eLBaS: eLab benchmark suite
E’ composta da un ventaglio di applicazioni che permettono la validazione dei sistemi in maniera completa ed esaustiva mettendo sotto stress le diverse componenti: cpus e potenza di calcolo, accesso alla memoria, storage, sistema di I/O e rete di interconnessione fra i nodi.
Essa comprende al momento:
- la suite di codici per simulazione quantistica Quantum/Espresso (www.quantum-espresso.org) sviluppata all'interno di Democritos. I diversi programmi che compongono Quantum Espresso permettono, per opportune configurazioni di input, di avere dei benchmark che possono validare diverse componenti delle piattaforme HPC. In particolare, la suite Q/E e’ utilizzata:
- per valutare la componente di rete vista la complessità delle comunicazioni MPI per le versioni parallele del codice e l'elevata interdipendenza dei processi.
- Per valutare l’efficienza di librerie di algebra lineare e FFT in versione seriale e multithreading
- Per valutare l’efficienza del sistema di gestione delle memoria in special modo su sistemi SMP
- Il pacchetto CP2K e il benchmark associato di dinamica molecolare quantistica su un sistema di acque a numero variabile di molecole. CP2K è in particolare usato per valutare la scalabilità di cluster basati su nodi SMP. La possibilità di eseguire lo stesso benchmark variando la dimensione della memoria del sistema permette anche di eseguire misure di iso-scalabilità.
- Il pacchetto di benchmark dlprotein di dinamica classica (www.sissa.it/cm/dlprotein) sviluppato ancora presso DEMOCRITOS, l'uso di Dlprotein, implementando un algoritmo “replicated data” a limitata scalabilità , permette la validazione delle operazioni collettive di comunicazione MPI e la validazione di architetture SMP. L’utilizzo dei benchmark standard di Dlprotein permettono di misurare la capacità del processore (CPU) sulle performance floating point e l'accesso alla memoria in modo non consecutivo, a differenza dei codici per la simulazione quantistica.
- Il pacchetto NAMD un pacchetto general purpouse per la simulazione numerica di sistemi biologici complessi con la tecnica della dinamica molecolare classica. Al pari dei precedente pacchetti i benchmarks possono stressare la CPU e il sistema di memoria. In particolare l'utilizzo di NAMD permette di verificare la scalabilità della rete su un numero molto alto di processori.
- I codici Turbopair a TurboRVB sviluppati dal gruppo di S. Sorella. Sono codici Quantum Monte Carlo ad elevata scalabilità e che richiedono, in particolari casi, molta memoria RAM. Permettono il testing sia della banda passante verso memoria che delle librerie parallele multithreaded.
- Il pacchetto REGCM di simulazione numerica in ambito climatologico sviluppato presso ICTP e che eLab sta attualmente ottimizzando. E’ un codice parallelo che intensivo dal punto delle richieste di CPU e dell’I/O. Permette quindi di testare e validare il sistema di storage e di I/O.
- Il pacchetto WRF codice di simulazione numerica in ambito meteorologico. Questo codice parallelo ha richieste computazionale al pacchetto RegCM con una notevole parte di I/O. E’ interessante notare che uno dei benchmark utilizzati ci è stato fornito da ARPA e riguarda una simulazione di interesse regionale.
- Il codice per studiare fenomeni di capillarità sviluppato all’interno del progetto RINAVE coordinato da A.De Simone. Utilizza tecniche di raffinamento adattivo della griglia di calcolo, che permette di intensificare i nodi nelle zone in cui è richiesto maggiore dettaglio e di diradarli ove possibile. Si appoggia alla libreria Samrai, che gestisce sia l'algoritmo della simulazione, sia la parallelizzazione del calcolo. L'algoritmo e il modello matematico utilizzato sono invece originali.
Per ciascuno dei codici/pacchetti scientifici citati un certo insieme di benchmark specifici è stato selezionato a far parte della suite ufficiale. La scelta ovviamente dipende da diversi aspetti: tipologia dell’algoritmo implementato, occupazione della memoria, range di scalabilità etc.etc. Alcuni benchmarks selezionati eLBAs fanno parte di altre suite: in particolare vi è una parziale sovrapposizione con i benchmark ufficiali DEISA per quel che riguarda benchmark da girare su grande numero di CPU: questo permette quindi di confrontare alcuni risultati di ElBaS otttenuti sulle piattaforme a disposizione di eLab con altri risultati su diverse piattaforme. Va infine detto che la suite eLBaS è in continua evoluzione sia nel numero di codici che nei benchmarks di ciascun pacchetto.
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