Praktikum Advanced Computing

Praktikum im Sommersemester 2012
Prof. Dr. D. Kranzlmüller, Dr. K. Fürlinger, Dr. M. Schiffers, C. Straube, I. Saverchenko

Grid Computing
Bildquelle: Informationsdienst Wissenschaft e.V.

Willkommen auf der Webseite zum Praktikum Advanced Computing im Sommersemester 2012. Auf dieser Seite finden Sie sämtliche Informationen zum Praktikum.

Aktuelles

Aus didaktischen Gründen können wir für dieses Praktikum nur maximal 12 Plätze bereitstellen. Die Plätze werden nach dem FCFS-Verfahren vergeben.

24.2.2012
Bitte beachten Sie, dass sämtliche Zeit- und Ortsangaben vorläufig sind und sich bis zum Beginn des Sommersemesters noch ändern können!
24.2.2012
Die Anmeldung zum Praktikum ist bis zur Besetzung aller Praktikumsplätze, spätestens aber bis zum 6. April 2012, 18:00 Uhr, freigeschaltet. Für Ihre Anmeldung verwenden Sie bitte das Anmeldeformular. Bitte beachten Sie, dass Sie mit Ihrer Anmeldung auch Ihr Einverständnis zur Speicherung Ihrer Daten zu Zwecken der Abwicklung der Veranstaltung geben. Vergessen Sie also nicht, das entsprechende Feld zu setzen.

Inhalt

Presse

Interaktive Molekulardynamik-Simulation eines Proteinmoleküls in Stereo-3D mit einer online-Verbindung zum Höchstleistungsrechner des LRZ
Ars Electronica 2009, Linz
http://www.lrz-muenchen.de/presse/ereignisse/ars-electronica-linz-2009/index.html

Grid Computing und paralleles Höchstleistungsrechnen (zusammengefasst als Advanced Computing) versprechen die Lösung vieler so genannter Grand Challenge-Probleme durch koordiniertes Resource Sharing in virtuellen Organisationen. Wie die Gartner Group feststellt, ist Grid Computing "another technology [to watch]. [...] grid computing is widely used in traditional ways, such as design and other research. But [...] the most interesting applications are yet to come. Grid computing uses a mesh of computers to perform complex tasks, but is not fully understood by all its potential users."

Dieser Themenkomplex soll im Rahmen dieser Veranstaltung anhand zahlreicher Versuche praktisch untersucht werden.

Konkret beschäftigt sich das Praktikum im Rahmen von gezielten Versuchen mit verschiedenen Aspekten des Advanced Computing. Insbesondere werden Sie sich mit verschiedenen Parallelisierungstechniken an konkreten Fallbeispielen auseinandersetzen. Dazu werden Sie die LRZ-Rechenkapazitäten (zum Beispiel den LRZ SuperMUC) ebenso nutzen wie lokale Clustersysteme. Anschließend werden Sie die erarbeiteten Lösungen über eine Grid-Infrastruktur deployen und nutzen. Als Grid-Middleware werden Sie dabei das Globus Toolkit verwenden.

Im Praktikum werden insgesamt 6 Versuche durchgeführt. Jeder Versuch wird durch eine kurze Einführungs- und Überblicks-Vorlesung eingeleitet. Anschließend führen Sie Ihr Mini-Projekt (Versuch) als Gruppenarbeit durch. Für jeden Versuch stehen etwa 2 Zeitwochen zur Verfügung.

Teilnahme

Das Praktikum richtet sich an Studenten der Informatik bzw. Medieninformatik (Diplom und Master). Für das Praktikum werden 6 ECTS-Punkte vergeben.

Der erfolgreiche Besuch der Vorlesungen Grid Computing oder Paralleles Rechnen sowie Grundkenntnisse in Java (oder C/C++) werden ebenso vorausgesetzt wie grundlegende Linux-Kenntnisse. Unabhängig davon sind Kenntnisse von Web Services hilfreich, aber nicht verpflichtend.

Termine

Die Kurzvorlesungen werden donnerstags von 12:00 Uhr c.t. bis 14:00 Uhr im Raum N006 (Baracke) in der Oettingenstr. 67 durchgeführt. Das erste Treffen ist am Donnerstag, dem 19. April 2012. Für die praktischen Veranstaltungen steht Ihnen ebenso Raum N006 zur Verfügung. Sie können aber auch über ssh-Verbindungen andere Möglichkeiten in Betracht ziehen.

Praktikumsbetrieb

Das Praktikum ist in Versuche (oder Projekte) gegliedert. Über das gesamte Semester werden sechs Versuche durchgeführt (der genaue Zeitplan der Versuche wird noch bekannt gegeben). Für jeden Versuch werden Sie in Gruppen eingeteilt. Jeder Versuch stellt damit eine Gruppenarbeit dar. Die Gruppe organisiert sich weitgehend selbst. Jeder Versuch wird durch eine Einführungsvorlesung eingeleitet. Anschließend werden die Versuche von Ihnen (als Gruppe) durchgeführt. Zu jedem Versuch erstellen Sie eine Ausarbeitung, sozusagen das Protokoll des Versuchs. Die Schablone für die Ausarbeitung wird Ihnen rechtzeitig zur Verfügung gestellt. Die Abgabe der Ausarbeitung ist Pflicht, sie dient als Basis für die Bewertung und fließt somit direkt in die Benotung mit ein.

Versuch-Nr
Titel Inhalt und Beschreibung
1
High Performance Computing Systeme und wie man sie verwendet
  • Was ist HPC, was ist ein Supercomputer?
  • Top500 Liste, Moore's Law, Multicore
  • Systeme des LRZ im Wandel der Zeit
  • SuperMUC / SuperMIG
  • Systeme mit gemeinsamem Speicher und ihre Programmierung
  • Systeme mit verteiltem Speicher und ihre Programmierung

    Versuchsanordnung
  • Login auf den Zugangsrechner; Kommandozeilen Akrobatik
  • Login auf SuperMIG, dessen Aufbau verstehen
  • Modulsystem verstehen
  • Batchsystem (loadleveler) verstehen
  • Programme editieren, kompilieren, ausführen
2
Programmierung von Systemen mit verteiltem Speicher mittels Nachrichtenaustausch
  • Einführung in MPI (Message Passing Interface)
  • Punkt-zu-Punkt und Gruppenkommunikation
  • Blockierende und Nichtblockierende Kommunikation
  • Leistung und Skalierbarkeit von Anwendungen

    Versuchsanordnung
  • Hintergrund: Simulation von partiellen Differentialgleichungen am Beispiel von Hitzeausbreitung (Diffusionsgleichung) und Gleichungslösung mit iterativen Verfahren
  • Herunterladen des sequentiellen Quellcodes
  • Übersetzen, Ausführen auf SuperMUC
  • Testen mit verschiedenen Parametern
  • Erstellung einer MPI-Parallelen Version
  • Verwendung einer 2D Domain-Decomposition
  • Verschiedene Varianten der Kommunikation
  • Deadlockvermeidung
3
Grid Computing allgemein
  • Eigenschaften verteilter Infrastrukturen
  • Authentifikation und Autorisation
  • Public-Key-Infrastruktur, X509-Zertifikate und X509-Proxies
  • Shibboleth, DFN SLCS

    Versuchsanordnung
  • Installation von GSISSH-Clients
  • herunterladen eines Short-Lived Zertifikates
  • Login auf SuperMUC und Linux-Cluster per GSISSH
  • Single Sign-on und Verwendung von X509-Proxies (grid-proxy-init, grid-proxy-info, grid-proxy-destroy)
4
Einführung in Grid Middleware (Globus Toolkit)
  • Einführung in Globus Toolkit
  • Globus GSISSH, GridFTP

    Versuchsanordnung
  • Einrichtung des eigenen Grid-Knotens
  • Login auf einer Virtuellen Maschine
  • Globus GSISSH Installation und Konfiguration
  • Globus GridFTP Installation und Konfiguration
  • Test der eingerichteten Grid-Dienste
5
Resource und Job Management in Grids I
  • Globus GRAM
  • Struktur von RSL-Skripten

    Versuchsanordnung
  • Erstellung und Ausführung eines einfachen /bin/date RSL-Skriptes
  • Installation des MPI-Programmes aus Versuch 2 auf dem LRZ Linux-Cluster
6
Resource und Job Management in Grids II
  • Globus GRAM und Daten Staging
  • Globus MyProxy und X509-Proxies
  • Globusonline

    Versuchsanordnung
  • Erstellung eines RSL-Skriptes mit stage-in/stage-out
  • Ausführung des MPI-Programmes von Versuch 2 auf dem LRZ SuperMUC und dem LRZ Linux-Cluster
  • Globusonline Einrichtung
  • Herunterladen der Programmergebnisse mit Globusonline
  • Erstellung einer Animation auf Basis der Ergebnisse

 

Für die Teilnahme am Praktikum ist eine Anmeldung zwingend erforderlich. Für die Anmeldung verwenden Sie bitte das Anmeldeformular. Die Anmeldeseite ist bis zur Besetzung aller Praktikumsplätze, spätestens aber bis zum 6. April 2012, 18:00 Uhr, freigeschaltet. Bitte beachten Sie, dass Sie mit Ihrer Anmeldung auch Ihr Einverständnis zur Speicherung Ihrer Daten zu Zwecken der Abwicklung der Veranstaltung geben. Vergessen Sie also nicht, das entsprechende Feld zu setzen.

Aus didaktischen Gründen können wir für dieses Praktikum nur maximal 12 Plätze bereitstellen. Die Plätze werden nach dem FCFS-Verfahren vergeben.

Für den Praktikumsbetrieb wird ein geschütztes Wiki bereitgestellt. Folienskripte und Versuchsangaben werden nur über dieses Wiki kommuniziert. Der Zugang zum Wiki ist nur über die zu Beginn des Praktikums kommunizierte User-ID mit dem entsprechenden Password möglich

Skript

Ein begleitendes Folien-Kurzskript für die Versuche wird Ihnen rechtzeitig vor Beginn eines neuen Versuchs im Wiki zur Verfügung gestellt.

Anmeldung

Die Anmeldung ist zur Zeit gesperrt!

Bitte beachten Sie den Anmeldezeitraum

Kontakt/Sprechstunde

Über E-Mail bzw. nach den Kurzvorlesungen und Praktikumsterminen oder nach Vereinbarung.

Last Change: Tue, 20 Dec 2016 08:18:48 +0100 - Viewed on: Tue, 23 Apr 2019 22:45:59 +0200
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