No abstract

Abstract. In this paper authors presents "mmdlab" library for the interpreted programming language Python. This library allows to carry out reading, processing and visualization of the results of numerical calculations in the tasks of molecular simulation. Considering the large volume of data obtained from such simulations, there is a need in parallel realization of algorithms for processing those volumes. Parallel processing should be performed on multicore systems, such as common scientific workstation, and on super-computer systems and clusters, where the MD simulations were held. During the development process we have study the effectiveness of the Python language for such tasks, and we have examined the tools for it's acceleration. As well, we studied multiprocessing capabilities and tools for cluster computation using this language. Also we have investigated the problems of receiving and processing the data, located on multiple computational nodes. This was prompted by the need to process the data, produced by parallel algorithm, that was executed on multiple computational nodes, and saves its output on each of them. As a tool for scientific visualization was chosen an opensource "Mayavi2" package. The developed "mmdlab" library was used in the analysis of the results of MD simulation of the gas and metal plate interaction. As a result, we managed to observe the effect of adsorption in details, which is important for many practical applications.

No abstract

Аннотация. В работе представлены структура и отдельные компоненты облачного сервиса, предназначенного для решения многомасштабных задач нанотехнологии на суперкомпьютерных системах. Мотивацией к созданию именно облачного сервиса была необходимость интеграции идей и знаний по данной прикладной проблеме, специалистов по решению задач данного класса на суперкомпьютерных системах, различных технологий моделирования и множества пакетов прикладных программ, а также различных вычислительных ресурсов, имеющихся у ИПМ и его партнеров. Итогом работы стал прототип облачной среды, реализованный в виде сервиса Мультилогин и прикладного программного обеспечения доступного из виртуальных машин пользователей. Первым приложением сервиса стала параллельная программа Flow_and_Particles для суперкомпьютерных расчетов многомасштабных задач газовой динамики в микроканалах сложных технических систем и визуализатор результатов расчетов Flow_and_Particles_View. Ключевые слова: облачные сервисы и технологии; многомасштабные задачи газовой динамики; суперкомпьютерное моделирование.

ОБЛАЧНЫЙ СЕРВИС ДЛЯ РЕШЕНИЯ МНОГОМАСШТАБНЫХ ЗАДАЧ НАНОТЕХНОЛОГИИ НА КЛАСТЕРАХ И СУПЕРКОМПЬЮТЕРАХ* В настоящее время научно-технический прогресс связан с решением актуальных проблем нанотехнологии. Большая часть задач нанотехнологии исследуется методами математического моделирования с помощью высокопроизводительной вычислительной техники. В последние годы такое моделирование проводится в рамках облачных технологий. Во всем мире создаются платные и бесплатные облачные сервисы, предоставляющие широкие возможности для моделирования свойств микро-и наносистем, имеющих перспективы применения в различных отраслях промышленности. В данной работе представляется облачный сервис, предназначенный для решения на кластерных и суперкомпьютерных системах многомасштабных задач нанотехнологии актуальных для развития современной электроники. Мотивацией к созданию облачного сервиса была необходимость интеграции идей и знаний по данной прикладной проблеме, специалистов по решению задач данного класса на суперкомпьютерных системах, различных технологий моделирования и множества пакетов прикладных программ, а также различных вычислительных ресурсов, имеющихся у авторов и их партнеров. В результате создан прототип облачной среды, реализованный в виде сервиса KIAM Multilogin и прикладного программного обеспечения доступного из виртуальных машин пользователей. Первым приложением сервиса стал комплекс параллельных программ для суперкомпьютерного моделирования нелинейных газодинамических процессов в микроканалах технических систем. На его примере удалось исследовать проблемы и определить пути реализации систематических суперкомпьютерных расчетов задач данного класса. Предложенная реализация сервиса позволила обеспечить отказоустойчивые масштабные вычисления нескольких вариантов задачи на множестве кластеров и суперкомпьютеров, имеющих различное месторасположение и архитектуру, а также провести детальный анализ полученных численных результатов. Разработанные средства позволяют выполнять расчеты с минимальным вмешательством пользователя. Обеспечивается автоматическая миграция данных между вычислительными кластерами и перезапуск программ в целях продолжения расчета. Промежуточные и результирующие данные с активной вычислительной системы передаются в фоновом режиме в централизованное хранилище. Контрольные точки дополнительно копируются на все дополнительные вычислительные системы. Анализ работы среды управления KIAM Job_Control показал, что потери времени, связанные с передачей данных между кластерами и перезапуском задач, сократились примерно в 2.5-3 раза по сравнению с ручным управлением со стороны пользователя. Облачный сервис; виртуализация; управление ресурсами; задачи нанотехнологии; многомасштабное компьютерное моделирование нелинейных газодинамических процессов в микроканалах технических систем. * Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты №№ 15-29-07090-офи_м, 15-07-06082-а, 16-07-00519-а). Известия ЮФУ. Технические науки Izvestiya SFedU. Engineering Sciences 104Nowadays a scientific and tec...