Utilisation du Cluster (et GridEngine) au Centre Blaise Pascal

• pour se connecter sur la passerelle de cluster :

  ssh <login>@lethe.cbp.ens-lyon.fr

• pour connaître les noeuds disponibles : qhost
• pour connaître l'état des tâches : qstat
• pour connaître la listes des queues : qconf -sql
• pour lancer une tâche définie par le script GridEngine MyJob.qsub : qsub MyJob.qsub

Le Centre Blaise Pascal dispose de plateaux techniques, notamment des noeuds de clusters, destinés :

• à l'initiation au calcul scientifique, notamment MPI, OpenMP, CUDA OpenCL
• au développement d'applications dans le domaine du calcul scientifique
• à l'intégration de démonstrateurs agrégeant des technologies matures dans un ensemble original
• au passage de l'expérience scientifique (“la paillasse”) à la technologie de production (“le génie des procédés”
• à l'exploration de “domaine de vol” des applications scientifiques (paramètres de parallélisation, audit de code)
• à la réalisation de prototypes pour la mise en place de nouveaux services informatiques

Le Centre Blaise Pascal n'a pas vocation à voir ses infrastructures utilisées :

• pour de longs calculs de production (de l'ordre de la semaine)
• pour des calculs sur de très grands nombres de coeurs (de l'ordre du millier)

Pour ces deux exigences, le PSMN dispose d'une infrastructure de production.

Les équipements mis à disposition derrière le soumissionneur GridEngine se composent de 166 noeuds dans 8 groupes différents pour un total de 1416 coeurs et 6016 Go de RAM.

Sur les 52 noeuds R410 arrivés entre le printemps 2014 et l'automne 2015, tous sont disponibles via le gestionnaire GridEngine.

Ces clusters partagent exactement la même image de système, Sidus (pour Single Instance Distributing Universal System), un système complet Debian intégrant tous les paquets scientifiques ainsi que de nombreux paquets de développement.

L'accès aux clusters se fait via la passerelle lethe.cbp.ens-lyon.fr, par le protocole SSH :

ssh -X <login>@lethe.cbp.ens-lyon.fr

ou via x2go sur la même adresse. Il est donc préalablement nécessaire d'installer sur sa machine un client SSH ou x2go pour accéder à la passerelle.

En outre, cette passerelle n'est accessible que de l'intérieur de l'ENS : il est nécessaire de passer par la passerelle de l'ENS ssh.ens-lyon.fr ou par le Virtual Private Network par OpenVPN pour y accéder.

Notons que l'outil x2go permet de paramétrer directement la passerelle ssh.ens-lyon.fr et d'obtenir directement le bureau graphique.

Sur la passerelle lethe, chaque utilisateur dispose de 4 espaces utilisateurs :

• un local dans /home/<login>
• un général dans /cbp/<login>
• un rapide dans /scratch
• un projet dans /projects

Le second, /cbp/<login>/ correspond à l'espace utilisateur de ressources informatiques du CBP lorsqu'il se connecte :

• aux 28 stations de travail de la salle libre service
• à la station graphique 3D de la petite salle de réunion
• aux machines à la demande SIDUS (Single Instance Distributing Universal System)
• aux serveurs d'intégration, de compilation, de tests
  • sous différentes architectures matérielles : x86_64, AMD64, ARM, (PowerPC, Sparc)
  • sous différents systèmes 32 bits ou 64 bits
  • sous différentes distributions Debian : Lenny, Squeeze, Wheezy, Jessie et Sid

• Création d'une clé publique par ssh-keygen -t rsa dans mot de passe
• Pression 2 fois sur la touche <Entrée> pour entrer un mot de passe vide
• La commande précédente présente une sortie comparable à la suivante :

  Generating public/private rsa key pair.
  Enter file in which to save the key (/home/<MonLogin>/.ssh/id_rsa): 
  Enter passphrase (empty for no passphrase): 
  Enter same passphrase again: 
  Your identification has been saved in /home/<MonLogin>/.ssh/id_rsa.
  Your public key has been saved in /home/<MonLogin>/.ssh/id_rsa.pub.
  The key fingerprint is:
  9b:96:69:95:29:0e:0e:ff:a8:77:ce:ca:c5:3b:92:55 <MonLogin>@lethe
  The key's randomart image is:
  +---[RSA 2048]----+
  |                 |
  | . .             |
  |. . .            |
  |.    .E    o     |
  |. . o.. S +      |
  | . =.o o B       |
  |   o* . O        |
  |  o+.. o         |
  |  ....           |
  +-----------------+

• Copie de la clé publique comme clé d'autorisation de connexion sans mot de passe :

   cd $HOME/.ssh
  cp id_rsa.pub authorized_keys

• Test de connexion locale :

  ssh lethe

L'utilisation de GridEngine permet de :

• connaître les ressources disponibles : commande qhost et ses options
• connaître l'état des calculs en cours : commande qstat et ses options
• lancer un calcul autonome (sous forme de batch) : commande qsub et ses options

La commande qhost permet de connaître l'état des noeuds gérés par le gestionnaire de tâches. Chaque ressource représente un coeur. Il existe donc plus entrées par noeud.

La commande fournit en sortie :

HOSTNAME                ARCH         NCPU  LOAD  MEMTOT  MEMUSE  SWAPTO  SWAPUS
-------------------------------------------------------------------------------
global                  -               -     -       -       -       -       -
c6100gpu-1.cluster.zone lx26-amd64     24     -   47.3G       -     0.0       -
... <snip><snip>
c6100gpu-4.cluster.zone lx26-amd64     24     -   47.3G       -     0.0       -
lethe.cluster.zone      lx26-amd64      4  0.31   15.7G    3.0G   17.2G    2.9M
r410node1.cluster.zone  lx26-amd64     16     -   23.6G       -     0.0       -
... <snip><snip>
r410node9.cluster.zone  lx26-amd64     16  0.01   23.6G  303.9M     0.0     0.0
x41z1.cluster.zone      lx26-amd64      8     -   31.5G       -     0.0       -
... <snip><snip>
x41z9.cluster.zone      lx26-amd64      8  2.16   13.7G  286.5M     0.0     0.0

Par exemple, la commande qhost x41z7.cluster.zone pour examiner les ressources offertes par le noeud x41z7 sort :

HOSTNAME                ARCH         NCPU  LOAD  MEMTOT  MEMUSE  SWAPTO  SWAPUS
-------------------------------------------------------------------------------
global                  -               -     -       -       -       -       -
x41z7.cluster.zone      lx26-amd64      8  0.05   31.5G  342.7M     0.0     0.0

Donc, le noeud x41z7 offre 8 CPU et une mémoire vive de 31.5 Go.

Pour lister toutes les grappes de calcul, on applique la commande qconf -shgrpl :

@c6100
@r410
@x41z

Pour lister les noeuds de la grappe x41z, on applique la commande qconf -shgrp @x41z :

group_name @x41z
hostlist x41z1.cluster.zone x41z10.cluster.zone x41z11.cluster.zone \
         x41z12.cluster.zone x41z13.cluster.zone x41z14.cluster.zone \
         x41z15.cluster.zone x41z16.cluster.zone x41z2.cluster.zone \
         x41z3.cluster.zone x41z4.cluster.zone x41z5.cluster.zone \
         x41z6.cluster.zone x41z7.cluster.zone x41z8.cluster.zone \
         x41z9.cluster.zone

Pour lister toutes les queues, on applique la commande qconf -sql :

c6100
r410
x41z

Pour lister toutes les queues, on applique la commande qconf -sq x41z :

qname                 x41z
hostlist              @x41z
seq_no                0
load_thresholds       np_load_avg=1.75
suspend_thresholds    NONE
nsuspend              1
suspend_interval      00:05:00
priority              0
min_cpu_interval      00:05:00
processors            UNDEFINED
qtype                 BATCH INTERACTIVE
ckpt_list             NONE
pe_list               sequential x41zhybrid
rerun                 FALSE
slots                 8
tmpdir                /tmp
shell                 /bin/bash
prolog                NONE
epilog                NONE
shell_start_mode      posix_compliant
starter_method        NONE
suspend_method        NONE
resume_method         NONE
terminate_method      NONE
notify                00:00:60
owner_list            NONE
user_lists            NONE
xuser_lists           NONE
subordinate_list      NONE
complex_values        NONE
projects              NONE
xprojects             NONE
calendar              NONE
initial_state         default
s_rt                  INFINITY
h_rt                  INFINITY
s_cpu                 INFINITY
h_cpu                 INFINITY
s_fsize               INFINITY
h_fsize               INFINITY
s_data                INFINITY
h_data                INFINITY
s_stack               INFINITY
h_stack               INFINITY
s_core                INFINITY
h_core                INFINITY
s_rss                 INFINITY
h_rss                 INFINITY
s_vmem                INFINITY
h_vmem                INFINITY

Pour lister toutes les queues, on applique la commande qconf -spl :

r410hybrid
sequential
x41zhybrid

Pour lister toutes les queues, on applique la commande qconf -sp x41zhybrid :

pe_name            x41zhybrid
slots              128
user_lists         NONE
xuser_lists        NONE
start_proc_args    /bin/true
stop_proc_args     /bin/true
allocation_rule    8
control_slaves     TRUE
job_is_first_task  TRUE
urgency_slots      min
accounting_summary TRUE

qstat

Pour connaître toutes les informations sur la tâche 9, par exemple, qstat -j 9

On voit ainsi que la tâche a commencé le 5 février 2013 à 15h51 pour se terminer à 15h58 et qu'elle s'est exécutée sur 4 noeuds x41z.

Il est possible de lancer un batch en précisant les paramètres (queue, environnement parallèle, etc) mais il est nécessaire de toutes façons de créer un script shell.

Autant créer un script de lancement GridEngine lequel sera utilisé pour déclarer tout d'un bloc.

Le propre d'un programme séquentiel est qu'il ne peut pas se distribuer sur plusieurs noeuds.

Nous voulons exécuter le programme MPI MyJob sur 1 seul coeur, sur la queue des x41z.

Nous voulons que le nom de fichiers de de sortie soit préfixés de MyJob.

Le lancement de batch se fait par :

qsub MyJob.qsub

Le script de batch MyJob.qsub est le suivant :

# Nom du programme pour les sorties (sortie standard et sortie erreur Posix)
#$ -N MyJob
# Nom de la queue (ici, la queue des x41z)
#$ -q x41z
# Messages a expedier : il est expedie lorsqu'il demarre, termine ou avorte
#$ -m bea
# specify your email address
#$ -M <prenom>.<nom>@ens-lyon.fr
#$ -cwd
#$ -V
# Lancement du programme
/usr/bin/time ./MyJob
exit 0

Nous voulons exécuter le programme MPI MyJob sur 32 coeurs sur la queue des x41z.

Nous voulons que le nom de fichiers de de sortie soit préfixés de MyJob.

Nous créons le script suivant sous le nom (très original) de MyJob.qsub :

# Nom du programme pour les sorties (sortie standard et sortie erreur Posix)
#$ -N MyJob
# Nom de la queue (ici, la queue des x41z)
#$ -q x41z
# Nom de l'environnement parallèle avec le nombre de slots : x41zhybrid avec 32 ressources
#$ -pe x41zhybrid 32
# Messages a expedier : il est expedie lorsqu'il demarre, termine ou avorte
#$ -m bea
# Adresse electronique d'expedition
#$ -M <prenom>.<nom>@ens-lyon.fr
#$ -cwd
#$ -V
/usr/bin/time mpirun.openmpi -np 32 -mca btl self,openib,sm ./MyJob
exit 0

Le programme se lance en utilisant la commande de soumission qsub ./MyJob.qsub.

La commande d'examen des tâches en cours qstat permet ensuite de savoir que le job a bien été pris en compte.

Dans le fichier de batch (celui qui définit les commandes à exécuter avec la queue, l'environnement, etc…) apparait le paramètre préfixé de -N. Ce paramètre est très utile parce que, comme le précise les exemples ci-dessus, les sorties POSIX stdout et stderr sont sauvegardées dans ces fichiers.

Ainsi, en exécutant l'exemple ci-dessus, si son numéro de job était le 528491, les fichiers de sortie seraient les suivants :

• MyJob.o528491 pour la sortie standard stdout, l'ensemble des messages du terminal
• MyJob.e528491 pour l'erreur standard stderr, l'ensemble des messages en erreur du terminal

En fouillant dans ces fichiers, il est possible de voir l'évolution de l'exécution de son job et ses erreurs au besoin.