Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationen

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Steuerung Steuerung geodynamischer geodynamischer Simulationen Simulationen Dirk Elbeshausen Dirk Elbeshausen -16.12.2005 -

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Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationen. Dirk Elbeshausen. 16.12.2005 -. outline. Einleitung Kontrolle von Simulationsrechnungen Online Visualisierung und Computational Steering Prinzip der Seap-Server TCP/IP, SSH-Tunnel Ablaufmuster Client Server Ergebnisse - PowerPoint PPT Presentation

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Visualisierung und Steuerung Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationengeodynamischer Simulationen

Dirk ElbeshausenDirk Elbeshausen-16.12.2005 -

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outlineoutline EinleitungEinleitung

Kontrolle von SimulationsrechnungenKontrolle von Simulationsrechnungen

Online Visualisierung und Computational Online Visualisierung und Computational SteeringSteering

PrinzipPrinzip der Seap-Serverder Seap-Server TCP/IP, SSH-TunnelTCP/IP, SSH-Tunnel AblaufmusterAblaufmuster

ClientClient ServerServer

ErgebnisseErgebnisse ZusammenfassungZusammenfassung

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Kontrolle - wofür?Kontrolle - wofür?

(http://jumpdoc.fz-juelich.de)

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Kontrolle - bisherKontrolle - bisher

Transferieren der DatenTransferieren der Daten ein Datensatz pro (!!) Prozessorein Datensatz pro (!!) Prozessor

ggf. (bitweise) Umformatierungggf. (bitweise) Umformatierung

Visualisierung der Zwischenergebnisse

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Kontrolle - bisherKontrolle - bisher

Transferieren der DatenTransferieren der Daten ein Datensatz pro (!!) Prozessorein Datensatz pro (!!) Prozessor

ggf. (bitweise) Umformatierungggf. (bitweise) Umformatierung

Visualisierung der Zwischenergebnisse

DumpDump-Files-Files

benötigt benötigt (Visualisieru(Visualisieru

ng)ng)

ParameterParameter-Felder-Felder ca. 13ca. 13 max. 4max. 4

FormatFormat 8 Byte8 Byte 4 Byte4 Byte

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Kontrolle - bisherKontrolle - bisher

Transferieren der DatenTransferieren der Daten ein Datensatz pro (!!) Prozessorein Datensatz pro (!!) Prozessor

ggf. (bitweise) Umformatierungggf. (bitweise) Umformatierung großes Datenvolumen (bis zu 1 großes Datenvolumen (bis zu 1

GB)GB)*)*)

max.max.

res.res.

**)**)

highhigh

res.res.

***)***)

stand.stand.

res.res.

nrad=9nrad=96,6,

n=48,n=48,

nvar=1nvar=177

nrad=4nrad=48,8,

n=24,n=24,

nvar=1nvar=133

nrad=3nrad=32,2,

n=16,n=16,

nvar=1nvar=133

1 GB* (80 MB** | 25 MB***)

80 MB* (10 MB** | 3 MB***)

Visualisierung der Zwischenergebnisse

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Kontrolle - bisherKontrolle - bisher

Transferieren der DatenTransferieren der Daten ein Datensatz pro (!!) Prozessorein Datensatz pro (!!) Prozessor

ggf. (bitweise) Umformatierungggf. (bitweise) Umformatierung großes Datenvolumen (bis zu 1 großes Datenvolumen (bis zu 1

GB)GB) meist keine aktuellen Datenmeist keine aktuellen Daten kein automatisches Updatekein automatisches Update

*)*)

max.max.

res.res.

**)**)

highhigh

res.res.

***)***)

stand.stand.

res.res.

nrad=9nrad=96,6,

n=48,n=48,

nvar=1nvar=177

nrad=4nrad=48,8,

n=24,n=24,

nvar=1nvar=133

nrad=3nrad=32,2,

n=16,n=16,

nvar=1nvar=133

1 GB* (80 MB** | 25 MB***)

80 MB* (10 MB** | 3 MB***)

Visualisierung der Zwischenergebnisse

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Simulation (client)

Online-VisualisierungOnline-Visualisierung

timestep, timeRab, Rai, Pr, Info

Nutop, Nubot, VRMS, <T>1/2,

div U, …statistics

coordinatesnormalsrr (dist)

grid

temperaturevelocity xvelocity yvelocity zpressureviscosity

magn. field xmagn. field ymagn. field z

datafields

Visualisierung(server)

temperature,magn. field

gridinfo, statistics

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Computational SteeringComputational SteeringSimulation (client)

timestep, timeRab, Rai, Pr, Info

Nutop, Nubot, VRMS, <T>1/2,

div U, …statistics

coordinatesnormalsrr (dist)

grid

temperaturevelocity xvelocity yvelocity zpressureviscosity

magn. field xmagn. field ymagn. field z

datafields

Visualisierung(server)

temperature,magn. field

deps, veps,stepd, stepj,…

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1010

VerbindungsaufbauVerbindungsaufbau

Seap Server

Client(Simulation)

servicenamepassword

servicenamepassword

Server (Visualisierung)

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DatenaustauschDatenaustausch

Quelle: Sonja Dominiczak,Interner Bericht ZAM, FZ-Jülich

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1212

do it = 1, nt

calculate next timestep

Simulation: AblaufschemaSimulation: Ablaufschema

get request from server

store information in buffer

gather data from all processes

server needs data fieldsTRUE FALSE

TRUEserver is connected

FALSE

store statistics in buffer

grid info already sentTRUE FALSE

store grid info in buffer

send buffer to server

store data fields in buffer

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Visualisierung: AblaufschemaVisualisierung: Ablaufschema

glutMainLoop

Mouse

Keyboard

Special Keys

Motion

Idle

Display

Reshape

glutMainLoop

Mouse

Keyboard

Special Keys

Motion

Idle

Socket

Display

Reshape

Schwierigkeit:Ermittlung, wann die Simulation bereit zum Datenempfang ist

einfache Herangehensweise:in regelmäßigen Abständen Kontakt zurSimulation aufnehmen hoher Verlust von Performance der Visualisierung

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ZeitbedarfZeitbedarf

Phase I:Visualisierung istnicht online

Phase II:Visualisierung istonline, keine Datenfelder benötigt

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ZeitbedarfZeitbedarf

Phase III:Visualisierung ist online,es werden vier Datenfelder angefordert

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ZusammenfassungZusammenfassung

direkter Informations- und Datenaustausch direkter Informations- und Datenaustausch zwischen Visualisierung und Simulationzwischen Visualisierung und Simulation

Online-VisualisierungOnline-Visualisierung schnelle und unkomplizierte Überwachung der schnelle und unkomplizierte Überwachung der SimulationSimulation

Computational Steering (Steuerung der Computational Steering (Steuerung der Simulation)Simulation) Verminderung des Risikos eines Neustarts Verminderung des Risikos eines Neustarts

Visualisierung und Simulation werden in ihrem Visualisierung und Simulation werden in ihrem Ablauf nur minimal beeinträchtigtAblauf nur minimal beeinträchtigt

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AusblickAusblickSteering:Steering:

Kontrollierter Abbruch der Kontrollierter Abbruch der SimulationsrechnungSimulationsrechnung

Modifizieren der Zahl der IterationenModifizieren der Zahl der IterationenVerwendung als FTP-ErsatzVerwendung als FTP-Ersatz

(Übertragen von Daten)(Übertragen von Daten)externer Datenserver (Auslagerung von externer Datenserver (Auslagerung von

Rechnungen)Rechnungen) Entlastung des ParallelrechnersEntlastung des Parallelrechners Beschleunigung der RechnungenBeschleunigung der Rechnungen

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LiteraturLiteratur

Frings, W.:Frings, W.:Strategien zur Kopplung und Datenreduktion bei der Online-Visualisierung von Strategien zur Kopplung und Datenreduktion bei der Online-Visualisierung von parallelen Simulationsrechnungen mit verteilter Datenhaltungparallelen Simulationsrechnungen mit verteilter Datenhaltung, , Forschungszentrum Jülich, Bericht Jül-4021, 2002Forschungszentrum Jülich, Bericht Jül-4021, 2002

Frings, W. und Eickermann, T.:Frings, W. und Eickermann, T.:VISIT: Ein Tool zur Online-Visualisierung und Steuerung von parallelen VISIT: Ein Tool zur Online-Visualisierung und Steuerung von parallelen SimulationsrechnungenSimulationsrechnungen,,Mitteilungen - Gesellschaft für Informatik e. V., Parallel-Algorithmen und Mitteilungen - Gesellschaft für Informatik e. V., Parallel-Algorithmen und Rechnerstrukturen, 2003Rechnerstrukturen, 2003

Frings, W. und Eickermann T.:Frings, W. und Eickermann T.:VISIT - a Visualization Interface Toolkit - Version 1.0VISIT - a Visualization Interface Toolkit - Version 1.0,,Forschungszentrum Jülich, ZAM - Technical Report IB-2000-16, 2000Forschungszentrum Jülich, ZAM - Technical Report IB-2000-16, 2000

Harder, H. und Hansen, U.:Harder, H. und Hansen, U.:A finite-volume solution method for thermal convection and dynamo problems in A finite-volume solution method for thermal convection and dynamo problems in spherical shellsspherical shells,,Geophys. Journal Int., 161, 2005, pp. 522-532Geophys. Journal Int., 161, 2005, pp. 522-532