ITALIAN NATIONAL AGENCY FOR NEW TECNOLOGY, ENERGY AND THE ENVIRONMENT

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1 ITALIAN NATIONAL AGENCY FOR NEW TECNOLOGY, ENERGY AND THE ENVIRONMENT

2 workshop per la promozione di collaborazioni tra i Progetti CRESCO, CYBERSAR, PI2S2, e SCOPE, recentemente finanziati dal bando PON n Centro computazionale di RicErca sui Sistemi COmplessi CRESCO S. Migliori, A. Quintiliani, V. Rosato, S. Bologna, S. Taglienti ENEA GRID TEAM R. Guadagni, G. Bracco, S. Podda, P. D Angelo, G. Mencuccini, F. Simoni, A. Perozziello, A. De Gaetano, S. Pecoraro, D. Giammattei, M. De Rosa, M. Caiazzo, A. Palumbo, G. Elmo, S. Pierattini,G. Furini, C. Zini, V. Guastella, M Steffè ENEA INFO [Servizio Centralizzato Informatica e Reti], Roma

3 Agenda L ENEA & GRID Cenni storici L infrastruttura attuale I progetti Telegrid & Campus Il progetto CRESCO Principali Obiettivi La struttura del progetto & Partner Le aree applicative Coordinamento con gli altri progetti

4 ENEA Italian Agency for New Tecnologies, Energy and Environment. 12 research centers in Italy Centro di Brindisi A Central Computer and Network Service (INFO) 6 Computer Centres Casaccia, Frascati, Bologna,Trisaia, Portici, Brindisi Multiplatform resources for serial & parallel computation and graphical post-processing. Others computer resources in ENEA: departments & individuals

5 ENEA computational resources are distributed over WAN, connected by GARR, the Italian Academic & Research Network ENEA-GARR 9 PoP, 4-32 Mbps Brindisi Bologna Casaccia Frascati Portici Trisaia Palermo Pisa Roma Sede ENEA Network connection

6 ENEA GRID ENEA GRID è un sistema integrato capace di rispondere ai seguenti obbiettivi: mettere a disposizione un sistema di produzione capace di offrire i servizi necessari al calcolo scientifico integrare l'insieme di risorse informatiche di ENEA-INFO, distribuite su WAN fornire un ambiente di lavoro unificato e metodi di accesso omogenei per tutti i ricercatori dell'enea indipendentemente dalla loro sede di lavoro. mettere a disposizione strumenti capaci di permettere l'integrazione delle risorse informatiche dipartimentali ed individuali e di fornire supporto alle attività sperimentali

7 GEANT boquad.bologna.enea.it dafne.casaccia.enea.it power3.frascati.enea.it Kleos.portici.enea.it infocal.trisia.enea.it hermes.brindisi.enea.it WEB(ICA) Citrix Nfuse Citrix Metafram e ICA

8 Servizi per il calcolo scientifico: Sistemi paralleli/seriali multipiattaforma AIX, Linux (Alpha,x86,x86_64,IA64), IRIX, Mac OS X, Solaris Risorse 3D e il post-processamento grafico SGI + 3D immersivo Risorse Software: I servizi di ENEA GRID Codici commerciali: Fluent, Gambit, Abacus, Catia, Ansys Codici di ricerca : mcnp/x, eranos, fluka,... Ambienti di sviluppo & analisi: IDL, Matlab, Mathematica, SAS Applicazioni Windows

9 Risorse di Calcolo in ENEA-GRID OS #cpu Gflops AIX Linux x86 32/ ~ Frascati(160),Bologna(8), Portici(18), Brindisi (2) Frascati(28), Casaccia(54), Portici(4),Trisaia(4), Brindisi(4) Linux Alpha Casaccia IRIX Frascati(8), Casaccia(4), Portici(1),Trisaia(8), Brindisi(1), Bologna(5) Solaris 8 10 Trisaia(4), Casaccia(2), Bologna(?) Windows Frascati(6), Portici(4),Trisaia(4), Brindisi(4) Mac OS X Frascati(1), Trisaia(13) Le risorse di Portici, Brindisi & Trisaia sono state aumentate nel quadro del progetto PON TELEGRID

10 L'architettura di ENEA GRID La scelta di componenti maturi come garanzia di affidabilità e semplicità di gestione: File system distribuito: AFS/OpenAFS Gestore delle risorse: LSF Multicluster Interfaccia grafica: Java and Citrix Technologies Sistema di monitoring: Patrol Server di licenze Strumenti per l'integrazione delle risorse dipartimentali ed individuali File sistem distribuito: AFS per software e dati Condivisione del parco licenze

11 Architettura di ENEA GRID

12 Struttura Software concettuale WEB ICA User programs & commercial code Graphic User Interface LSF multi-cluster as integrator Load LevelerTelnet LSF WEB ICA WEB ICA Graphic User Interface Load Leveler Telnet LSF & File System Cluster 5 ( Portici) User programs & commercial code Graphic User Interface LSF multi-cluster as integrator Load Leveler Telnet LSF AFS Geographical cross platform& File System WEB Cluster 6 ( Brindisi) User programs & commercial code Graphic User Interface LSF multi-cluster as integrator Load Leveler Telnet LSF ICA AFS Geographical cross platform& File System Cluster 1 ( Bologna) WEB User programs & commercial code Graphic User Interface LSF multi-cluster as integrator Load Leveler Telnet LSF ICA AFS Geographical cross platform& File System Cluster 3 (Frascati) WEB Load Leveler Cluster 2 (Casaccia) User programs & commercial code Graphic User Interface LSF multi-cluster as integrator Telnet LSF ICA AFS Geographical cross platform& File System Cluster 4 (Trisaia )

13 Interfaccia utente Accesso utente unificato tramite Citrix Presentation Center [ex Metaframe], java e script di shell: Prestazioni ottimizate su WAN e metodi di comunicazione sicuri Accesso gestito da 6 server Citrix UNIX [ Bologna, Casaccia, Frascati, Trisaia, Portici, Brindisi] 4 server Citrix Windows forniscono accesso alle applicazioni Windows tramite Web(Frascati, Portici, Trisaia, Brindisi).

14 ENEA GRID and experimental facilities DNA Sequence system ( ABI Prism 3700) Trisaia DB_2 Controlled Nuclear Fusion: FTU Frascati Tokamak Upgrade Video Acquisition ENEA GRID DB_1 CPUS DB_3 WEB ICA SSH Electron Microscope (Brindisi) 300 KeV (sept. 2004)

15 Schema di integrazione di apparati sperimentali nel GRID ENEA Electronic Microscope (Brindisi) 300 KeV (sept. 2004) Remote User TEM Room Remote Controlled Web-cam Mtaframe Special Driver for TEM Local Operation Remote Local Operation AFS Local Data AFS Data Integration > 4 TByte Local GRID Cluster

16 Integrazione con altri progetti di GRID L'obbiettivo della partecipazione di ENEA INFO in altri progetti di GRID è concentrato sulla interoperabilità. Ogni progetto di GRID è caratterizzato da una propria architettura/middleware e l'accesso alle risorse deve risultare compatibile con l'infrastruttura interna: ==> realizzazione di gateway Progetti: Datagrid FIRB/Grid.it : WP13 Chimica Computazionale EGEE EGEE-2 E-DAISA ( In corso di approvazione )

17 ENEA GRID e il progetto DATAGRID ENEA ha partecipato (unfunded) in DATAGRID (finito 2004) collaborando con ESRIN [ESA] Frascati dove è stato realizzato un gateway DATAGRID ==> ENEA-GRID con funzionalità limitate [sottomissione, pubblicazione dei risultati] Test con l'analisi dei dati satellitari di GOME (livelli di Ozono) [IDL/multicase/multipiattaforma] List of path Input File LIV1 Case-1 Case_2 ENEA-Geographic SUBMISSION PROCEDURE List of path Input File LIV1 IDL Program GOME Output File LIV2 User afs/home Input File LIV1 WEB Case n Input Files LIV1

18 ENEA-GRID e il WP13 GRID.it/Chemgrid Il progetto FIRB GRID.IT nel suo WP13, Chimica Computazionale, comprende un gruppo di ricercatori di ENEA Casaccia. WP13 ha realizzato una piccola GRID sperimentale basata su Globus 3.2 che comprende siti a PG, MI, BO, PD, BA e ENEA Frascati. Il contributo ENEA: un gateway [chemgrid.frascati.enea.it] che permette l'accesso a 16 nodi Linux condivisi con ENEA-GRID. I componenti installati: Server: gatekeeper [compatibile con AFS ed LSF; MPICH-G2] gsiftp [compatibile con AFS] gssklogd [traduce certificato X509 in token kerberos AFS] Client: globus 3.2 installato in AFS ed utilizzabile da ogni server Linux di ENEA-GRID

19 1) 2) 3) 4) e.g.: wrapper: EGEE/ENEA Linux Cluster LCG 2.6 Middle-ware has been patched for compatibility with ENEA-GRID architecture, AFS and LSF: Pool account users are pre-defined as standard AFS user of ENEA GRID with AFS homes: e.g. for dteam VO $HOME=/afs/enea.it/grd_egee/user/dteam lcmaps has been modified to acquire an AFS token using gssklog. gssklogd daemon has been modified for compatibility with VO security. lsf job manager is used and JobManager.pm and lsf.pm have been modified for compatibility with AFS file system and ENEA LSF configuration. In this approach CE and WN share the same file system via AFS. Jobs can be submitted by edg-job-submit using INFN certification RB and setting explicitly CE: egce.frascati.enea.it. Implementing the gateway: one of the Linux WNs was modified and tested /etc/grid-security and /opt/ directories were completely removed. a new /opt/globus has been created with 2 subdirectories: bin and etc. /opt/globus/etc/globus-user-env.sh is a link to the usual file in an AFS location /opt/globus/bin/globus-url-copy & grid-proxy-info are links to wrappers in AFS globus-url-copy -> wrapper lsrun -m egce.frascati.enea.it globus-url-copy $*

20 where lsrun is the LSF command for immediate execution on a remote host. As a result all data transfer between WN and RB are effectively done by the CE which shares $HOME with WN (AFS). EGEE/ENEA gateway to AIX With the described approach, a similar /opt/globus has been created on IBM SP hosts and the CE egceaix.frascati.enea.it differs from the Linux CE only for the name of the resource where LSF submits are performed. Successful tests have been performed with the same approach also with submissions to SGI/Irix 6.5, to Apple/MacOSX and SGI/Altix IA64 : hosts located at 3 different sites Frascati, Trisaia (Southern Italy), Casaccia Advantage of this approach: easy WN firewall configuration! Limitations: on WN monitoring and accounting middle-ware is not yet available ENEA-INFO site status: site certification in progress Conclusion: successful job submission and result retrieval to AIX, MacOSX,IRIX and Altix IA64 Worker Nodes has been demonstrated using a Linux gateway between EGEE LCG 2.6 and ENEA-GRID.

21 ENEA Main activities & resources for EGEE Integration of EGEE-GRID GRID to ENEA-GRID; 100 CPUs at 20% of time ENEA-GRID DataGrid at ESA\ESRIN Globus Based gateway GigaBit-Link Globus Based gateway EGEE GRID Globus Based gateway S-PACI GRID

22 Servizi Base Gestione & Erogazione della formazione Sincrona, Asincrona e Mista Accesso Scelta Pianificazione Fruizione Corsi on Line Corsi Aula Aule Virtuali Brreze

23 Servizi GRID Accesso software applicativi e risorse di calcolo Accesso Scelta Fruizione Software Lavoro Collaborativo Brreze Supercomputing

24 Il Progetto CRESCO Centro computazionale di RicErca sui Sistemi COmplessi Principali Obiettivi Realizzazione del Polo di calcolo e sviluppo di nuove funzionalità di GRID Computing Sviluppo di tecnologie e modelli computazionali per la descrizione di sistemi complessi di origine biologica e di materiali innovativi Sviluppo di modelli di simulazione ed analisi delle Reti Tecnologiche complesse e delle loro interdipendenze

25 Il Progetto CRESCO Centro computazionale di RicErca sui Sistemi COmplessi Potenziamento delle funzioni tradizionali dell ENEA la ricerca sarà fornito supporto (di tipo sia capacity che capability), attraverso l utilizzo dell infrastruttura di calcolo, ad attività di ricerca già in corso di svolgimento nell Ente nell ambito delle linee programmatiche esistenti; tali attività potranno anche avere una focalizzazione di natura industriale; la formazione potranno essere potenziate le attività di formazione, in collaborazione con alcune sedi universitarie, al fine di supportare la diffusione delle metodologie sviluppate all interno del Polo Multidisciplinare negli ambiti tematici oggetto di studio e ricerca, con positive ricadute anche nella creazione di percorsi formativi adatti al successivo reclutamento di personale; il trasferimento tecnologico verranno istituiti percorsi ed attivati idonei strumenti per favorire l applicazione industriale delle tecnologie sviluppate, anche ricorrendo alla collaborazione di idonei partner ( industrial-exploitation partner ).

26 Schema Concettuale NEW?

27 Il Laboratorio Virtuale Per le applicazioni finali all utenza ENEA Li Università e altrientidi ricerca Imprese Schema concettuale dei Laboratori Virtuali di CRESCO inseriti nell infrastruttura ENEA-GRID

28 Macrostruttura del progetto Prof. Jack Dongarra Prof. Umberto Ferrari Prof. Agostino Mathis TBD LA2.TBD LA3

29 Le tre linee di attività di CRESCO Sviluppo software per i servizi finali all utenza SP I Realizzazione del Polo di calcolo e sviluppo di nuove funzionalità di GRID Computing SP II Sviluppo di tecnologie e modelli computazionali per la descrizione di sistemi complessi di origine biologica e di materiali innovativi SP III Sviluppo di modelli di simulazione ed analisi delle Reti Tecnologiche complesse e delle loro interdipendenze

30 SP I Realizzazione del Polo di calcolo e sviluppo di nuove funzionalità di GRID Computing. Sottoprogetti SP I.1 Realizzazione dell infrastruttura HPCN SP I.2 Sviluppo ed integrazione dell architettura GRID e di grafica 3D SP I.3 Sviluppo ed ottimizzazione di codici applicativi in settori di R&S di punta. SP I.4 Progettazione e sviluppo di librerie per l implementazione efficiente e parallela di nuclei computazionali su dispositivi Field Programmable Gate Arrays (FPGA) integrati in un ambiente GRID. SP I.5 Web archivi

31 SP II Sviluppo di tecnologie e modelli computazionali per la descrizione di sistemi complessi di origine biologica e di materiali innovativi Sottoprogetti SP II.1 Simulazioni di reti biochimiche SP II.2 Bioinformatica PTPS SP II.3 Ricerca polimorfismi SP II.4 Sviluppo di modelli numerici per analisi strutturali complesse e processi di sinterizzazione SP II.5 Modelling molecolare

32 SP III Sviluppo di modelli di simulazione ed analisi delle Reti Tecnologiche complesse e delle loro interdipendenze Sottoprogetti SP II.1 Fisica delle Reti Complesse SP II.2 Analisi di Vulnerabilità delle Reti Complesse SP II.3 Modelli e Strumenti di Supporto alla Ottimizzazione e Riconfigurazione delle Reti SP II.4 Modellistica delle Reti Complesse viste come aggregati Socio-Tecnologici SP II.5 Interdipendenza tra Reti Complesse SP II.6 Sistema Informativo per la Salvaguardia delle Infrastrutture e della Popolazione

33 Partner Partner: Università di Salerno Università di Catania Università di Lecce Università di Palermo Università del Sannio Università del Piemonte Orientale Università di Roma Tor Vergata Università di Roma La Sapienza Cons. Interuniversitario ECONA CRIAI Consorzio Campano di Ricerca per l Informatica e l Automazione Industriale Consorzio BioTekNet (Centro Regionale di Competenza in Biotecnologie Industriali) Parco Scientifico e Tecnologico della Sicilia Consorzio CETMA Soc. Ylichron (spin-off ENEA)

34 Collaborazioni dichiarate nel progetto Collaborazioni: Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica United States Department of State, USA Oak Ridge National Laboratories, USA

35 Nuove collaborazioni CYBERSAR? PI2S2? SCOPE? SPACI?.

36 Una proposta di armonizzazione Reciproca visibilità sull evoluzione dei progetti Costituzione di un comitato di raccordo Una filosofia di integrazione basata su gateway Invito al prossimo incontro di GRISU a NAPOLI Aprile 2006 (Organizzato da CRESCO &..FII)