Praktikum Advanced Computing
Bildquelle: Informationsdienst Wissenschaft e.V.
Willkommen auf der Webseite zum Praktikum Advanced Computing
im Sommersemester 2013. Auf dieser Seite finden Sie sämtliche
Informationen zum Praktikum.
Aus didaktischen Gründen können wir für dieses
Praktikum nur maximal 12 Plätze bereitstellen. Die
Plätze werden nach dem FCFS-Verfahren vergeben.
6.4.2013
Die Anmeldung zum Praktikum ist nach dem Ende der Anmeldefrist nun geschlossen. Erster Praktikumstermin ist Donnerstag der 18. April 12 Uhr c.t. im Raum 131 in der Oettingenstr.
11.2.2013
Bitte beachten Sie, dass sämtliche Zeit- und
Ortsangaben vorläufig sind und sich bis zum Beginn des
Sommersemesters noch ändern können!
11.2.2013
Die Anmeldung zum Praktikum
ist bis zur Besetzung aller Praktikumsplätze, längstens
aber bis zum 5. April 2013, 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.
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 Wochen Zeit zur Verfügung.
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.
Die Kurzvorlesungen werden
donnerstags von 12 Uhr c.t. bis 14 Uhr im Raum 131 in
der Oettingenstr. 67 durchgeführt. Das erste Treffen ist am
Donnerstag, dem 18. April 2013. Für die praktischen
Veranstaltungen steht Ihnen ebenso Raum N006 zur Verfügung. Sie
können aber auch über ssh-Verbindungen andere
Möglichkeiten in Betracht ziehen.
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 sie verwendet werden | - 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,
längstens aber bis zum 5. April 2013, 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 zugangsgeschützter Bereich
bereitgestellt. Folienskripte und Versuchsangaben werden nur über
diesen Bereich kommuniziert. Der Zugang zu dieser Seite ist nur
über die zu Beginn des Praktikums kommunizierte User-ID mit dem
entsprechenden Password möglich
Ein begleitendes Folien-Kurzskript für die Versuche wird Ihnen
rechtzeitig vor Beginn eines neuen Versuchs im zugangsgeschützten Bereich zur
Verfügung gestellt.
Eine Anmeldung zum Praktikum ist nicht mehr mölich.