1

Seminar General 23.10.2006Seminar General 23.10.2006

Institutul National de Fizica si Tehnologie Nucleara ‘Horia Hulubei’

"Modelarea si simularea traficului de date in nodul IFIN-HH in prezenta activitatii Grid. Sistem de calcul performant pentru investigarea modelelor fizice prin algoritmi de paralelizare”

Mihnea Dulea, CTICMihnea Dulea, CTIC

Proiect CORINT NUC-INT “Sistem informatic performant pentru investigarea modelelor fizice tratabile prin algoritmi de paralelizare

(SIMFAP)“

2

• Proiectul SIMFAP

• Etapa I

• Modelarea si simularea traficului de date in IFIN

• Modelul cu doua noduri

• Modelul cu noduri multiple

• Cluster HPC

• Dezvoltari ulterioare

CUPRINS

Seminar etapa I proiect SIMFAP

3

Scopuri: • realizarea si testarea infrastructurii hard si soft minimale necesare pentru studii de fizica computationala prin metode HPC (High Performance Computing)• modelarea si simularea traficului de date in nodul de comunicatii IFIN-HH, in prezenta activitatii GRID

Istoric: - proiect conceput in Noiembrie 2005- contract aprobat in Iulie 2006

SIMFAP = “Sistem Informatic performant pentru investigarea Modelelor Fizice tratabile prin Algoritmi de Paralelizare”

Proiectul SIMFAP

Obiective realizate de CTIC in parteneriat cu Lab. de Tehnologii ale Informatiei (LIT) din Institutul Unificat de Cercetari Nucleare – Dubna (IUCN), in cadrul programului de cooperare Hulubei-Meshcheryakov privind colaborarea in domeniul tehnologiei informatiei si al fizicii computationale (incheiat in Ianuarie 2005).

4

•a) sistem de monitorizare si control a traficului de date prin nodul de comunicatii al

IFIN-HH; •b) modelarea si simularea traficului de date intre reteaua locala si Internet, in

prezenta activitatii Grid; •c) design-ul si constructia unui cluster prototip pentru calcul paralel

SIMFAP - Etapa I

Activitati prevazute

•a) monitorizarea si filtrarea pe routere a traficului de date care tranziteaza nodul de

comunicatii al IFIN-HH; •b) realizarea a doua modele si simularea pe baza acestora a traficului de date intre

reteaua locala si Internet, in prezenta activitatii Grid; •c) design-ul si achizitia componentelor necesare pt. construirea clusterului

prototip.

Activitati realizate

5

Reteaua locala de date IFIN-HH

Grupul 1 Grupul 2

Problema monitorizarii, modelarii, simularii traficului Grid prin nodul CTIC.

6

Harvey Newman verificand switch-ul Nortel in timpul vizitei la CTIC din 12.10

Conexiunea la Internet (RoEduNet)

Mai mult de 90% din traficul Federatiei Romane Tier-2 tranziteaza CITC - NIPNE

Legatura CTIC-UPB (12km)- conexiune de 10 Gbps, destinata in special traficului Grid.- switch layer 3 Nortel- conexiune 100 Mbps (provider - RDS), pentru useri obisnuiti

Realizarea legaturii de 10 Gbps- cumparare si pozare dark fiber, echipament pt 1 Gbps, incadrul proiectului CEEX (Dec.2005-Jan. 2006);- echipament de 10 Gbps, dinfonduri investitii

7

Modelul cu doua noduri

Simuleaza ocuparea unui canal de transmisie de date in scopul determinarii conditiilor de trafic optim printr-un canal de comunicatie destinat Grid-ului.

Se simuleaza trimiterea, receptia, si con-firmarea de primire a unui pachet, in functie de parametrii:- incarcarea initiala a canalului- lungimea pachetelor transmise- latenta la emisie si receptie- numarul de pachete care asteapta confirmarea de primire

Primii doi parametri sunt extrasi aleatordin statistica experimentala a incarcarii canalului si din distributia dupa lungimia pachetelor.

Se simuleaza comportamentul real al canalului variind latenta la emisie si la receptie, cat si numarul maxim de pachete care asteapta confirmarea.

8

Traficul in functie de timp si distributia dupa viteza a pachetelor pentru latenta de 2 ms latransmisie si receptie si un nr. maxim de 100 pachete care asteapta confirmarea.

Modelul cu doua noduri

9

Modelul cu doua noduri

Traficul in functie de timp si distributia dupa viteza a pachetelor pentru latenta de 2.7 ms latransmisie si receptie si un nr. maxim de 100 pachete care asteapta confirmarea.Traficul scade datorita necesitatii reluarii transmisiei pachetelor cu receptie neconfirmata

10

Modelul cu noduri multiple

Introduce topologia retelei. Fiecare nod al retelei este tratat in cadrul modelului OSI.Construit pe baza programului de simulare Cnet, care trateaza explicit doar nivelul

fizic si nivelul aplicatie.In modelul propus aici se specificaun protocol stop-and-wait la nivelul de legatura de date pentru un numar arbitrar de noduri in interactie, si un protocol de tip flooding la nivel superior, care a fost modificat in sensul favorizarii traficului dintre LAN si Internet.Modelul presupune ca - traficul intern (LAN) este neglijabil in raport cu cel cu Internetul,- sistemele de calcul grupate intr-un ‘cluster’ conectat la backbone pot fi reprezentate printr-un singur nod virtual (workstation sau server) care genereaza un trafic echivalent cu cel al clusterului- latentele se masoara experimental

11

Topologia retelei IFIN-HH (IFIN.MAP)

12

Traficul / latenta legaturii Internet

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

ms

Mb

ps

Trafic Grid Trafic total

Partajarea traficului la .2 ms

niham

21%

ctic

21%atlas

19%

lhcb

19%

iss

19%

statii

1%

niham ctic atlas lhcb iss statii

Dependenta traficului de latenta legaturiiNortel - UPB (RoEduNet)

Modelul cu noduri multiple

13

Cluster HPC

Experienta anterioara: cluster HPC dedicat studiilor numerice din fizica nucleara si fizicasistemelor complexe.

Tehnologie GigaEthernet (1 Gbps)

32 CPUs, 3GHz.

SIMFAP: In etapa 1 s-a elaborat design-ul si s-au achizitionat componentele unui micro-cluster in

Tehnologie Myrinet (2 Gbps)Config. dorita: 4 servere

Utilizare:- calcul spectre modele nucleare cu 2 centri- model percolativ pentru simularea generarii cutremurelor- simulari Monte-Carlo (fizica solid, plasma)

14

Componente cluster HPC

Achizitionate:

2xbuc. Server Intel SR1400, 1U, 2xXeon 3GHz, server board Intel SE7520JR2, 1xbuc. 1GB 128M DDR2-400 CL3 ECC DIMM Kingston, 1xbuc. 80GB Barracuda 7200.9 HDD, PCI-X.

4xbuc. Placi retea Myrinet M3F-PCIXD-2, compatibile PCI-X, RISC 225 MHz, latenta

MPI 3,5 microsec, memorie locala 2MB, 133/66 MHz.

1xbuc. Switch Myrinet 2000 (M3F-SW8), 8 port FO.

4xbuc. Conectori FO Myrinet M3F-CB-1M, 1m.

15

Dezvoltari ulterioare

In etapa a 2-a:

- utilarea soft si testarea clusterului Myrinet: MPICH, ScaLAPACK, etc.;

- calcule de valori proprii pt. matrici simetrice (ScaLAPACK);

- algoritmi de paralelizare pentru supraconductivitate de temp. critica inalta

(Prof. Gh. Adam);

- dezvoltarea programului de simulare

- input realist (latente, generare trafic) <- monitorizare;

- distributia detaliata dupa lungimea pachetelor;

- valori superioare ale traficului generare;

- viteza mai mare de calcul (paralelizare?);

16

Seminar etapa I proiect SIMFAP

VA MULTUMESC !