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Page 1 TEAM DAY GLOBC 21 janvier 2004 Page 2 Plan général OASIS PALM Perspectives PALM-OASIS Applications PALM.

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2 Page 1 TEAM DAY GLOBC 21 janvier 2004

3 Page 2 Plan général OASIS PALM Perspectives PALM-OASIS Applications PALM

4 Page 3 Le coupleur OASIS OASIS Lhistorique La communauté aujourdhui Le projet PRISM OASIS3: Finalisation et diffusion OASIS4: 1ère version dun coupleur parallèle Perspectives OASIS

5 Page 4 Lhistorique dOASIS 1991: analyse des besoins 1993: OASIS 1.0 (Pipe CRAY et fichiers) 10 ans de couplé tropical 1995: OASIS 2.0 (PVM3) Projet Cathode: couplage distribué 1996: OASIS 2.1 Projet SIDDACLICH: réchauffement global 1998: OASIS 2.2 (SIPC) Projet Demeter: prévision saisonnière 1999: OASIS 2.3 (GMEM - NEC) Projet SINTEX 2000: OASIS 2.4 (MPI2) Projet Predicate: variabilité naturelle 2003: OASIS3 (MPI1 + PSMILe + I/O)

6 Page 5 La communauté OASIS aujourdhui CERFACS METEO-FRANCE (France) IPSL- LODYC, LMD, LSCE (France) MERCATOR (France) ECMWF (UK) Southampton University (UK) UCL (Belgique) MPI - M&D (Allemagne) U. de Kiel (Norvège) SMHI (Suède) U. de Bergen (Norvège) BMRC (Australie) CSIRO (Australie) U. de Tasmanie (Australie) NCC (Japon) JAMSTEC (Japon) IRI (USA) AWI (Allemagne) Met Office (UK) UGAMP (UK) KNMI (Pays-Bas) FSU/COAPS (USA) LASG (Chine) INPE/CPTEC (Brésil)

7 Page 6 Le projet PRISM Objectif: « développer une infrastructure européenne pour la modélisation du système climatique global facilitant lassemblage, lexécution et le post-traitement de modèles couplés basés sur les composantes-modèles existant en Europe (océan–atmosphère-sol-biogéochimie-chimie atmosphérique) Financement: par lUnion Européenne (4.8 MEuros – 12/2001 – 11/2004)

8 Page 7 Promouvoir des standards pour les ESMs: Librairie de couplage et I/O (Oasis) Le projet PRISM Environnement de compilation Environnement de configuration (prepIFS) Environnement dexécution et monitoring (SMS) Post-traitement Format de données (NetCDF)

9 Page 8 Le coupleur OASIS3 1 coupleur monoprocesseur: - échange des champs de couplage - interpolation des champs échangés Flexibilité, modularité : > nombre arbitraire de modèles (parallèles) et de champs échangés > fréquences de couplage différentes pour les différents champs > transformations particulières pour chaque champ Couplage statique: tous ces paramètres sont fixés initialement par lutilisateur dans un fichier dentrée namcouple

10 Page 9 Les nouveautés OASIS3 A A A B B B communication directe A A A file I/O: transition automatique forcé - couplé Le coupleur OASIS3 Nouvelle interface de couplage MPI1 ou MPI2 intégration temporelle, adaptation automatique de la fréquence de couplage A A A O O O O Oasis3 Nouveaux schémas dinterpolations pour différentes grilles (par processus séquentiel sur champs 2D scalaires)

11 Page 10 Aujourdhui: Modèles à plus haute résolution efficacement parallélisés Fréquences de couplage plus élevées Nombre croissant de composantes-modèles Nombre croissant de champs (2D - 3D) Réécriture globale (couplage statique): -> flexibilité et modularité -> + parallélisation + optimisation: OASIS4: Driver/Transformer + PSMILe Le coupleur OASIS4

12 Page 11 Fichiers XML: interface de couplage des composantes, configuration dun modèle couplé Le coupleur OASIS4 Les différences OASIS3-OASIS4 Parallélisation: communication et re-répartition OB C C C O1 C C T calcul des « voisins » dinterpolation Transformer: structure propice à sa future parallélisation Interpolation: comme Oasis3 + Support de champs vectoriels Support de champs 3D

13 Page 12 Version prototype: 02/2004: Fichiers XML (structure et lecture) Gestion de processus (lancement, communicateurs, …) Interface modèle du PSMILe Communication et re-répartition parallèle Infrastructure du Transformer Quelques transformations et interpolations de base Fonctionnalités dI/O Développements futurs (~4 pers-ans, au-delà de PRISM): Recherche exacte des voisins en parallèle Autres interpolations (schéma conservatif, 3D, …) Autres transformation locales (réductions, combinaison, …) Parallélisation du Transformer Traitement des vecteurs Grilles adaptatives Le coupleur OASIS4

14 Page 13 Perspectives OASIS OASIS3: Maintien et support OASIS3 Support à Météo-France sur IBM Aide au projet Mercator Implication du CERFACS dans support continu PRISM (04-07)? Poursuite des développements OASIS4 Collaboration constructeurs (NEC, SGI, Cray, IBM, …) Demande dun ITA CNRS à 50% Adaptation des modèles français pour le couplage Re-soumission dun projet dinfrastructure au FP6 en 03/05

15 Page 14 Le coupleur PALM OASIS PALM État des lieux Utilisation de PALM Perspectives PALM Perspectives PALM-OASIS Applications PALM

16 Page 15 État des lieux PALM Deux produits PALM_RESEARCH Développement terminé Formation – Assistance – Documentation – Maintenance - Site Web Tourne en opérationnel chez MERCATOR PALM_MP Première version livrée à MERCATOR : mars 2003 Passage à PALM_MP chez MERCATOR : début 2004 Version plus complète que PALM_RESEARCH : mars 2005

17 Page 16 État des lieux PALM De PALM_RESEARCH SPMD simulant du MPMD avec MPI1 Perte de mémoire avec les codes qui utilisent de la mémoire statique Boite à outils dalgèbre non parallèle à PALM_MP Vrai MPMD avec MPI2 Optimisation de la mémoire Indépendance totale des unités à coupler Algèbre parallèle Aspect dynamique plus poussé Nombre de processeurs des unités Taille des objets, distribution Plus de fonctionnalités et de souplesse Sous objets Interopérabilité (c, c++, f77 & 90) Monitorage Unités compatibles coté utilisateur

18 Page 17 Utilisation de PALM 1/ MERCATOR Utilisation de PALM_RESEARCH dans tous les systèmes dassimilation R&D et opérationnel Passage progressif à PALM_MP Utilisateurs en augmentation Globc ORCA_VAR Prévu pour 2003Débroussaillé, non réalisé Prévu (avec les ressources) pour fin 2004 IPSL/LODYC Utilisation prévue par Ch. Deltelsubordonnée à ORCA_VAR/PALM Interface PALM dans OPA (demande MERCATOR & Globc) Service Météo du Canada Collaboration Pas prêts tout de suite Stage 6 mois ENM sur la PALMisation de la chaîne de prévision ECMWF Présentations effectuéesAvec ORCA_VAR/PALM ? Communauté Météo et Océano

19 Page 18 Utilisation de PALM 2/ METEO FRANCE Rien ne bougeProjet ASSET : MOCAGE avec PALM réalisé. Chimie PNCA (D. Cariolle) Suite ASSET ? EDF Thèse Sébastien MassartContrat neutronique (G. Gacon) … EADS Avec CFD. EADS Potentiellement intéressé Proto de Couplage fluide/structure effectué (Julien Delbove) Maquette en cours de développement Travail de Frieder Loercher / Steeve Champagneux CNES Chimie ? Base de données Ether. Partenaires du CERFACS

20 Page 19 Utilisation de PALM 3/3 Autres CEA Contact prisDeux personnes du projet PAL/SALOME (CEA & EDF) formées à PALM Cours PALM à lécole dété CEA EDF sur le calcul parallèle. Divers : Demandes depuis site Web ½ douzaine Peu de retours

21 Page 20 Perspectives PALM : Développement En chantier Pour mars 2004 (Contrat MERCATOR) : PALM_MP en phase de tests et doptimisation, aide au passage à PALM_MP Planifié Pour mars 2005 (Appel doffre MERCATOR), deux personnes : Algèbre parallèle Taille dynamique des espaces Héritage des espaces comme pour lalgèbre À proposer Selon les besoins de MERCATOR : -IO parallèles -Interpolation spatiale

22 Page 21 Perspectives PALM : Applications ORCA_VAR/PALM Développement de la chaîne sous PALM pour diffusion : Lodyc, ECMWF, MERCATOR Assimilation de donnés en Chimie de latmosphère. Projet ADOMOCA : Daniel Cariolle Suite DASSET ? EDF Neutronique : Guillaume Gacon

23 Page 22 Perspectives OASIS-PALM Répondre de façon concertée aux besoins de couplage dans la communauté scientifique Fusion des logiciels? Produits distincts mais certaines fonctionnalités communes Techniquement réalisable (~12-18 personnes-mois) Maintenance facilitée? Souhaitable pour ceux qui utilisent à la fois OASIS et PALM: MERCATOR, chimie, … Pas forcément souhaitable pour les utilisateurs actuels dOASIS Tâche de service?

24 Page 23 OASIS-PALM Fin de la présentation

25 Page 24 Interpolations/transformations Processus séquentiel Oasis3 Champs 2D scalaires RPN Fast Scalar INTerpolator +proche voisin, bilinéaire, bicubique pour grilles régulières Lat-Lon SCRIP1.4 (Los Alamos Software Release LACC 98-45): +proche voisin, « remapping » conservatif 1er et 2e ordre toutes grilles bilinéaire et bicubique grilles cartésiennes [lat(i,j) lon(i,j)] Interpolation bilinéaire et bicubique pour grilles atmos. réduites. Autres transformations spatiales: correction de flux, combinaison,... Opérations algébriques générales Le coupleur OASIS3

26 Page 25 Configuration dun modèle couplé avec OASIS4: Fichiers XML de description dun code: AD: Application Description PMIOD: Potential Model Input and Output Description Fichier XML de configuration dun modèle couplé: SCC: Specific Coupling Configuration SMIOC: Specific Model Input and Output Configuration Prospective: le coupleur OASIS4 Les différences OASIS3-OASIS4

27 Page 26 La communication: Nouvelle librairie PSMILe basée sur MPI1 ou MPI2 Calcul en parallèle des intersections de partitions source- cible et des « voisins » dinterpolation par la PSMILe source Extraction du champ utile seulement. I/O: transition automatique mode forcé - mode couplé Adaptation automatique à la fréquence de couplage des SMIOC Intégration temporelle automatique si indiquée dans les SMIOC Communication et répartition parallèle basée sur le domaine géographique de chaque processus, directement ou via le Transformer OB C C C O1 C C T Prospective: le coupleur OASIS4

28 Page 27 Les interpolations/transformations (Transformer) Prospective: le coupleur OASIS4 T Réagit en boucle sur des demandes daction envoyées par les différents PSMILes: envoi des intersections de partitions source-cible envoi des voisins envoi ou réception dune intersection de partition dun champ Traite indépendamment lintersection de chaque couple de partition source-cible Structure propice à sa future parallélisation Interpolation: comme Oasis3 + Support de champs vectoriels Support de champs 3D


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