BOINC: Hochleistungsrechnen mit Berkeley Open Infrastructure for Network Computing
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| Format: | Buch |
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Berlin
Springer Vieweg
2012
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INHALTSVERZEICHNIS
TEIL I GRUNDLAGEN 1 CLUSTERTECHNOLOGIEN 3
1.1 GESCHICHTE 4
1.2 INFRASTRUKTUR 7
1.3 VARIANTEN 8
1.3.1 HIGH-PERFORMANCE-COMPUTING 8
1.3.2 GRID-COMPUTING 12
1.3.3 CLOUD-COMPUTING 15
2 BOINC IST PUBLIC-RESOURCE COMPUTING 17
2.1 ANFORDERUNGEN 17
2.2 WAS IST UMSETZBAR? 18
2.3 EINSATZBEREICHE 19
2.4 FORSCHERGRUPPEN UND IHRE ERFOLGE 20
2.4.1 SETI@HOME: SIND WIR ALLEIN IM ALL? 20
2.4.2 EINSTEIN@HOME: WELTRAUMFORSCHUNG 21
2.4.3 VISU@LGRID: MODEL-DRIVEN-ENGINEERING 22
2.4.4 DEM DIEB AUF DER SPUR 22
TEIL II TECHNIK
3 BERKELEY OPEN INFRASTRUCTURE FOR NETWORK COMPUTING 27
3.1 EINFUEHRUNG IN BOINC 27
3.2 AUFGABEN DES BOINC-SERVERS 28
3.3 AUFGABEN DES BOINC-CLIENTS 29
3.4 PERFORMANCEBEWERTUNG, CREDIT-BERECHNUNG 32
3.5 VERWENDUNG DES BOINC-MANAGERS - 33
IX
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IMAGE 2
X INHALTSVERZEICHNIS
4 ARCHITEKTUR DES BOINC-SYSTEMS . 35
4.1 ARCHITEKTUR UND PRINZIPIEN 35
4.1.1 PROJEKT-UND SERVERSEITE VON BOINC 35
4.1.2 AUFGABEN EINES BOINC-PROJEKTSERVERS 38
4.2 KOMPONENTEN DER SERVERSEITE VON BOINC 41
4.2.1 VERARBEITUNGSSCHRITTE EINES BOINC-PROJEKTES 41
4.2.2 FEEDER 43
4.2.3 TRANSITIONER 43
4.2.4 VALIDATOR 46
4.2.5 ASSIMILIERER 47
4.2.6 FILE DELETER 49
4.2.7 SCHEDULER 49
4.2.8 WEBSEITE 49
4.3 BOINC-KOMPONENTEN DER CLIENTSEITE 50
4.3.1 BOINC-CLIENT 50
4.3.2 SLOT-SYSTEM 54
4.3.3 BOINC-MANAGER 60
5 SERVERINSTALLATION 65
5.1 BOINC-PROJEKTE 65
5.2 AUSGANGSPUNKT FUER EINE BOINC-SERVER-INSTALLATION 66
5.2.1 TESTUMGEBUNG MIT VIRTUALBOX 66
5.2.2 KICKSTART-INSTALLATION EINES UBUNTU-SERVERS 67
5.3 SOFTWARE- UND BIBLIOTHEKSABHAENGIGKEITEN 69
5.4 BOINC-QUELLEN HERUNTERLADEN UND KOMPILIEREN 72
5.5 STRUKTUR DER BOINC-QUELLEN 73
5.6 EIN ERSTES PROJEKT ERSTELLEN 75
5.6.1 INSTALLATIONSSKRIPT AUSFUEHREN 76
5.6.2 EINE ERSTE WISSENSCHAFTLICHE APPLIKATION HINZUFUEGEN 82 5.7
DATENBANK - DAS GEDAECHTNIS EINES BOINC-PROJEKTES 97
5.7.1 STRUKTUR DER DATENBANK 98
5.8 BOINC IN EINEM CLUSTER INSTALLIEREN 100
6 SERVERADMINISTRATION 103
6.1 STATUS DER SERVERKOMPONENTEN ERMITTELN UND DEUTEN 103
6.2 INFORMATIONEN UEBER DIE WISSENSCHAFTLICHEN APPLIKATIONEN 103 6.3
ADMINISTRATIONSWEBSEITE 104
6.3.1 BEREICHE DER ADMINISTRATIONSWEBSEITE 104
6.3.2 INFORMATIONEN MIT REGULAEREN AUSDRUECKEN ABFRAGEN 106
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS XI
TEIL III BOINC
7 PROGRAMMIERGRUNDLAGEN 111
7.1 VORAUSSETZUNGEN 111
7.2 ALLGEMEINE TERMINOLOGIEN UND QUALITAETSSICHERUNG 112
7.2.1 RUECKGABEWERTE IM BOINC-FRAMEWORK 112
7.2.2 NAMENSGEBUNG VON FUNKTIONEN UND KONSTANTEN 113 7.3 PROGRAMMIERUNG
EINER WISSENSCHAFTLICHEN APPLIKATION 114 7.3.1 PROGRAMMIERRAHMEN 114
7.3.2 WISSENSCHAFTLICHE APPLIKATIONEN INITIALISIEREN 116 7.3.3 BEENDEN
EINER WISSENSCHAFTLICHEN APPLIKATION 121 7.3.4 KOMMUNIKATION ZUM
BOINC-CLIENT MOEGLICH? 122 7.3.5 SLOT-MECHANISMUS: VIRTUELLE DATEINAMEN
123
7.3.6 DATEIOPERATIONEN 124
7.3.7 DATEIEN SPERREN - SPERRUNG ERSTELLEN UND AUFHEBEN 133 7.3.8
DATEIEN MIT XML-BAUM ERSTELLEN UND VERARBEITEN 134 7.3.9
BERECHNUNGSFORTSCHRITT 139
7.3.10 ATOMARE BEREICHE UND FUNKTIONEN 141
7.3.11 FLEXIBLE ARBEITSZEITEN 142
7.3.12 PRUEFUNG DER NETZWERKVERBINDUNG 144
7.3.13 STATUSMELDUNGEN UND INFORMATIONSAUSTAUSCH 145 7.3.14
KOMMUNIKATION ZWISCHEN ANWENDUNGEN 146
7.4 MEHRKERNPROZESSOREN FUER BERECHNUNGEN NUTZEN 149
7.4.1 INITIALISIERUNG 149
7.4.2 PROZESSE VERWALTEN UND STEUERN 150
7.5 GRAFIKKARTENPROZESSOR FUER BERECHNUNGEN NUTZEN 152
7.5.1 GPU-ENTWICKLUNGSUMGEBUNG: CUDA 152
7.5.2 BOINC MIT GPUS INITIALISIEREN 155
7.5.3 MEHR RECHENKRAFT NUTZEN 155
7.5.4 CUDA-APPLIKATION KOMPILIEREN 159
8 DIE WELT IST BUNT - AUCH BOINC! 161
8.1 EIN WENIG OPENGL 161
8.1.1 OPENGL-BIBLIOTHEKEN FUER LINUX 161
8.1.2 OPENGL-BIBLIOTHEKEN FUER WINDOWS 162
8.1.3 OPENGL-BIBLIOTHEKEN FUER MACOS X 162
8.2 BOINC-GRAFIKSCHNITTSTELLE 162
8.2.1 FUNKTIONEN DER BOINC-GRAFIKSCHNITTSTELLE 163
8.3 HILFEFUNKTIONEN FUER DEN OPENGL-UMGANG 168
8.3.1 HLS/RGB-KONVERTIERUNGEN 169
8.3.2 TEXT IN DER GRAFIKSZENE 169
8.3.3 OPENGL-HELFER: PROGRESSBAR, PANELS, STAERFIELD 171 8.4 ENTWICKLUNG
EINES BILDSCHIRMSCHONERS 172
8.4.1 BEWEGUNGEN IN DER OPENGL-SZENE 173
IMAGE 4
X UE INHALTSVERZEICHNIS
9 DER BOINC-SERVER ALS SCHALTZENTRALE 1 77
9.1 SICHERHEITSASPEKTE UND AUTHENTIFIZIERUNG 177
9.2 ARBEITSPAKETE 178
9.2.1 SKRIPT ZUR ERSTELLUNG VON ARBEITSPAKETEN 178
9.2.2 ERSTELLUNG VON ARBEITSPAKETEN 180
9.2.3 ARBEITSPAKETE AUS DER FERNE ERSTELLEN 188
9.3 INDIVIDUELLE DAEMONEN IMPLEMENTIEREN 192
9.3.1 VALIDIERER - PRUEFUNG DER ERGEBNISSE 192
9.3.2 ASSIMILIERER - ERGEBNISSE ABSPEICHERN 199
9.4 TRICKLE-MESSAGES: EINE ASYNCHRONE KOMMUNIKATION 202
9.4.1 AKTIVIEREN VON TRICKLE-MESSAGES 203
9.4.2 KOMMUNIKATIONSPROTOKOLL VON TRICKLE-MESSAGES 204 9.4.3 SEQUENZ
EINER TRICKLE-MESSAGE 205
9.4.4 BOINC-KOMPONENTEN FUER TRICKLE-MESSAGES 207
9.5 ERWEITERTE BOINC-MODIFIKATIONEN ERSTELLEN 216
9.5.1 DATENBANK: DAS HIRN EINES BOINC-PROJEKTS 216
10 DEBUGGING INNERHALB DES BOINC-FRAMEWORKS 225
10.1 DIAGNOSEOPTIONEN FUER WISSENSCHAFTLICHE APPLIKATIONEN 225 10.2
PROTOKOLLIERUNGSDATEIEN 227
10.2.1 PROTOKOLLIERUNGSFUNKTIONEN 227
10.2.2 FORMAT DER PROTOKOLLIERUNGSDATEIEN 228
TEIL IV PRAXIS
11 KREISZAHL@HOME: MONTE-CARLO-ALGORITHMUS FUER DIE KREISZAHL N 233 11.1
WISSENSCHAFTLICHE APPLIKATION 233
11.1.1 AUFBAU UND PROGRAMMLOGIK 234
11.1.2 VERBESSERUNGEN ERREICHEN 240
11.1.3 EINGABEPARAMETER UND ERGEBNISDATEI 243
11.1.4 KOMPILIEREN 244
11.1.5 EINE ERSTE AUSFUEHRUNG 246
11.2 PROJEKTEINSTELLUNGEN 247
11.2.1 KONFIGURATION UND ANWENDUNG HINZUFUEGEN 248
11.2.2 EINGABE-/ERGEBNISSCHABLONEN 248
11.2.3 ARBEITSPAKETE ERSTELLEN 250
11.2.4 VALIDIERUNG - PRUEFUNG DER ERGEBNISSE 254
11.2.5 ASSIMILATION - ERGEBNISSE ABSPEICHERN 258
11.3 ARBEITSPAKETE VERTEILEN UND RECHNEN LASSEN 267
11.4 VISUALISIERUNG DER ERGEBNISSE 269
11.4.1 ERGEBNISSE AUFARBEITEN 269
11.4.2 ERGEBNISSE DEUTEN UND VERSTEHEN 271
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS XIII
12 FILMSEQUENZEN BEARBEITEN 273
12.1 WISSENSCHAFTLICHE APPLIKATION 273
12.1.1 GLOSSAR FUER LMBOINC 274
12.1.2 AUFBAU UND PROGRAMMLOGIK 275
12.1.3 EINGABEPARAMETER UND ERGEBNISDATEI 283
12.1.4 EINE ERSTE AUSFUEHRUNG 284
12.2 PROJEKTEINSTELLUNGEN 286
12.2.1 KONFIGURATION UND ANWENDUNG HINZUFUEGEN 289
12.2.2 TEMPLATESERSTELLEN 290
12.2.3 ARBEITSPAKETE ERSTELLEN 292
12.3 ARBEITSPAKETE VERTEILEN UND RECHNEN LASSEN 294
12.4 ERGEBNISVERARBEITUNG 294
12.4.1 VALIDIERUNG - PRUEFUNG DER ERGEBNISSE 296
12.4.2 ASSIMILATION - ERGEBNISSE ABSPEICHERN 297
13 VERWENDUNG VON ISV-APPLIKATIONEN 299
13.1 WISSENSCHAFTLICHE APPLIKATION 299
13.1.1 PROBLEMANSATZ 300
13.1.2 AUFBAU UND PROGRAMMLOGIK 301
13.1.3 BESCHREIBUNG DER VERWENDETEN 1SV-APPLIKATION 302 13.2
BOINC-WRAPPER 303
13.2.1 LAUFZEITVERHALTEN 303
13.2.2 MOEGLICHKEITEN EINES TASKS 304
13.3 PROJEKTEINSTELLUNGEN 305
13.3.1 KONFIGURATION UND ANWENDUNG HINZUFUEGEN 305
13.3.2 CINOLAS JOB.XML 308
13.3.3 TEMPLATESERSTELLEN 309
13.4 ARBEITSPAKETE 311
13.4.1 ARBEITSPAKETE ERSTELLEN 311
13.4.2 ARBEITSPAKETE MIT RBOINC ERSTELLEN 312
13.5 ERGEBNISVERARBEITUNG 314
13.5.1 VALIDIERUNG - PRUEFUNG DER ERGEBNISSE 314
13.5.2 ASSIMILATION - ERGEBNISSE ABSPEICHERN 314
14 COMSOLGRID: COMSOL MULTIPHYSICS UND BOINC 315
14.1 GRUNDIDEE 316
14.2 ANFORDERUNGEN AN COMSOLGRID 317
14.3 COMSOLGRIDSTARTER 318
14.3.1 PROZESSKONTROLLE 318
14.3.2 START- UND SIMULATIONSPARAMETER 322
14.3.3 PROZESSFORTSCHRITT 324
14.4 BOINC-MANAGER MODIFIKATIONEN : 325
14.5 ARBEITSPAKETE 326
14.5.1 ERSTELLUNG VON ARBEITSPAKETEN 326
14.5.2 DEFINITION DER PARAMETERSTUDIEN WERTE 328
IMAGE 6
X I V
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
14.6 ERGEBNISVERARBEITUNG 329
14.6.1 VALIDIERER FUER COMSOLGRID 329
14.6.2 ASSIMILIERER FUER COMSOLGRID 329
TEIL V ANHANG
15 BOINC 333
15.1 FEHLERNUMMERN UND FEHLERMELDUNGEN 333
15.2 LAUFZEITFEHLER 334
15.2.1 STATE FILE ERROR: MISSING FILE 334
15.2.2 OPENGL-FEHLER 334
15.3 KONFIGURATIONSDATEIEN 335
15.3.1 PLATTFORMEN 335
15.3.2 PROJEKTEINSTELLUNGEN IN DER CONFIG.XML 335
15.3.3 EINGABE-/ERGEBNISSCHABLONEN FUER ARBEITSPAKETE 345
16 LIZENZEN : 349
16.1 GNU FREE DOCUMENTATION LICENSE 349
16.2 SGI FREE SOFTWARE LICENSE B 355
LITERATURVERZEICHNIS 357
SACHVERZEICHNIS 365
Hochleistungsrechnen mit Berkeley
Open
Infrastructure for
Network Computing
Mit BOINC können hochskalierbare, komplexe und rechenintensive Probleme im Sinne des Public
Resource
Computing (PRC) Prinzips gelöst werden. Freiwillige melden sich bei einem BOINC-Projekt an
und
stellen ihre
Rechner ressou rcen 2U
r
Verfügung. BOINC unterstützt alle gängigen Betriebssysteme - und auch allejixoten .
Dies hat seinen Preis. Die Installation, Konfiguration und Wartung eines BOiNC-Projekts ist aufwendig,
kompliziert und sehr fehleranfällig, In vierleilen (Grundlagen, Technik, BOINC, Praxis) stellt der Autor die
einzelnen Entwicklungsschritte dar, so
dass
erfolgreich ein voll funktionsfähiges BOINC-Projekt erstellt und
effizient gewartet werden kann. Es wird besonders auf die verschiedenen Implementierungsmöglichkeiten
Wert gelegt, um eine heterogene Umgebung - auf Anwenderseite - für die Lösung der Probleme nutzen zu
können! Reale Praxisbeispiele runden das Buch ab.
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