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1 Il supporto all'utenza e alle applicazioni sul sistema SCoPE: l'esperienza di UNINA G.B. Barone, V. Boccia, D. Bottalico, L. Carracciuolo 1. Introduzione Obiettivo di tale documento è descrivere l'esperienza maturata dall'università degli Studi di Napoli Federico II, nelle attività di supporto all'utenza ed alle applicazioni sul sistema SCoPE. SCoPE, che comprende l'infrastruttura di calcolo e storage dell'università degli Studi di Napoli Federico II, nasce grazie ai finanziamenti di uno dei progetti PON dell'avviso 1575: SCoPE (Sistema Cooperativo Per le Elaborazioni scientifiche multidisciplinari). Tale progetto ha avuto l'obiettivo di creare un'infrastruttura distribuita basata sul paradigma del grid computing al servizio della ricerca in alcuni settori strategici della scienza, ma quanto realizzato continua oggi a fornire il luogo e l'occasione per realizzare l'integrazione tra competenze diverse in nome dell'avanzamento della conoscenza. Il resto del documento è così organizzato: è riportata l'esperienza effettuata, nell'ambito del progetto SCoPE per il supporto alle comunità coinvolte; è descritta poi l'esperienza maturata a valle del progetto per consolidare e migliorare le modalità di supporto per le comunità già presenti sul sistema SCoPE e nel contempo allargare il bacino di utenza. 2. Il progetto ScoPE e il supporto alle comunità scientifiche Il progetto SCoPE prevedeva due Work Package (WP3 e WP4) dedicati rispettivamente: 1. alla gestione di una Virtual Organization (la VO unina.it) e delle risorse e al supporto agli utenti 2. allo sviluppo di codici innovativi ed all'integrazione di applicazioni per la ricerca in settori strategici di interesse scientifico sulle infrastrutture di calcolo distribuito. Nel primo WP si sono sperimentate le prime modalità di supporto e formazione degli utenti del sistema SCoPE che si esplicavano ad esempio mediante guide introduttive e workshop con demo di utilizzo per l'accesso all'infrastruttura. Nel secondo WP si è cominciato a sperimentare, invece, un tipo di supporto più rivolto alle applicazioni che si esplicava nell'avvicinamento delle diverse comunità scientifiche dell'ateneo coinvolte nel progetto, con l'obiettivo di: 1. comprendere la tipologia 1 di applicazioni di interesse per ciascuna comunità 2. individuare le esigenze delle varie applicazioni in termini di risorse hardware e software. Tale attività si proponeva di guidare e supportare la comunità scientifica verso l'utilizzo efficace ed efficiente della piattaforma di calcolo in fase di realizzazione nell'ambito del progetto. Nella pratica, tale supporto è stato svolto da un gruppo di persone che, dotate di competenze 1 La tipologia si basa sulla seguente classificazione: High Performance Conmputing: applicazioni di supercalcolo che usano la griglia per schedulare task fortemente collegati e onerosi dal punto di vista computazionale High-throughput computing: applicazioni che usano la griglia per schedulare un elevato numero di task indipendenti oppure scarsamente collegati On demand: applicazioni che sfruttano la grande quantità di risorse aggregate della griglia, che per questioni di costi non possono essere disponibili localmente Data intensive computing: applicazioni caratterizzate dalla necessità di interagire con grosse quantità di dati geograficamente distribuiti Collaborative computing: applicazioni che intendono rendere possibile e migliorare l interazioni tra comunità di individui

2 diversificate (da quelle di tipo sistemistico a quelle relative al middleware, fino a competenze nella progettazione ed implementazione di algoritmi per ambienti HPC e distribuiti), sono state in grado di fornire risposte organiche alle esigenze di calcolo di ciascuna comunità. Tra i risultati positivi di tale attività deve essere annoverata la realizzazione dello strato di middleware applicativo denominato SCoPE Toolkit. In un'infrastruttura di calcolo distribuita rivolta alle comunità scientifiche, infatti, il solo middleware di griglia non è sufficiente ma deve essere arricchito e/o integrato al fine di garantire l'opportuno ambiente software (librerie, compilatori, package,...) necessario all'utilizzo efficiente ed efficace dell'infrastruttura da parte delle diverse applicazioni. A tal fine, è stato necessario definire il middleware applicativo ( strato software minimo necessario alle applicazioni delle comunità scientifiche coinvolte nel progetto ) ed individuare le procedure necessarie alla sua implementazione (installazione, validazione e disinstallazione) e disseminazione sull'infrastruttura. Durante il progetto la versione 1.0 del toolkit comprendeva librerie per l'algebra lineare di base (quali ad esempio BLAS, LAPACK e ScaLAPACK), package per il calcolo scientifico (quali ad esempio PETSc e GSL), altre librerie utili in ambito scientifico (quali ad esempio FFTW per il calcolo della trasformata discreta di Fourier) e vari applicativi (quali ad esempio GROMACS per la dinamica molecolare). La sua articolazione in release ha consentito poi ulteriori integrazioni e/o aggiornamenti. Il lavoro svolto, inoltre, si è dimostrato utile anche nella realizzazione dell' interoperabilità tra le griglie computazionali allestite nell'ambito dei 4 progetti PON (CRESCO, CYBERAR, PI2S2 and SCoPE). 3. Il supporto all'utenza e alle applicazioni di UNINA Al termine del progetto SCoPE, la vera sfida è stata quella di valorizzare e sostenere l'investimento effettuato durante il progetto, consolidando l'utenza già presente sul sistema ed al contempo cercando di allargare il bacino di utenza dell'infrastruttura realizzata. A tal fine è stato necessario modificare/integrare/consolidare il modus operandi per rendere disponibile un sistema che potesse essere considerato di produzione. Gli elementi cardine di tale lavoro sono stati e sono: 1. il consolidamento dell'idea di un gruppo tecnico di gestione (GTT 2 ), che partendo dal nucleo di supporto realizzato nell'ambito del progetto SCoPE, fosse in grado di evolversi raggruppando competenze diversificate per meglio rispondere alle esigenze delle diverse comunità scientifiche. Tale gruppo oggi si avvale anche dei contributi di soggetti afferenti all INFN, al CNR e ai Dipartimenti e Centri dell Ateneo; 2. la definizione dei livelli di supporto, e dei relativi livelli di servizio garantiti (SLA) [1]. Il supporto offerto si articola in livelli: per ciascun livello sono previsti diversi tipi di supporto in relazione alle competenze delle risorse necessarie per soddisfare pienamente le richieste degli utenti; 3. il consolidamento dell'idea di middleware applicativo ottenuto mediante continui arricchimenti dello SCoPE Toolkit sulla base delle nuove esigenze espresse da parte delle comunità [2]. L'attuale versione dello SCoPE Toolkit (versione 2.0) comprende: a) blacs Il Gruppo Tecnico Trasversale (GTT), nucleo del modello organizzativo e di governance di SCoPE, rappresenta il punto di raccordo tra il mondo dei progetti, ed accademico più in generale, ed il gruppo di gestione dell infrastruttura. In una metafora economica rappresenta il tavolo tra produttore e consumatore dove si discutono le problematiche e le soluzioni mettendo a disposizione di tutti le proprie esperienze, tutte eterogenee tra loro, che contribuiscono ad un accrescimento globale del tavolo.

3 b) blas c) espresso d) fftw e) gsl f) gromacs g) lapack h) metis i) mumps j) neuron k) octave l) petsc-3.1.p7 m) povray n) scalapack o) starccm (software commerciale) 4. la stesura della opportuna documentazione relativa a ciascun aspetto dell'utilizzo e della gestione della infrastruttura: dalle guide per l'accesso all'infrastruttura fino alla documentazione per l'utilizzo del middleware applicativo e alla descrizione di Best Practice. 5. La definizione di un punto unico di accesso, coincidente con il Contact Center di Ateneo, per la sottomissione di ogni richiesta di supporto (sulla base delle classificazioni definite al punto 2). Il bacino di utenza che, durante il progetto, comprendeva le comunità storiche di Fisica, Chimica e Matematica, tradizionalmente più vicine all'ambiente di calcolo SCoPE, a valle del progetto si è arricchito di importanti comunità come Ing. Elettrica, Ing. Aerospaziale e Navale, Ing. Chimica e Medicina. A tale utenza, già piuttosto diversificata, si aggiungono altri utenti locali (quali ad esempio gli studenti di Ateneo) e nazionali/internazionali che accedono alle risorse mediante le infrastrutture IGI/EGI. Nel prossimo paragrafo è illustrata la procedura che ha consentito di supportare ed arricchire l'attuale bacino di utenza. 4. La "ricetta" di UNINA per l'allargamento del bacino di utenza La strategia che chi si occupa del sistema SCoPE di UNINA ha seguito, con l'obiettivo di arricchire il bacino di utenza, si articola essenzialmente nelle seguenti fasi (si veda ad es. ): 1. arricchimento dei contatti grazie ad un approccio di tipo porta un amico : tale approccio intende beneficiare dei legami che utenti preesistenti, ed in qualche modo già fidelizzati, hanno con altri membri della propria comunità. Tali utenti, conoscendo le attività scientifiche dei propri colleghi e parlando lo stesso linguaggio, sono in grado di essere i più efficaci divulgatori dei benefici derivanti dall'utilizzo di una infrastruttura come quella di UNINA. In un'accezione più estesa il metodo porta un amico è risultato efficace anche nel caso in cui gli utenti fidelizzati siano stati portavoce della propria esperienza positiva sul sistema anche nei confronti di amici e/o colleghi di comunità diverse dalla propria. 2. incontri preliminari: stabilito il primo contatto con un nuovo utente, o comunità di utenti, si procede ad un incontro preliminare che ha l'obiettivo di conoscere cosa fanno e come lo fanno, ripercorrendo le azioni descritte nel paragrafo 2, dalla classificazione delle applicazioni fino alla individuazione delle esigenze in termini di hardware/software 3. allocazione del team di supporto più adatto: individuazione, all'interno del GTT, di un

4 team di persone con competenze diversificate che siano in grado di dare una risposta organica alle esigenze della comunità da supportare chiarendo i potenziali benefici, rispetto alle esperienze pregresse, che si possono ottenere ( cosa noi possiamo fare per loro ): ad es. maggiore quantità di risorse di calcolo e storage disponibili, riduzione del tempo di risoluzione dei problemi, possibilità di affrontare problemi di dimensioni maggiori, etc. 4. studio di fattibilità: valutazione dell'investimento da fare sia da parte del team di supporto (ad es. l'eventuale arricchimento del middleware applicativo mediante software gratuito o commerciale 3 ) sia da parte della comunità ( cosa tu devi fare per diventare utente ) 5. deployment di un caso di studio: richiesta alla comunità di un caso studio di interesse e deployment del caso studio sull'infrastruttura e verifica dei benefici promessi 6. stesura documentazione, formazione e supporto iniziale alla comunità: una volta che la comunità è diventata utente del sistema: 1. tutta la documentazione viene revisionata 2. si procede alla formazione di un utente della nuova comunità che si renderà disponibile ad essere a sua volta il formatore della sua comunità 3. fintanto che la comunità non diventa autonoma nella gestione dei piccoli problemi, il team di supporto, allocato ad hoc al punto 3, sostiene la comunità 7. raccolta di feedback: feedback da parte della nuova comunità al fine di descrivere Best Practice da condividere con tutti gli utenti. L'attività descritta è fondamentale per mostrare alle nuove comunità i vantaggi effettivi derivanti dall'utilizzo del sistema SCoPE di UNINA (inteso come insieme di risorse umane e non). Inoltre non è trascurabile che, in tale occasione, si concretizza la possibilità per le comunità di confrontarsi e collaborare in contesti interdisciplinari. 5. Definizione delle Best Practice di UNINA per il supporto all'utenza Di seguito è riportata la formula localmente utilizzata da UNINA nel supporto all'utenza e alle applicazioni con l'obiettivo di consolidare ed accrescere il bacino di utenza: 1. individuazione del punto di contatto con le nuove comunità (quel che si direbbe l' uomo all'avana ) 2. un incontro preliminare con gli amici del punto di contatto per comprendere le esigenze della nuova potenziale comunità ( dimmi cosa fai e come ) 3. l'allocazione del team di supporto più adatto che definisca cosa noi possiamo fare per loro 4. la realizzazione di uno studio di fattibilità che spieghi inoltre cosa tu devi fare per diventare utente 5. il deployment di un caso studio di interesse 6. la stesura di documentazione e l'attività di formazione del formatore della comunità 7. la raccolta di feedback Nell'esperienza maturata, fallimentari si sono rivelati i workshop di tipo generalista e autoreferenziali, troppo focalizzati sulla descrizione dell'infrastruttura (potenzialità, servizi, modalità di utilizzo, ) e poco o per nulla accattivanti nei confronti di comunità tradizionalmente distanti da questo tipo di ambienti di calcolo. 3 Alcune comunità di Ingegneria che necessitavano di software commerciale (ad es. Fluent o STAR-CCM+) hanno sottoposto il problema al Gruppo Tecnico Trasversale che, agendo da catalizzatore, è riuscito a far convergere le esigenze di più gruppi di ricerca eterogenei sul tipo di applicativo commerciale da installare. Per tale applicativo, le suddette comunità, hanno provveduto ad acquisire e condividere un insieme di licenze sul sistema SCoPE.

5 Tali eventi risultano, infatti: 1. troppo tecnici e possono spaventare i potenziali nuovi utenti perchè potrebbero mettere in risalto più le difficoltà di utilizzo che i benefici che possono trarne 2. non adatti a conoscere veramente le esigenze delle potenziali comunità ( dimmi cosa fai e come ) e quindi ad illustrare loro, caso per caso, i benefici ( cosa noi possiamo fare per loro ) che esse potrebbe ottenere dall'utilizzo delle infrastrutture di calcolo distribuito. Al fine di ampliare la lista dei contatti, utili sembrano essere ad esempio le partecipazioni ad eventi: 1. organizzati dalle potenziali nuove comunità 2. organizzati dai vendor di software applicativi che hanno il vantaggio di facilitare l'incontro tra i gestori dell'infrastruttura e più gruppi della stessa area applicativa potenzialmente interessati al calcolo. Il punto di forza della formula utilizzata è stato e rimane, inoltre, il fatto che a fornire il supporto sia un gruppo di persone che, dotate di competenze diversificate, siano in grado di fornire risposte organiche alle esigenze di ciascuna comunità. Tale idea sembra anche andare nella direzione dei Virtual Team creati all'uopo indicata da EGI. Quanto illustrato in questo documento, in merito all'esperienza localmente effettuata all'università degli Studi di Napoli Federico II, implementa un approccio del tutto generale e, pertanto, esportabile in contesti anche più ampi. Riferimenti [1] Servizi erogati dal Data Center e livelli di servizio del supporto utenti - reperibile all'url: [2] Guida all utilizzo delle librerie scientifiche - reperibile all'url: [3] G.B. Barone, V. Boccia, D. Bottalico, L. Carracciuolo, Supporto alle applicazioni Infrastruttura SCoPE: Il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Maggio reperibile all'url: _Dipartimento_Ingegneria_Aerospaziale.pdf

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