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Infrastrutture e Servizi per il Calcolo Scientifico FRASCATI
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INFRASTRUTTURA PER IL INFRASTRUTTURA PER IL CALCOLO SCIENTIFICO DEL CALCOLO SCIENTIFICO DEL
Centro di FRASCATI Centro di FRASCATI
Ing. Antonio De GaetanoIng. Antonio De Gaetano
[email protected]@frascati.enea.it
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PRINCIPALI RISORSEPRINCIPALI RISORSE
• IBM SPIBM SP
• CLUSTER LINUXCLUSTER LINUX
• GRAFICA AVANZATAGRAFICA AVANZATA
• CATIACATIA
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Infrastruttura di Infrastruttura di calcoloFrascaticalcoloFrascati
SERVER AFS
Mainframe Gest.IBM-SP
SGI-ORIGIN 3200
Cluster Linux
AFSAFS
““enea.itenea.it””
Posta el. DNS
LAN
CATIA
Web
BACKUP & DIS.-REC.
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IBM-SPIBM-SP
Elaboratore General Purpose Massivamente Elaboratore General Purpose Massivamente Parallelo ad architettura DMP (Distributed Parallelo ad architettura DMP (Distributed Memory Processor) costituito da un insieme Memory Processor) costituito da un insieme di nodi di calcolo interconnessi tra loro con di nodi di calcolo interconnessi tra loro con una rete dedicata ad alta velocità HPS (High una rete dedicata ad alta velocità HPS (High Performance Switch)Performance Switch)
• Utilizzato nei principali settori commerciali : Utilizzato nei principali settori commerciali : Banche, WEB, gestionale, editoria, database, Banche, WEB, gestionale, editoria, database, ecc.ecc.
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SWITCH
SWITCH
MEMORY
FRAME 1 9,9 GFlops FRAME 2 9,6 GFlops
SWITCH
THIN 2
THIN 2 THIN 2
THIN 2
THIN 2THIN 2
THIN 2THIN 2
THIN 2 THIN 2
THIN 2 THIN 2
THIN 2
THIN 2
THIN 2
THIN 2
THINTHIN
MEMORY
SWITCH
PW3 PW3
PW3PW3
LANLAN
SWITCH
MEMORY
SWITCH
MEMORY
SWITCH
FRAME 3 SP3 48 GFlops
IBM SP FRASCATI
•R50
•R50
PW3 II
PW3 II
AFSAFS
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CARATTRISTICHE DEI NODI
Mod ARC Freq. CPU PfPk RAM
THIN POWER2 66 MHz 1 210 MFlops 256 MB
R50 PowerPC 200 MHz 8 1.6 GFlops 2 GB
THIN2 PW2SC 160 MHz 1 620 MFlops 512 MB
PW3 POWER3 200 MHz 2 1.6 Gflops 1 GB
PW3 II POWER3 II 375 MHz 16 24 Gflops 16 GB
IBM-SP
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Symmetric Multiprocessor (SMP)
4-, 8-, 12- or 16-way
375 MHz POWER3-II
64-bitCopper
1GB - 64GB memory 16 GBInternal disks
ƒ Base node: 2 internal disks, 0 to 72.8GB
2 X 18 GBSSA DISC
PCI bus architecture (base node)ƒ One 32-bit bus (one 32-bit slot)ƒ Two 64-bit buses (four 64-bit slots)
Choice of SP Switch and MX2 Adapter or
SP Switch2 and SP Switch2 Adapter* * MX2 and SP Switch2 Adapters do not use PCI
slots.
Relative OLTP performance
4-way = 81.78-way = 163.712-way = 242.316-way = 319.3
SPECfp_rate95 (peak)
4-way = 17398-way = 341812-way = 498516-way = 6353
SPECint_rate95 (peak)
4-way = 8458-way = 168412-way = 252316-way = 3352
RIO
New7/00
375 MHz POWER3 SMP High Node
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System Implementation
Supports bus- and switch-based MP bus memory configurations
BUS-BASED SWITCH-BASED
L2 Cache L2 Cache
POWER3 POWER3
DRAMMemory
Memory I/OController
I/ODRAM
MemoryI/O
POWER3 POWER3
L2 Cache L2 Cache
Switch
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Superscalar Processor
FloatingPointUnit
FPU1
FloatingPointUnit
FPU2
FixedPointUnit
FXU2
FixedPointUnit
FXU3
LD/STUnit
LS1
LD/STUnit
LS2
Branch/Dispatch
Memory Mgmt UnitInstruction Cache
IU
Memory Mgmt UnitData Cache
DU
Bus Interface Unit: L2 Control, ClockBIU
L2 Cache1-16 MB
6XX Bus
32 Bytes 32 Bytes
32 Bytes 16 Bytes
FixedPointUnit
FXU1
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New generation of SP Switch and adapter
Switch throughput increased (3x bandwidth of SP Switch)150 to 500MB/sec one-way300 to 1000MB/sec for bi-directional
Supports only POWER3 and POWER3-II high nodes
SP Switch2
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Software Installato LocalmenteSoftware Installato Localmente
– S.O. AIX 4.3.3 S.O. AIX 4.3.3
– XLF 7.1XLF 7.1
– XLC 5.0 ( C, C++)XLC 5.0 ( C, C++)
– HPF 1.4HPF 1.4
– POE (Parallel Operating Enviroment) POE (Parallel Operating Enviroment)
– ESSLESSL
– PESSLPESSL
– Client AFSClient AFS
– LSFLSF
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XLF 7.1XLF 7.1
• Supporto F77, F90, F95, OpenMP e Supporto F77, F90, F95, OpenMP e direttive SMPdirettive SMP
• Ottimizzazione di alto livello tramite Ottimizzazione di alto livello tramite Interprocedural Analysis Interprocedural Analysis – xlf -c -O5 (ottimizzazione estrema)xlf -c -O5 (ottimizzazione estrema)
• -qnostrict (preserva la sintassi ANSI)-qnostrict (preserva la sintassi ANSI)• -qsmp (supporto multiprocessor)-qsmp (supporto multiprocessor)• -q64 (compilazione 64bit nativi)-q64 (compilazione 64bit nativi)
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Librerie matematicheLibrerie matematiche
• ESSL, PESSLESSL, PESSL– Supporto multiprocessor, supporto MPI, BLAS, Supporto multiprocessor, supporto MPI, BLAS,
elevata ottimizzazione per i processori IBMelevata ottimizzazione per i processori IBM
• Libreria IBM Libmass disponibile free su Libreria IBM Libmass disponibile free su http://www.rs6000.http://www.rs6000.ibmibm..comcom//resourceresource//technologytechnology/MASS/MASS/
– xlf -o code …… -lmassxlf -o code …… -lmass
– particolarmente efficiente per le funzioni particolarmente efficiente per le funzioni intrinseche sqrt, div, log, exp, sin, cos, tan, etc.intrinseche sqrt, div, log, exp, sin, cos, tan, etc.
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Parallel EnvironmentParallel Environment
• Supporto MPI, MPI-2Supporto MPI, MPI-2– ottimizzazione in ambiente share ottimizzazione in ambiente share
memorymemory
– ottimizzato per ambiente con ottimizzato per ambiente con interconnessione Switch SPS e SPS-2interconnessione Switch SPS e SPS-2
– poe code -procs np poe code -procs np
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debuggerdebugger
• DBX & PEDBX per codici paralleliDBX & PEDBX per codici paralleli
• xlf -c -g code.f …. xlf -c -g code.f …. – analisi post-mortemanalisi post-mortem
– analisi in modalita’ running (dbx -attach nid)analisi in modalita’ running (dbx -attach nid)
– comandi di analisicomandi di analisi• printprint• runrun• wherewhere• quit (detach in modalita’ running)quit (detach in modalita’ running)
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Software SP- Software SP- FRASCATIFRASCATI
• LIBRERIE MATEMATICHELIBRERIE MATEMATICHE ::
– NAG NAG
– IMSL IMSL
Prodotti:Prodotti:
ABAQUS,ABAQUS,
ANSYS, ANSYS,
MCNP, MCNP,
FLUENT, FLUENT,
MATLAB,MATLAB,
………….. ..
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Console Switch
Cavi tastiera, mouse, monitor (m. 30)
Switch Fast ethLAN
PC (3)
Monitor, tastiera e mouse
10x IBM PC Intellistation
Pentium IV @ 1.8 GHz
512 MB RDRAM
40 GB ATA100 Hard Disk
2x EtherExpress 100 Mb/s
1x GigaEther
Rack Mounted
PC 1
X 2PC 3
PC 2
PC 10
CLUSTER LINUX/INTEL
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frascati.enea.it
CLUSTER LINUX/INTEL CLUSTER LINUX/INTEL FRASCATIFRASCATI
Configurazione HardwareConfigurazione Hardware
192.168.1.*
Rete per servizi di accesso e monitoring del Beowulf cluster
Rete comunicazioni internodo codici paralleli (Fast Ethernet)
Rete comunicazioni punto-punto codici paralleli (Gb Ethernet)
Rete per servizi di accesso e monitoring del Beowulf cluster
Rete comunicazioni internodo codici paralleli (Fast Ethernet)
Rete comunicazioni punto-punto codici paralleli (Gb Ethernet)
10.0.0.*
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S. O. Linux RedHat 7.2 (kernel S. O. Linux RedHat 7.2 (kernel 2.4.7)2.4.7)
AFSAFS: : OpenAFS client V1.2.3OpenAFS client V1.2.3 Replica dell’installazione
(semplificata via NFS) ma maggiore velocita’
di accesso agli eseguibili di sistema
CLUSTER LINUX/INTEL FRASCATICLUSTER LINUX/INTEL FRASCATISoftware localeSoftware locale
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Tools di sviluppoTools di sviluppo
• Compilatori Portland Group Compilatori Portland Group
(cc, f77/90, c++, hpf, OpenMP) con MPICH(cc, f77/90, c++, hpf, OpenMP) con MPICH
• Compilatori GNU (gcc, g77, g++)Compilatori GNU (gcc, g77, g++)
• MPI LAM V6.5.6 MPI LAM V6.5.6
(Ohio Supercomputer Centre) (Ohio Supercomputer Centre)
CLUSTER LINUX/INTEL CLUSTER LINUX/INTEL FRASCATIFRASCATI
Configurazione HardwareConfigurazione Hardware
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Tools di amministrazione e Tools di amministrazione e monitoringmonitoring
• Scalable Cluster EnvironmentScalable Cluster Environment
(Kasetsart University in Thailand)(Kasetsart University in Thailand)
SMILE Cluster Management System
Web/VRML based system monitoring
CLUSTER LINUX/INTEL CLUSTER LINUX/INTEL FRASCATIFRASCATI
Configurazione HardwareConfigurazione Hardware
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Tools di amministrazione e Tools di amministrazione e monitoringmonitoring
• Webmin: Amministrazione e Webmin: Amministrazione e monitoring via WEBmonitoring via WEB
(www.webmin.com)(www.webmin.com)
CLUSTER LINUX/INTEL CLUSTER LINUX/INTEL FRASCATIFRASCATI
Configurazione HardwareConfigurazione Hardware
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PrestazioniPrestazioni
NetPipe V2.5NetPipe V2.5
• Uno tra i migliori software di test delle Uno tra i migliori software di test delle comunicazioni internodo (punto-comunicazioni internodo (punto-punto)punto)
• Compilato per usare a basso livello Compilato per usare a basso livello – TCP/IPTCP/IP
– MPICHMPICH
– LAM-MPILAM-MPI
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PrestazioniPrestazioni
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PrestazioniPrestazioni
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GRAFICA AVANZATAGRAFICA AVANZATA
ENEA GARR Node
ENEA
CAMPUS
FTU experiment Misureinterferometriche
Olografia 3D
LAN
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SGISGI™™ Onyx Onyx®® 3000 3000 Series Series MACCHINA MASSIVAMENTE PARALLELA AD ARCHITETTURANUMAflex COSTITUITA DA UN INSIEME DI CPU INTERCONNESSETRAMITE ROUTERS R-BRICK
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Minimum (16p) System 128p System
128P System Topology
R
Rack 1
C
CC
C
RC
CC
C
R
Rack 2
C
CC
C
R C
CC
C
R
Rack 3
C
CC
C
RC
CC
C
R
Rack 4
C
CC
C
R C
CC
C
1 2 3 4
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
R-Brick
C-Brick
R-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
C-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
R-Brick
C-Brick
R-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
C-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
R-Brick
C-Brick
R-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
C-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
R-Brick
C-Brick
R-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
C-Brick
Power Bay
Power Bay
I-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
Power Bay
Power Bay
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
Power Bay
Power Bay
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
Power Bay
Power Bay
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick
P, I, or, X-Brick P, I, or, X-Brick P, I, or, X-Brick
R-Brick8-port router
Power Bay
Power Bay
I-Brick
C-Brick
C-Brick
C-Brick
Power Bay
R-Brick
C-Brick
Power Bay
R-Brick
P-Brick
G-Brick G-Brick
G-Brick
G-Brick
G-Brick
G-Brick
G-Brick
SGI™ Onyx® 3800 (16-512p, 1-16 pipes)
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System Building BlocksSystem Building BlocksC-brick
CPU Module
D-brickDisk Storage
R-brickRouter Interconnect
X-brickXIO Expansion
P-brickPCI Expansion
I-brickBase I/O Module
G-brickGraphics Expansion
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SGI™ Onyx® 3200 4p, 1RM 4 GB RAM
C-Brick
BR
P
P
PBR
P
XIO+
System Topology
XIO+ Ports
NetworkNetwork
XIO+ Ports
4p System
G-Brick
Power Bay
C-Brick
I-Brick
P, I, or, X-BrickI-Brick
IR Pipe IR Pipe
G-Brick
P,I, or X-Brick
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Gets pixels to the outside worldDigital -> Analogue conversion2 outputs, plus s-video standardCan add
digital output6 more outputstime division multiplexer
Transforms TrianglesApplies lightingConvolutionConverts pixel formatsFloating point heavy
Converts triangle outline to dotsInherently parallelAdding RM's adds:
Frame BufferPixel FillDoes not increase texture memory
InfiniteReality3InfiniteReality3™™ Graphics PipelineGraphics Pipeline
Image credit: Monitor Image of Bay Bridge courtesy of Coryphaeus Software
Second output can beNTSC/PAL Composite
or S-video
2-8 OutputsDisplayGeneratorVideo
Processing
GeometryEngine® 4 GE-16GeometryProcessing
XIO
RasterManager
RM10Pixel
Processing
13 M Polygons/sec 256 MB Texture Mem 320 MB Framebuffer Mem (4RMs) 880 M Pixels/sec 3520 M Samples/sec
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File Server AFSFile Server AFS
• AIXFS ( IBM F50 + 7133-600) 150 GB AIXFS ( IBM F50 + 7133-600) 150 GB SSASSA
• RS2CED (IBM H70 + 7133-D40) 570 RS2CED (IBM H70 + 7133-D40) 570 GB SSAGB SSA
• 43p (IBM 6H1 + 7133-D40) 180 43p (IBM 6H1 + 7133-D40) 180 GB SSA (RAID 5 +1)GB SSA (RAID 5 +1)
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PROGETTAZIONE PROGETTAZIONE MECCANICAMECCANICA FRASCATI FRASCATI
CATIA: 4.2 e 5.2 in AFS CATIA: 4.2 e 5.2 in AFS multipiattaforma ( IBM, SGI, NT)multipiattaforma ( IBM, SGI, NT)
•L’utente non è legato alla ws
•Tutti i modelli sono accessibili da tutti i sistemi della cella enea.it e dal mondo AFS.
•Integrazione con l’ambiente di grafica avanzata (ONYX2) per analisi 3D, grafica immersiva, ecc.
•AMBIENTE DI LAVORO:
• SGI-ORIGIN 3200 (4 CPU,4 GB RAM),
•5 IBM/RS6K-43P( 1 CPU,512 RAM)
•7 IBM/RS6K-41T(1 CPU,128 RAM)
• IBM/RS6K-43P(2 CPU, 1 GB RAM)
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Modalità di utilizzo dei server di calcolo del C.E.D. di Frascati
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Macchine riservate per lavori interattivi
sp01 sp05sp11sp12sp13sp14bw09bw10fenf
Nome macch. Arc. Sist. Oper. N° cpu RAM Freq.
PowerPC “Power3 “ “ “Pentium IV “Pentium III
AIX 5.1.0 “ “ “ “ “Red Hat 7.2 “ “
8“2“““1“2
2 GB “1 GB “ “ “512 MB “256 MB
200 MHz “200 MHz “ “ “1.8 GHz “600 MHz
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sp2 sp3 linux
Risorse di calcolo riservate per lavori batch
16 nodiPW2SC
160 MHzRAM 512MB
O.S.AIX 5.1.0
2 nodiPower3II375 MHz
RAM 16GB32 CPU
O.S.AIX 4.3.3
8 nodiPentiun IV
1.8 GHzRAM 521MB
O.S.Linux
Red Hat7.2
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Comando per controllare lo stato delle risorse
lsload –R nome delle risorsa report delle macchine di una specifica risorsalsload report di tutte le macchine client (LSF) della cella AFS enea.itlsload frascati report di tutte le macchine client (LSF) di Frascati
Ex. lsload –R linux
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Run di un job seriale
Scheduler LSFComando bsub
Dal prompt di una Shell Unix di una macchina (AFS – LSF) CLIENT della cella enea.it scrivere:
bsub –R nome della risorsa* –q nome della coda ** my_programm dove: * nome della risorsa può essere uguale a (“ sp2, sp3 o linux ”) ** nome della coda può essere uguale a (“ small_10m, medium_2h, large ”).
Ex. Bsub –R sp3 –q medium_2h a.out
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Run di un job parallelo (SP2 o SP3)
Scheduler LSF + LOADLEVELERParallel environment POEScript poe.bsub
Dal prompt di una Shell Unix di una macchina (AFS – LSF) CLIENT della cella enea.it scrivere:
poe.sub my_programm nome della risorsa* -inp my_input –out my_out –err my_error –queue nome della coda ** -procs n***dove: * nome della risorsa può essere uguale a (“ -sp2 o -sp3 ”) ** nome della coda può essere uguale a (“ small_10m, medium_2h, large ”). *** n = 2-16 per sp2 , 2-32 per sp3
Ex. poe.sub a.out –sp3 –queue medium_2h
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Run di un job parallelo (Linux)
Scheduler LSF Parallel environment LAMScript lam.bsub
Dal prompt di una Shell Unix di una macchina (AFS – LSF) CLIENT della cella enea.it scrivere:
lam.sub my_programm nome della risorsa* -inp my_input –out my_out –err my_error –queue nome della coda ** -procs n***dove: * nome della risorsa deve essere uguale a -linux ** nome della coda può essere uguale a (“ small_10m, medium_2h, large ”). *** n = 2-8
Ex. lam.sub a.out –linux –queue medium_2h
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Comandi per controllare lo stato dei jobs sottomessi
bjobs lista dei propri jobs in esecuzione o in coda d’attesa bjobs –u all lista di tutti i jobs bkill cancella un job in coda bpeek lista dello standard output
Per ottenere ulteriori informazioni sull’utilizzo dei comandi digitare:man nome del comando
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Ulteriori informazioniUlteriori informazioni
•www.frascati.enea.it
•Presentazione su Presentazione su
•www.afs.enea.it/nino/public
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