Gliederung 2. Grid-geeignetes Lizenzmodell für Parameterstudien und Steuerung für die Software CFD-ACE+ Florian Sigeneger

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1 Grid-geeignetes Lizenzmodell für Parameterstudien und Steuerung für die Software CFD-ACE+ Florian Sigeneger Ergebniskonferenz, Bonn, Gliederung 2 Einführung MHD-Modell für einen Plasma-Torch - Gleichungen - Beispielergebnisse Grid-geeignetes Lizenzmodell - Workflow - Abrechnung Arbeiten zur Infrastruktur - Server-Komponenten - Portal Steuerung des MHD-Modells im Portal Zusammenfassung

2 Einführung PT-Grid: Infrastruktur, Beteiligte und Interessen 3 Nutzer Portal Plasmaberater Einsparung von Investitionskosten Auftragsvergabe auf unterer Entscheidungsebene PT-Grid Akquisition neuer Kunden Effektivere Vertragsabwicklung Kundenbindung flexible Reaktion auf große Rechenanforderungen ohne dauerhafte Vorhaltung umfangreicher Ressourcen (inklusive Lizenzen) Einführung 4 Ziel des Teilprojekts 2: Erstellung eines industrietauglichen Online-Beratungswerkzeuges zur Modellierung plasma-technologischer Problemstellungen Nutzung eines MHD-Plasmamodells in einem industrieorientierten Anwendungsfall Erstellung einer für das Grid geeigneten Lizenzverwaltung für kommerzielle Softwareprodukte

3 Gliederung 5 Einführung MHD-Modell für einen Plasma-Torch - Gleichungen - Beispielergebnisse Grid-geeignetes Lizenzmodell - Workflow - Abrechnung Arbeiten zur Infrastruktur - Server-Komponenten - Portal Steuerung des MHD-Modells im Portal Zusammenfassung Induktiv gekoppelter Plasmatorch 6 Anwendung: Behandlung von Oberflächen selbstkonsistentes Modell, beschreibt elektromagnetische Energieeinkopplung Ausbildung des thermischen Plasmas Gasdynamik

4 Grundlagen von MHD-Modellen 7 Begriff: MHD = Magnetohydrodynamik Modelle zur Beschreibung thermischer Plasmen unter Einbeziehung der Strömung und des Magnetfeldes Annahmen: lokales thermodynamisches Gleichgewicht (LTG) Plasma als einkomponentige leitende Flüssigkeit stationäre, kompressible Strömung optisch dünnes Plasma Grundlegende Gleichungen Erhaltung von 8 Elektromagnetische Gleichungen

5 Modelldaten Thermodynamische und Transporteigenschaften Benötigte Größen: - spezifische Wärme - Viskosität - thermische Leitfähigkeit - elektrische Leitfähigkeit Eigenschaften variieren im Reaktor mit der Temperatur Bestimmung mittels Codes zur Berechnung von Gleichgewichtseigenschaften: 9 Gordon S, McBride B J (1994) Computer program for calculation of complex chemical equilibrium compositions and applications Pateyron B., Delluc G., Calve N. T&T Winner, the chemistry of on-line transport properties in interval of 300 K to K Ablage in Lookup-Tabellen Modelldaten Thermodynamische und Transporteigenschaften von Argon 10

6 Das Modell: Randbedingungen Abfluss p =1 atm, T = 300K 11 Seite: da/dn=0 Endfläche: A tang =0 Stromstärke: I T=300 K A=0 Zufluss: T = 300 K Q 1 : Precursor Q 2 : Plasma Lösungsverfahren Q 2 Q 1 Q 3 Q 3 : Screen stationäres Modell Finite-Volumen-Diskretisierung, Lösung mittels CFD-ACE+ Erweiterung mittels eigener Nutzer-Routinen Das Modell: Parameter Abfluss p =1 atm, T = 300K 12 Seite: da/dn=0 Endfläche: A tang =0 Stromstärke: I [A] Frequenz: f [MHz] Q 2 Q 1 Q 3 T=300 K A=0 Zufluss: T = 300 K Q 1 : Precursor Q 2 : Plasma Q 3 : Screen

7 Das Modell: Ergebnisse 100 A, 3 MHz, Q 1 /Q 2 /Q 3 =1/3/30 slm 13 r [ mm ] Q 3 Q 2 Q 1 Maximum im aktiven Volumen (off-axis) Kühlung durch Q 3 ( Screen ) x [ mm ] Das Modell: Ergebnisse 100 A, 3 MHz, Q 1 /Q 2 /Q 3 =1/3/30 slm 14 r [ mm ] Q 3 Q 2 Q 1 starker Impulsgewinn im aktiven Volumen Strömungsumkehr und Wirbel vor Q 2 x [ mm ]

8 Gliederung 15 Einführung MHD-Modell für einen Plasma-Torch - Gleichungen - Beispielergebnisse Grid-geeignetes Lizenzmodell - Workflow - Abrechnung Arbeiten zur Infrastruktur - Server-Komponenten - Portal Steuerung des MHD-Modells im Portal Zusammenfassung Grid-geeignetes Lizenzmodell 16 Aufgabenstellung: ESI GmbH wird in diesem Teilprojekt einen Grid-fähigen Lizenzserver und ein Lizenzmodell inkl. Abrechnungssoftware erstellen Die Idee: Grid-fähiger Server bei ESI GmbH Zugriff auf Lizenzserver vom Rechenknoten für CFD-ACE+ Anwendungen Anwendungsmöglichkeit für andere Applikationen Verbrauchsabhängige Abrechnung der Gebühren

9 Lizenzmodell: Nutzerverwaltung 17 Einrichtung (Unternehmen) des Nutzers erhält Account bei ESI Anwender im Projekt benötigt Account- und Projekt-Namen TAN-Liste Umgebungsvariablen im Job-Submit-File ESI-Lizenzserver Account und Projekt-Name müssen bekannt sein Einstellungen in Firewall: Account-Name und IP (meist Router) Accounting System: Abrechnung anhand Account- und Projekt- Namen sowie TAN-Liste Lizenzmodell: Software und Konfiguration 18 ESI-Control (Client-System, auf Rechenknoten erforderlich) Transparent Proxy tsocks (Bibliothek und Konfigurationsfile) Umgebungsvariablen Vier Variablen, Eingabe über Portlet ESI-Control-Server (Server-System bei ESI) Software zur TAN-Erstellung Authentifizierungs-Software (SS5-Proxy Installation) Prüfung der TAN Anfrage (Autorisierungs-Software) Firewall: Freigabe des Lizenzports Original CFD-ACE+ Lizenz-Routine (für ESI-Software) Abrechnungssoftware, z.b. FNMEA (Flex Net Manager for Engineering Application)

10 Lizenzmodell: Workflow 19 Nutzer / Plasmaberater Portal submit Rechen-Knoten modular angekoppelte Authorisierungsroutine prüft Gültigkeit der TAN und tilgt TAN SS5-Proxy prüft Anfrage von tsocks ESI-Control Lizenzserver Bereitstellung TAN-Liste Accountdaten TAN-Liste Lizenzserver Authorisierung (TAN) Server-Port SS5-Freigabe Lizenz-Port Flex-LM-Lizenz Log mit FNMEA Lizenzierung für CFD-ACE+ Suite durch FlexLM alternative Lizenzmanager für Dritt-Software möglich Firewall verdeckt Ermittlung des Verbrauchs Lizenz-Port mit FNMEA libtsocks.so tsocks Port Rechen- Job Zugriff von Clients auf Server über transparent Firewall proxy tsocks Port mit 24998, IP des (offen) Lizenz-servers, Projekt-Name, TAN Rechner Lizenzmodell: Abrechnungsvarianten pay-by-use: - Abrechnung nach CPU-Stunden durch Auswertung des Report- Logs bei ESI mit Hilfe von FNMEA (Flex Net Manager for Engineering Application) - Verwendung einer fixen TAN ausschließlich nach Gültigkeitsdauer: - Plasmaberater verhandelt mit dem Lizenzgeber einen reduzierten Pauschalpreis für massive Paramterstudien - Kontrolle über Abfrage des Datums (fixe TAN + FNMEA) nach Grundgebühr und Verbrauch Grundgebühr zur Vorhaltung der Arbeitsumgebung Kontrolle des Verbrauchs durch TAN und FNMEA 20

11 Gliederung 21 Einführung MHD-Modell für einen Plasma-Torch - Gleichungen - Beispielergebnisse Grid-geeignetes Lizenzmodell - Workflow - Abrechnung Arbeiten zur Infrastruktur - Server-Komponenten - Portal Steuerung des MHD-Modells im Portal Zusammenfassung Infrastruktur: Referenzinstallation 22 Ausgangspunkt: PT-Grid Referenzsystem Installation der Komponenten in virtuellen Maschinen, Bereitstellung von Templates Erweiterungen: Firewall Portal-Server Daten-Management (GNDMS) Portal-Entwicklungsarbeitsplatz (intern)

12 PT-Grid-Komponenten am INP Greifswald 23 Internet V y a t t a VMware Server Portal-Server portal.inp-greifswald.de eth1: eth0: PBS-Server gmaster eth0: eth1: dhcp F I R E W A L L eth0: Globus-Server ptgrid.inp-greifswald.de eth1: vmnet1: hostonly vmnet8: NAT eth0: gnode1 eth0: gnode2 eth0: eth1: dhcp eth1: dhcp Infrastruktur: Firewall 24 Auslagerung der PT-Grid-Infrastruktur aus dem INP-Netz Firewall + Router: Vyatta ( / z.b. genutzt von Dell, VMware, Nokia,, Linux basiert Problematik ( Grid services are not supported to work behind NAT firewalls because the security mechanisms employed by Globus require knowledge of the actual IP address of the host that is being connected to. Spezielle Anpassungen von GridFTP, PT-Grid-, Netzwerkkonfiguration,

13 Infrastruktur: Entwicklungsarbeitsplatz 25 System: Debian Linux in VirtualBox Software: Entwicklungsumgebung Eclipse for Java + Plugins: Subversive Plugin (SVN Unterstützung) GWT Toolkit Web Tools Platform Portalserver: Liferay Portal Anwendungsserver Apache Tomcat Umfangreiche Userverwaltung Bietet viele Standard Portlets (Wiki, Terminkalender, ) LDAP Anbindung möglich Liferay Plugins SDK Browser: Firefox + Plugins: GWT-Developer-Plugin, Firebug Infrastruktur: Portal 26 modulare Struktur: Jobcontrol-Oberfläche PT-Grid-Schnittstelle Scheduler Scheduler Scheduler Nutzerinterface für Jobmanagement Typ: GWT-Modul (kompilierte Bibliothek)

14 Infrastruktur: Portal 27 modulare Struktur: Jobcontrol-Oberfläche PT-Grid-Schnittstelle Scheduler Scheduler Scheduler Abstrakte Schnittstelle zur Ansteuerung des Schedulers Typ: HTTP-Servlet Verwendung: Anfragen über HTTP-Requests, Antworten im XML Format Anpassungen: Modifizieren von Konfigurationsdateien Infrastruktur: Portal 28 modulare Struktur: Jobcontrol-Oberfläche PT-Grid-Schnittstelle Scheduler Scheduler Scheduler Schnittstelle zwischen Scheduler Client und PTGrid Schnittstelle Typ: Shell Skripte Anpassungen: nur notwendig bei Verwendung eines neuen Schedulers

15 Infrastruktur: Portal 29 modulare Struktur: Jobcontrol-Oberfläche PT-Grid-Schnittstelle Scheduler Scheduler Scheduler PTGrid Scheduler Client: Client zur Verwendung des PTGrid-Schedulers Typ: Java Programm, Einbindung durch Kompilierung Anpassungen: Netzwerk- und Globuskonfigurationen Gliederung 30 Einführung MHD-Modell für einen Plasma-Torch - Gleichungen - Beispielergebnisse Grid-geeignetes Lizenzmodell - Workflow - Abrechnung Arbeiten zur Infrastruktur - Server-Komponenten - Portal Steuerung des MHD-Modells im Portal Zusammenfassung

16 Workflow TP2 (Übersicht) 31 Nutzer Parameter Modell, Wartung Plasmaberater Ergebnisse Status Portal Skripte und Modelldaten Daten, Grafiken PT-Grid Lizenz-Server Lizenz (TAN) PT-Grid-Scheduler Globus-Server Datenmanagement Rechen-Cluster Workflow im TP2 32 Nutzer Anmeldung Jobparameter Portal-Server Liferay Portal PT-Grid- PBS- PT-Grid-Scheduler Globus-Server GridFTP GNDMS GRAM WebMDS Datenmanagement Rechen-Cluster PBS Ganglia CFD-ACE ESI Lizenz-Server

17 Workflow im TP2 33 Workflow im TP2 34

18 Workflow im TP2 35 Portal-Server Liferay Portal PT-Grid- PBS- Portal an Scheduler: Rechne Job XXXX Scheduler an DMS: Schicke Daten nach Rechenressource Y PT-Grid-Scheduler Globus-Server GridFTP GNDMS GRAM WebMDS Durchführung des GridFTP Transfers Datenmanagement Rechen-Cluster PBS Ganglia CFD-ACE ESI Lizenz-Server Workflow im TP2 36 Portal-Server Liferay Portal PT-Grid- PBS- Scheduler an Globus: Starte Rechenjob PT-Grid-Scheduler Globus-Server GridFTP GNDMS GRAM WebMDS Globus an Cluster: Rechne Job XXXX Postprocessing Grafiken, Textfiles Datenmanagement Rechen-Cluster PBS Ganglia CFD-ACE Durchführung der Berechnungen TAN-Lizenz ESI Lizenz-Server

19 Workflow im TP2 37 Portal-Server Liferay Portal PT-Grid- PBS- Scheduler an DMS: Hole Daten von Rechenressource Y PT-Grid-Scheduler Globus-Server GridFTP GNDMS GRAM WebMDS Globus an Scheduler: Ergebnisse liegen vor Durchführung des GridFTP Transfers Datenmanagement Rechen-Cluster PBS Ganglia CFD-ACE ESI Lizenz-Server Workflow im TP2 38 Nutzer Ergebnisse Portal-Server Liferay Portal PT-Grid- PBS- PT-Grid-Scheduler Globus-Server GridFTP GNDMS GRAM WebMDS Datenmanagement Rechen-Cluster PBS Ganglia CFD-ACE ESI Lizenz-Server

20 Workflow im TP2 39 Zoom in dygraph Workflow: Variation der Stromstärke 40 Nutzer Ergebnisse Portal-Server Liferay Portal PT-Grid- PBS- PT-Grid-Scheduler Globus-Server GridFTP GNDMS GRAM WebMDS Datenmanagement Rechen-Cluster PBS Ganglia CFD-ACE ESI Lizenz-Server

21 Workflow: Variation der Stromstärke 41 Zusammenfassung 42 Aufbereitung eines Modells zur Beschreibung eines Plasma-Torches mit Hilfe der kommerziellen Software CFD-ACE+ für die Nutzung im Grid Erfolgreiche Integration des Modells in der PT-Grid-Infrastruktur bestehend aus Globus, Scheduler, Datenmanagement Demonstration einer Portallösung zur Steuerung eines Plasmamodells im PT- Grid Entwicklung eines Grid-geeigneten Lizenzmodells basierend auf tsocks und TAN-Listen Lizenzmodell bietet vielfältige kundenfreundliche Möglichkeiten der Abrechnung von Lizenzkosten

22 Danke 43 Markus Becker Andreas Wegner Thomas Harder Detlef Loffhagen Hans Wilfried Mindt Wolfgang Ottow Florian Sigeneger PT-Grid Teilprojekt 2 Tel: sigeneger@inp-greifswald.de Plasma-Technologie-Grid c/o Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.v. Felix-Hausdorff-Str. 2 Telefon: Fax: Projekt: Institut: Greifswald pt-grid@inp-greifswald.de