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 7/7

37 - UniBe The Bern ATLAS Group Prof. A. Ereditato, Prof. Emeritus K. Pretzl, PD H. Beck, Dr. M. Weber, Dr. S. Haug, Dr. K. Kordas, A. Battaglia, C. Topfel, N. Venturi, M. D. Weber. The ATLAS computing activity in Switzerland is organized in the working group Swiss ATLAS Grid of the Swiss National Grid Association (www.swing-grid.ch) To the left : The UBELIX cluster of the University of Bern in January Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 8/7

38 - UniBe Back up slides follow... Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 9/7

39 - UniBe Why could black holes be produced at LHC? Theoretically very small black holes can be produced if the mass is larger than the fundamental Planck mass and the impact parameter is smaller than the Schwarzschild radius. This can be achieved with extra spatial dimensions : Small extra dimensions only accessible for gravitation. At small distances gravity then becomes stronger. So also the radius of black holes. Since the probability of creating a black hole is proportional to the squared radius, it increases. With certain geometries of the universe black holes will be produced at LHC. Things like that are simulated on UBELIX by ATLAS. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 9/7

40 - UniBe The assumed Large Hadron Collider (LHC) operational parameters Energy 14 TeV Two 7 TeV proton beams Luminosity cm -2 s Luminosity cm -2 s Design luminosity Cross Section 100 mb = cm 2 Collision Rate 10 9 Hz At design luminosity ATLAS Trigger Rate 200 Hz Luminosity independent Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 9/7

41 - UniBe The ATLAS Computing Model A distributed hierarchical network based on computing grids Tier 0 - Only one at CERN. Tier 1-10 centers Raw Data, Tapes, Disks, CPU. - Supranational or national computer centers normally with dedicated connections to Tier 0. Tier 2 - Some per Tier AOD, Disks, CPU. - National or regional computer centers. Tier 3 - Some per Tier 2 - For local analysis activity. - Clusters owned by university research groups. Tier 4 - Your laptop. Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 10/7

42 - UniBe The Swiss ATLAS Grid Infrastructure in 2006 Heterogenous with respect to hardware, operating system, and middleware. This freedom due to the NorduGridʼs Advanced Resource Connector (ARC) - On the outsourced Tier 2 cluster the LHC Computing Grid (LCG) middleware (no OS freedom) - lcg.web.cern.ch/lcg/. The Swiss ATLAS Computing Prototype, CERN-ATL-COM-SOFT Sigve Haug - The Swiss ATLAS Grid Infrastructure - 11/7

43 - UniBe Usage Table shows ATLAS 2006 wall time hours. For 2007 as of June : Bern ATLAS T3 Bern UBELIX T3 Manno Phoenix T2 Geneva Sum NA Sigve Haug - The CERN ATLAS Experiment at UniBe - 6/7

44 - UniBe ATLAS 2006/7 Usage of Swiss Resources Sigve Haug - ATLAS on UBELIX - 6/7

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