10.14489/vkit.2016.03.pp.050-055

DOI: 10.14489/vkit.2016.03.pp.050-055

Назаренко К. М., Кириллова Л. Н.
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОСИСТЕМ. CASE-УПРАВЛЕНИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯМИ
(c. 50-56)

Аннотация. Даны описания принципов и средств автоматизации обработки вычислительных заданий для математического моделирования молекулярных и наносистем квантово-химическими методами с использованием управляющих программ, основанных на встроенных утилитах GNU/Linux (GNU is Not Unix) и технологии CASE (Computer-Aided Software Engineering). Разработанная CASE-система предназначена для организации масштабных вычислений силами одной группы или подразделения без участия как высокооплачиваемого персонала в сфере информационных технологий, специализирующегося на внедрении и сопровождении универсальных программных решений, так и операторов вычислений. Созданная вычислительная среда позволяет эффективно использовать вычислительные ресурсы Grid-систем, высокопроизводительных кластеров и суперкомпьютеров. Данная система адаптирована к специфике молекулярных расчетов, проста и удобна в развертывании и эксплуатации, обладает высокой отказоустойчивостью, гибкостью, скоростью реконфигурирования и низкой стоимостью владения.

Ключевые слова: математическое моделирование; наносистемы; управление заданиями; высокопроизводительные вычисления; Grid-системы; суперкомпьютеры; вычислительная среда.

Nazarenko K. M., Kirillova L. N.
COMPUTATIONAL ENVIRONMENT FOR NANOSYSTEM MODELING. CASE-BASED TASK MANAGEMENT SYSTEM
(pp. 50-56)

Abstract. In the present work, the automated task management system for large scale computations of molecular – and nanosystems using quantum-chemical and molecular-based methods has been developed. The task management system is simple, easy to deploy and to operate, and offers flexibility, high performance and high reconfiguration speed at low operational costs, owing to the application of a novel approach to design of advanced task management systems for scientific computing. Instead of continuous reconfigurations of standard commercial or freeware products such as, for example, gLite, Hadoop, BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) and Condor, in order to keep up with dynamic changes in the structure and properties of typical workloads involving multiple tasks of different types and classes, we have developed and implemented a novel concept of the task management. The concept is based on the application of CASE (Computer-Aided Software Engineering) technology and, instead of deploying “ready-to-use” task management products, takes advantage of the use of embedded GNU/Linux tools in processing files of text formats, which are the most common file formats used in scientific computing. In addition to the increased flexibility and enhanced performance, the application of this approach significantly reduces the operational costs as employment of computation operators and highly-skilled software engineers specializing in standard software products is no longer required because large projects on mathematical modeling of molecular – and nanosystems can now be managed by a single researcher or a small research group.

Keywords: Mathematical modeling; Nanosystems; Task management; High-performance computations; Grid-systems; Supercomputers; Computational environment.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

К. М. Назаренко (Московский государственный технологический университет «СТАНКИН») E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Л. Н. Кириллова (Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь)

Eng

K. M. Nazarenko (Moscow State University of Technology «STANKIN») E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
L. N. Kirillova (North Caucasian Federal University, Stavropol)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Generating Efficient Quantum Chemistry Codes for Novel Architectures / A. V. Titov et al. // Journal of Chemical Theory and Computation. 2012. V. 9, № 1. P. 213 –221.
2. NO2: Speeding up Parallel Processing of Massive Compute-Intensive Tasks / Y. Wu et al. // IEEE Transactions on Computers. 2014. V. 63, № 10. P. 2487 – 2499.
3. Грид-сервисы в вычислительной химии: достижения и перспективы / В. М. Волохов и др. // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2011. Т. 15, № 5. С. 161 – 169.
4. Ohno K., Esfarjani K., Kawazoe Y. Computational Materials Science: from ab Initio to Monte Carlo Methods. 2012. V. 129. Springer Science & Business Media.
5. Strong Light-Matter Interactions in Heterostructures of Atomically thin Films / L. Britnell et al. // Science. 2013. V. 340, № 6138. P. 1311 – 1314.
6. Computer Aided Software Engineering. Automated Software Engineering / Eds: H. A. Müller, R. J. Norman, J. Slonim // A Special Issur of Automated Software Engineering. 1996. V. 3, № 3–4. 209 p.
7. Nesmachnow S. Parallel Multiobjective Evolutionary Algorithms for Batch Scheduling in Heterogeneous Computing and Grid Systems // Computational Optimization and Applications. 2013. V. 55, № 2. P. 515 – 544.

Eng

1. Titov A. V. et al. (2012). Generating efficient quantum chemistry codes for novel architectures. Journal of Chemical Theory and Computation, 9(1), pp. 213-221. doi: 10.1021/ct300321a
2. Wu Y. et al. (2014). NO2: Speeding up parallel processing of massive compute-intensive tasks. IEEE Transactions on Computers, 63(10), pp. 2487-2499. doi: 10.1109/TC.2013.132
3. Volokhov V. M. et al. (2011). Grid services in computational chemistry: achievements and prospects. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta, 15(5), pp. 161-169.
4. Ohno K., Esfarjani K., Kawazoe Y. (2012). Computational materials science: from ab initio to Monte Carlo methods, V. 129. Springer Science & Business Media.
5. Britnell L. et al. (2013). Strong light-matter interactions in heterostructures of atomically thin films. Science, 340(6138), pp. 1311-1314.
6. Müller H. A., Norman R. J., Slonim J. (Eds.). (1996). Computer aided software engineering. Automated Software Engineering. A Special Issue of Automated Software Engineering, 3(3–4).
7. Nesmachnow S. (2013). Parallel multiobjective evolutionary algorithms for batch scheduling in heterogeneous computing and grid systems. Computational Optimization and Applications, 55(2), pp. 515-544. doi: 10.1007/s10589-012-9531-6

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

{jform=1,doi=10.14489/vkit.2016.03.pp.050-055}

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below:

{jform=2,doi=10.14489/vkit.2016.03.pp.050-055}