Chemia: QCG-SimpleClient (Gaussian)

Krótki opis usługi

Poniższy przykład opisuje niezbędne kroki do uruchomienia obliczeń kwantowo-chemicznych za pomocą programu Gaussian. Obliczenia będą wykonywane na maszynach udostępnionych w ramach infrastruktury PL-Grid.

Aktywowanie usługi

Uruchamianie zadań możliwe jest w ramach różnych interfejsów graficznych do obsługi zadań. W poniższym przykładzie do uruchomienia zadania wykorzystano usługę QCG. Poniżej opisane zostały najważniejsze kroki wymagane do rozpoczęcia obliczeń:

• Rejestracja(założenie konta)
  Rejestracja dotyczy tylko osób które nie mają jeszcze konta w portalu PL-Grid. Opis rejestracji konta w Infrastrukturze PLGrid.
• Wystąpienie o certyfikat
  Certyfikat jest niezbędny do uruchamiania zadań w PL-Grid. Do pracy wystarczy certyfikat SimpleCA. Sposób jego uzyskiwania opisany jest w osobnym rozdziale podręcznika.
• Wystąpienie o grant obliczeniowy (opcjonalnie)
  Każdy użytkownik po założeniu konta otrzymuje automatycznie grant pilotażowy, który pozwala na szybkie rozpoczęcie pracy. W miarę prowadzenia obliczeń wskazane jest wystąpienie o grant tzw. "właściwy".

• Aktywowanie usługi
  W celu wykonania poniższych ćwiczeń konieczne jest uzyskanie dostępu do usługi QCG (procedura aplikowania o dostęp do QCG jest opisana tutaj).

Pierwsze kroki

Cel ćwiczenia

Zasadniczym celem poniższego samouczka jest prezentacja różnych metod pozwalających na uruchomienie zadania obliczeniowego w programie Gaussian za pośrednictwem klienta konsolowego Simple usługi QCG. Przykład 1 prezentuje w jaki sposób zlecić zadanie z wykorzystaniem mechanizmu obsługi aplikacji Gaussian w systemie QCG. Przykład 2 pokazuje jak uruchamiać to samo zadanie za pośrednictwem ręcznego ładowania modułów. Główna różnica pomiędzy obiema metodami polega na dodatkowych akcjach jakie są wykonywane przez mechanizm obsługi aplikacji Gaussian w systemie QCG (Przykład 1). Wykonują one:

• automatyczne dostosowanie parametrów pamięciowych opisu zadania Gaussian do wymagań zdefiniowanych w zadaniu,
• konwersja pliku z opisem zadania do formatu UNIX,
• automatyczne wykonanie polecenia formchk na pliku wyjściowym checkpoint.

We wszystkich przykładach będziemy korzystać z przykładowego pliku wsadowego do programu Gaussian sample.com (celem obliczeń zdefiniowanych w tym pliku jest optymalizacja struktury i analiza częstotliwości drgań dla cząsteczki etanolu na poziomie B3LYP/3-21g).

Przykład 1 - uruchamianie zadania z pomocą interfejsu QCG Simple do aplikacji Gaussian

Do uruchamiania zadań wykorzystamy klienta konsolowego QCG Simple. W celu skorzystania z klienta należy zalogować się na maszynę dostępową z zainstalowanym oprogramowaniem klienckim. Aktualnie istnieje kilka interfejsów użytkownika (User Interface, UI) do infrastruktury. Dane dostępowe tych maszyn można znaleźć tutaj. Z jedną z maszyn dostępowych należy połączyć się wykorzystując protokół ssh. W celu użytkownik o loginie plguser ponien w terminalu wydać polecenie:

$ ssh plguser@ui.plgrid.wcss.wroc.pl

Hasło na wszystkich UI jest takie jak w portalu PLGrid.

Następnie należy utworzyć w bieżącym katalogu plik sample.com będący plikiem wsadowym do programu Gaussian. Oprócz tego potrzebny jest plik specyfikujący uruchomieni zadania za pomocą klienta QCG. Przykładowy plik służący do uruchomienia zadania (sample.qcg) wygląda tak:

#QCG queue=plgrid-testing
#QCG name=etanol
#QCG note=etanol Gaussian
#QCG output=${JOB_ID}.output
#QCG error=${JOB_ID}.error
#QCG stage-in-file=sample.com -> sample.com
#QCG stage-out-file=wynik.tar -> ${JOB_ID}.tar
#QCG nodes=1:1:1
#QCG walltime=PT1H
#QCG memory=1800

#QCG application=g09
#QCG argument=sample.com
#QCG postprocess=tar cvf wynik.tar *

Pierwsze 10 linii w pliku służy do ustawienia nazwy zadania, wyboru kolejki i ilości pamięci i procesorów, które zadanie ma użyć oraz deklaruje czas potrzebny na wykonanie obliczeń. Linie ze słowami kluczowymi stage-in-file i stage-out-file służa do wstazania pliku, który ma zostać skopiowany na węzeł obliczeniowy (sample.com) i pliku, który ma być skopiowany na UI po zakończeniu obliczeń (plik wynik.tar zostanie skopiowany pod nazwą ${JOB_ID}.tar do naszej bieżącej lokalizacji, gdzie ${JOB_ID} jest identyfikatorem zadania QCG. Linia 11 w przykładowym pliku konfiguracyjnym jest pusta. Natomiast w 12 linii zdefiniowano, że ma być wykonane zadanie obliczeniowe wykorzystujące aplikację Gaussian09. Następna linia definiuje argument, z jakim aplikacja g09 ma być uruchomiona. W tym przypadku będzie to plik wsadowy do obliczeń Gaussiana. Ostatnia linia pliku tworzy z katalogu roboczego na węźle obliczeniowym, na którym zadanie wykonano, archiwum o nazwie wynik.tar, zawierające wszystkie pliki. W celu uruchomienia obliczeń wystarczy teraz wydać polecenie:

WCSS [plguser@ui ~]$ qcg-sub sample.qcg

Zadanie zostanie zlecone przez klienta QCG. Ponieważ nie wskazano konkretnego klastra obliczeniowego, na którym zadanie ma się wykonać, broker QCG sam wybierze klaster z dostępnymi zasobami i tam uruchomi zadanie. Do sprawdzenia statusu zadania możemy wykorzystać polecenie qcg-list. Po zakończeniu obliczeń w naszym katalogu domowym na UI pojawi się archiwum z zawartością katalogu roboczego z węzła obliczeniowego po zakończeniu obliczeń.

Przykład 2 - uruchomienie zadania z wykorzystaniem mechanizmu modułów

W poprzednim przykładzie nie wskazano klastra na którym chcemy wykonać obliczenia i nie podano wersji oprogramowania Gaussian, z której chcemy skorzystać. W rezultacie broker QCG wybrał klaster z dostępnymi zasobami i tam wysłał zadanie. Zostało ono uruchomione z pomocą wersji programu Gaussian09 ustawionej na tym klastrze jako domyślna. Jeżeli istnieje potrzeba kontrolowania wersji oprogramowania i klastra, na którym zadanie ma się wykonać możemy skorzystać z mechanizmu modułów. (Ten przykład może okazać się przydatny również gdy chcemy uruchomić obliczenia w aplikacji nie wspieranej przez klienta QCG.)

Plik opisujący zadanie stosujące technologię modułów może wyglądać tak (sample.module.qcg):

#QCG queue=plgrid-testing
#QCG name=et_modul
#QCG note=etanol Gaussian
#QCG output=${JOB_ID}.output
#QCG error=${JOB_ID}.error
#QCG stage-in-file=sample.com -> sample.com
#QCG stage-out-file=wynik.tar -> ${JOB_ID}.tar
#QCG nodes=1:1:1
#QCG host=bem
#QCG persistent
#QCG walltime=PT1H
#QCG memory=1900

#QCG postprocess=tar cvf wynik.tar *

module load gaussian/g09.B.01
cat sample.com | g09 >& sample.log

W powyższym przykładzie należy zwrócić uwagę na dwie ostatnie linie. Są to komendy, które zostaną uruchomione na węźle obliczeniowym po uzyskaniu wolnych zasobów. Przedostatnia linia pliku służy do załadowania modułu gaussian/09.B.01. Dzięki temu można mieć pewność, że uruchomiony zostanie Gaussian09 w wersji B.01. Ostatnia linia służy do uruchomienia zadania i przekierowuje jego wyników do pliku sample.log.

Należy również zwrócić uwagę na linię ze słowem kluczowym QCG host. Pozwala ona na kontrolowanie, na którym klastrze zadanie się wykona. W tym wypadku obliczenia zostaną uruchomione na klastrze bem.wcss.wroc.pl (alias bem).

O czym warto pamiętać

Narzędzia i usługi QCG oferują dodatkową funkcjonalność jak na przykład monitorowanie stanu zadania (usługa QCG-Monitoring).

Pełny zestaw narzędzi i ich zakres funkcjonalności opisany jest na stronie (Uruchamianie zadań przez QosCosGrid).

Dalsze informacje

Pełna informacja dotycząca narzędzia QCG-SimpleClient dostępna jest w osobnym rodziale - QCG-SimpleClient.