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...

The paper presents the problem of creating a cloud service designed to solve promising nanotechnology problems on supercomputer systems. The motivation for creating such a service was the need to integrate ideas, knowledge and computing technologies related to this applied problem, as well as the need to involve specialists in solving problems of this type. The preliminary result of the work is a prototype of the cloud environment, implemented as a KIAM Multilogin service and an application software accessible from users virtual machines. The first applications of the service were the software packages GIMM NANO and Flow and Particles, designed to solve the actual problems of nanoelectronics, laser nanotechnology, multiscale problems of applied gas dynamics. The implementation of the service took into account such aspects as support for parallel computations on the park of remote supercomputers, improving the efficiency of parallelization, very large data sets processing, visualization of supercomputer modeling results. With the help of the implemented service, it was possible to optimize the process of solving the applied problems associated with calculating the parameters of gas-dynamic flows in the microchannels of industrial spraying systems. In particular, it was possible to carry out a series of studies devoted to the analysis of gas-dynamic processes at gas-metal boundary. In these studies it was shown that in the presence of microcapillaries in a technical system, it is necessary to use direct modeling of gas dynamic processes on the basis of the first principles in the Knudsen layers, for example, using molecular dynamics methods.Keywords: cloud service, virtualization, supercomputer modeling in nanotechnology problems, visualization. IntroductionThe present work is devoted to the development of applied cloud services intended for solving complex nanotechnology problems by computer methods. Fundamental nature and relevance of the common problem comprise the fact that at present in context of the introduction of nanotechnology in many industries there is an urgent need to combine various mathematical approaches, information and computing resources into a unified tool of computer and supercomputer modeling. The most successful way of such an association is to create relevant cloud environments and services in which each user can have access to all possible information materials, modeling programs, computing resources and industrial CAD.The specific task is to create a cloud service using heterogeneous clusters and supercomputers for multiscale modeling of nonlinear processes in polydisperse multicomponent media used in the implementation of industrial nanotechnologies. To solve the problem, the KIAM Multilogin cloud platform has been developed and implemented in the previous two years, it allows accessing the created modeling environment. The architecture of the platform and the individual components were described in sufficient detail in [1][2][3]. The application part of the service was represented by t...

No abstract

No abstract

A method for presenting grid data and algorithms for their processing when performing calculations on locally refined adaptive grids is considered. Estimates are obtained of the dependence of the number of operations and computational overheads on such parameters as the size of the base regular grid, the depth of refinement, and the number of processors. Algorithms for dynamic load balancing of processors, which provide a low level of overhead costs, are considered.