Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationen

1. Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationen Dirk Elbeshausen • 16.12.2005 -

2. outline • Einleitung • Kontrolle von Simulationsrechnungen • Online Visualisierung und Computational Steering • Prinzip • der Seap-Server • TCP/IP, SSH-Tunnel • Ablaufmuster • Client • Server • Ergebnisse • Zusammenfassung Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

3. Kontrolle - wofür? (http://jumpdoc.fz-juelich.de) Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

4. Kontrolle - bisher Visualisierung der Zwischenergebnisse • Transferieren der Daten • ein Datensatz pro (!!) Prozessor • ggf. (bitweise) Umformatierung Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

5. Kontrolle - bisher Visualisierung der Zwischenergebnisse • Transferieren der Daten • ein Datensatz pro (!!) Prozessor • ggf. (bitweise) Umformatierung Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

6. 1 GB* (80 MB** | 25 MB***) 80 MB* (10 MB** | 3 MB***) Kontrolle - bisher Visualisierung der Zwischenergebnisse • Transferieren der Daten • ein Datensatz pro (!!) Prozessor • ggf. (bitweise) Umformatierung • großes Datenvolumen (bis zu 1 GB) Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

7. 1 GB* (80 MB** | 25 MB***) 80 MB* (10 MB** | 3 MB***) Kontrolle - bisher Visualisierung der Zwischenergebnisse • Transferieren der Daten • ein Datensatz pro (!!) Prozessor • ggf. (bitweise) Umformatierung • großes Datenvolumen (bis zu 1 GB) • meist keine aktuellen Daten • kein automatisches Update Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

8. timestep, time Rab, Rai, Pr, Info Nutop, Nubot, VRMS, <T>1/2, div U, … statistics info, statistics grid coordinates grid normals rr (dist) magn. field x magn. field y magn. field z Online-Visualisierung temperature, magn. field Visualisierung (server) Simulation (client) temperature velocity x velocity y velocity z data fields pressure viscosity Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

9. timestep, time Rab, Rai, Pr, Info Nutop, Nubot, VRMS, <T>1/2, div U, … statistics coordinates grid normals rr (dist) magn. field x magn. field y magn. field z Computational Steering temperature, magn. field deps, veps, stepd, stepj, … Visualisierung (server) Simulation (client) temperature velocity x velocity y velocity z data fields pressure viscosity Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

10. Verbindungsaufbau Client (Simulation) Server (Visualisierung) servicename password servicename password Seap Server Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

11. Datenaustausch Quelle: Sonja Dominiczak, Interner Bericht ZAM, FZ-Jülich Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

12. Simulation: Ablaufschema do it = 1, nt calculate next timestep server is connected TRUE FALSE get request from server store information in buffer store statistics in buffer grid info already sent TRUE FALSE store grid info in buffer server needs data fields TRUE FALSE gather data from all processes store data fields in buffer send buffer to server Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

13. glutMainLoop glutMainLoop Mouse Mouse Keyboard Keyboard Special Keys Special Keys Motion Motion Idle Idle Display Display Reshape Reshape Socket Visualisierung: Ablaufschema Schwierigkeit: Ermittlung, wann die Simulation bereit zum Datenempfang ist einfache Herangehensweise: in regelmäßigen Abständen Kontakt zur Simulation aufnehmen  hoher Verlust von Performance der Visualisierung Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

14. Zeitbedarf Phase I: Visualisierung ist nicht online Phase II: Visualisierung ist online, keine Datenfelder benötigt Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

15. Zeitbedarf Phase III: Visualisierung ist online, es werden vier Datenfelder angefordert Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

16. Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

17. Zusammenfassung • direkter Informations- und Datenaustausch zwischen Visualisierung und Simulation • Online-Visualisierung schnelle und unkomplizierte Überwachung der Simulation • Computational Steering (Steuerung der Simulation) Verminderung des Risikos eines Neustarts • Visualisierung und Simulation werden in ihrem Ablauf nur minimal beeinträchtigt Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

18. Ausblick • Steering: • Kontrollierter Abbruch der Simulationsrechnung • Modifizieren der Zahl der Iterationen • Verwendung als FTP-Ersatz(Übertragen von Daten) • externer Datenserver (Auslagerung von Rechnungen) • Entlastung des Parallelrechners • Beschleunigung der Rechnungen Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -

19. Literatur • Frings, W.:Strategien zur Kopplung und Datenreduktion bei der Online-Visualisierung von parallelen Simulationsrechnungen mit verteilter Datenhaltung, Forschungszentrum Jülich, Bericht Jül-4021, 2002 • Frings, W. und Eickermann, T.:VISIT: Ein Tool zur Online-Visualisierung und Steuerung von parallelen Simulationsrechnungen,Mitteilungen - Gesellschaft für Informatik e. V., Parallel-Algorithmen und Rechnerstrukturen, 2003 • Frings, W. und Eickermann T.:VISIT - a Visualization Interface Toolkit - Version 1.0,Forschungszentrum Jülich, ZAM - Technical Report IB-2000-16, 2000 • Harder, H. und Hansen, U.:A finite-volume solution method for thermal convection and dynamo problems in spherical shells,Geophys. Journal Int., 161, 2005, pp. 522-532 Visualisierung und Steuerung geodynamischer Simulationsrechnungen - Dirk Elbeshausen -