LabPract_SPP

MDS (Monitoring and Discovery Service) – служба мониторинга и контроля состояния системы. Предоставляет информацию о системе и ее ресурсах (тип ресурса, доступное дисковое пространство, количество процессоров, объем памяти, производительность и прочее). Вся информация логически организована в виде дерева. Доступ осуществляется по стандартному протоколу

LDAP (Lightweight Directory Access Protocol).

GSI (Globus Security Infrastructure) – служба безопасности сис-

темы. Обеспечивает шифрование данных, аутентификацию (проверка подлинности, при которой устанавливается, что пользователь или ресурс действительно является тем, за кого себя выдает) и авторизацию (процедура проверки, при которой устанавливается, что аутентифицированный пользователь или ресурс действительно имеет затребованные права доступа) с использованием цифровых сертификатов Х.509.

GASS (Global Access to Secondary Storage) – менеджер доступа к ресурсам хранения информации. Предоставляет возможность хранения массивов данных в распределенном окружении и доступа к этим данным. Определяет различные стратегии размещения данных.

4. Руководство по использованию программных продуктов

Опишем кратко порядок работы с грид-системой.

1. Выполнить инициализацию переменных окружения Globus Toolkit на локальном компьютере.

Сначала создается переменная окружения GLOBUS_LOCATION, которая инициализируется значением полного пути к директории, где установлен Globus Toolkit на локальном компьютере, например

> export GLOBUS_LOCATION=/home/globus/globus-4.2.0

Затем запускается скрипт globus-user-env.sh, который инициализирует все остальные необходимые внутренние переменные окружения:

>. $GLOBUS_LOCATION/etc/globus-user-env.sh

(пробел между точкой и знаком $ обязателен). 2. Получить закрытый и открытый ключи.

Для получения ключей необходимо выполнить команду

33

>$GLOBUS_LOCATION/bin/grid-cert-request

При выполнении команды будет предложено ввести некоторую информацию, которая впоследствии будет использоваться для идентификации, и пароль, защищающий ключи. В случае удачной генерации ключей, на экране появится соответствующее сообщение с электронным адресом владельца грид-системы и создадутся три файла в ди-

ректории $HOME/.globus/.

3. Получить сертификат безопасности GSI.

Для этого необходимо отправить на указанный адрес электронной почты владельца грид-системы файл

$HOME/.globus/usercert_request.pem

являющийся открытым ключом. В ответ будет выслан сертификат signed.pem, который нужно поместить в директорию $HOME/.globus/usercert.pem и изменить в свойствах файла владельца файла на владельца данной директории.

4. Выполнить инициализацию грид-прокси на локальной систе-

ме.

Для этого нужно запустить команду grid-proxy-init и ввести пароль, который был использован при создании ключей. Если выполненные действия верны, то появится информация об успешном создании Grid-прокси на определенное время. Для просмотра детальной информации о Grid-прокси и его удаления используются коман-

ды grid-proxy-info и grid-proxy-destroy, соответственно.

5. Подготовить и запустить распределенное приложение на исполнение в грид-системе.

Для этого необходимо сначала переместить исполняемые файлы и входную информацию на удаленный грид-сегмент с использованием инструмента globus-url-copy, который поддерживает прото-

колы gsiftp:// (GridFTP), ftp://, http://, https://

и file:///. Общий синтаксис команды выглядит следующим образом:

globus-url-copy [opt] URL_sourse URL_distention

Здесь URL_sourse – URL машины источника файла, URL_distention – URL машины, на которую перемещается файл, [opt] – ключи команды (см. табл. 6.1).

34

Пример использования команды:

globus-url-copy -vb -p 2 file:///opt/test_copy gsiftp://gate1:2811/tmp/ex1

Далее можно запустить задание на исполнение. Для запуска и мониторинга заданий на локальном или удаленном хосте используется программа globusrun-ws (GRAM4 клиент). GRAM4 реализует безопасную постановку в очередь заданий для пользователей, которые имеют доступ к заданиям в грид-системе. Например, чтобы пустить на исполнение файл, содержащий приветствие «Hello World», необходимо набрать команду

globusrun-ws -submit -F host1.domain1 -batch -o job_epr.test –s -job-command

/bin/echo Hello World!

Подробные сведения о ключах команды можно получить вызвав ее с ключом –help.

5. Выполнение работы

Вданной лабораторной работе для распределенного исполнения

вгрид-системе используется параллельная программа, написанная с использованием MPI (но без ScaLAPACK) в предыдущей лабораторной работе. Далее приводится пошаговое описание методики выполнения задания.

1. Зарегистрироваться в грид-системе:

выставить переменные окружения на локальном компьютере,

получить открытый и закрытый ключи,

получить сертификат GSI,

35

инициализировать грид-прокси.

2.Сформировать скрипт задания для запуска вычислительной MPI-программы в грид-системе с исходными данными, указанными преподавателем. Предусмотреть возможность запуска на различном количестве вычислительных ресурсов грид-системы.

3.Проверить работоспособность скрипта, выполнив globusrun-ws в интерактивно-потоковом режиме на локальной

системе.

4. Переместить скрипт на удаленный грид-сегмент, используя команду globus-url-copy и поставить его в очередь на исполнение в грид-системе на удаленном Grid-сегменте в интерактивнопотоковом режиме с помощью команды globusrun-ws.

5.Снять временные показатели исполнения программы в гридсистеме, вычислить ускорение и эффективность по формулам п. 5.9 лабораторной работы №1.

6.Сравнить показатели эффективности исполнения параллельной программы в распределенном режиме на грид-системе с аналогичными показателями ее параллельного исполнения на кластерной системе из предыдущей лабораторной работы. Сделать соответствующие выводы.

8.Оформить отчет по лабораторной работе в соответствии с требованиями, приведенными в приложении Б.

9.Подготовиться к защите лабораторной работы, ответив на приводимые ниже контрольные вопросы.

6.Контрольные вопросы

1.Что такое грид-системы и для чего они используются?

2.Какие типы грид-систем существуют?

3.Что такое Globus Toolkit, для чего он используется и из каких частей состоит?

4.Приведите алгоритм работы с грид-системой. Прокомментируйте каждый шаг.

5.Каковы основные правила написания скрипта задания для грид-системы?

36

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Лукащук С.Ю. Введение в многопоточное программирование и грид-технологии/ Учеб. пособие. – Уфа: УГАТУ, 2008. – 132 с.

2.Газизов Р.К., Лукащук В.О., Лукащук С.Ю., Юлдашев А.В. Основы суперкомпьютерных технологий. – Уфа: УГАТУ, 2008. – 265 с.

3.Газизов Р.К., Лукащук С.Ю., Тулебаев С.Д. Основы параллельного программирования с использованием MPI. – Уфа: УГАТУ,

2004. – 90 с.

4.Лукащук В.О., Лукащук С.Ю., Мавродиев К.В., Юлдашев А.В. Лабораторный практикум по дисциплине «Многопроцессорные системы и параллельное программирование». – Уфа: УГАТУ,

2008. – 110 с.

5.Газизов Р.К., Лукащук В.О., Лукащук С.Ю., Юлдашев А.В. Лабораторный практикум по дисциплине «Основы суперкомпьютерных технологий». – Уфа: УГАТУ, 2008. – 81 с.

37

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

1ловия являются функциями полярного угла. Решение СЛАУ – методом Якоби.

Задача Дирихле для уравнения Пуассона в прямоугольной облас-

2ти. Граничные условия – функции координат. Решение СЛАУ – методом Гаусса-Зейделя.

Задача Дирихле для уравнения Пуассона в кольце. Граничные ус-

3ловия являются функциями полярного угла. Решение СЛАУ – методом SOR.

Задача Дирихле для уравнения Пуассона в прямоугольной облас-

4ти. Граничные условия – функции координат. Решение СЛАУ – методом SOR.

Смешанная краевая задача для уравнения Пуассона в кольце: на

5внутреннем радиусе поставлены граничные условия третьего рода, на внешнем – первого рода. Все граничные условия – функции полярного угла. Решение СЛАУ – методом Гаусса-Зейделя.

Смешанная краевая задача для уравнения Пуассона в кольце: на

6внутреннем радиусе поставлены граничные условия первого рода, на внешнем – третьего рода. Все граничные условия – функции полярного угла. Решение СЛАУ – методом Якоби.

Первая краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в кольце. Источник внутреннего тепловыделения и началь-

7ное условие – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные, граничные условия – функции полярного угла. Конечно-разностная схема – неявная, решение СЛАУ – методом Гаусса-Зейделя.

Первая краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в прямоугольнике. Источник внутреннего тепловыделения,

8начальное и граничные условия – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные. Конечно-разностная схема – полуявная.

Первая краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в прямоугольнике. Источник внутреннего тепловыделения,

9начальное и граничные условия – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные. Конечно-разностная схема – неявная, решение СЛАУ – методом Якоби.

38

Смешанная краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в кольце. На внутреннем радиусе – граничное условие первого рода, на внешнем – третьего рода. Источник внутреннего

10тепловыделения и начальное условие – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные, граничные условия – функции полярного угла. Конечно-разностная схема – неявная, решение СЛАУ – методом Якоби.

Смешанная краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в прямоугольнике. На горизонтальных границах поставлены граничные условия третьего рода, на вертикальных –

11первого, которые являются функциями координат. Источник внутреннего тепловыделения и начальное условие – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные. Ко- нечно-разностная схема – неявная, решение СЛАУ – методом Га- усса-Зейделя.

Смешанная краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в кольце. На внутреннем радиусе – граничное условие третьего рода, на внешнем – первого рода. Источник внутреннего

12тепловыделения и начальное условие – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные, граничные условия – функции полярного угла. Конечно-разностная схема – полуявная.

Третья краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в прямоугольнике. Источник внутреннего тепловыделения,

13начальное и граничные условия – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные. Конечно-разностная схема – неявная, решение СЛАУ – методом SOR.

Третья краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в кольце. Источник внутреннего тепловыделения и началь-

14ное условие – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные, граничные условия – функции полярного угла. Конечно-разностная схема – полуявная.

Третья краевая задача для уравнения теплопроводности с источником в прямоугольнике. Источник внутреннего тепловыделения,

15начальное и граничные условия – функции координат, теплофизические свойства материала постоянные. Конечно-разностная схема – полуявная.

39

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет по лабораторной работе должен быть оформлен в электронном виде в любом текстовом редакторе и иметь следующую структуру.

1.Титульный лист с названием и номером лабораторной работы, фамилией студента и проверяющего преподавателя.

2.Цель работы с краткой формулировкой ожидаемого результата.

3.Постановку задачи.

4.Описание параллельного алгоритма.

5.Описание тестовой задачи.

6.Особенности программной реализации алгоритма.

7.Таблицы и графики с результатами измерений и вычислений.

8.Анализ полученных в ходе работы результатов.

9.Выводы по работе.

10.Приложение с листингами разработанных программ.

40