Программный комплекс совместного моделирования системы океан-лед-атмосфера-почва на массивно-параллельных компьютерах

Авторы

  • В.В. Калмыков
  • Р.А. Ибраев

Ключевые слова:

модели земной системы
массивно-параллельные приложения
параллельный ввод-вывод
большие задачи
каплер
MPI

Аннотация

Представлен Программный Комплекс Совместного Моделирования системы Океан-Лед-Атмосфера-Почва (ПКСМ-ОЛАП) на массивно-параллельных компьютерах. Приведен краткий обзор исторического развития технологий совместного моделирования и современного состояния данного направления. Описывается архитектура ПКСМ-ОЛАП. Ключевая часть ПКСМ-ОЛАП носит название каплер (от англ. сoupler) и предназначена для объединения компонентов в рамках единой MPI-программы. Основные задачи каплера заключаются в синхронизации работы компонентов совместной модели, обмене данными между моделями, интерполяции и работе с файловой системой. Проведено тестирование вычислительных характеристик совместной модели мировой океан-глобальная атмосфера под управлением ПКСМ-ОЛАП. Результаты тестов для ключевых функций каплера (обменов данными с параллельной интерполяцией и работы с файловой системой) позволяют говорить о высокой производительности каплера. Работа частично поддержана РФФИ (гранты 12–05–01155–а, 13–05–01141–а, 12–05–31317), проектом фундаментальных исследований Президиума РАН, грантом Министерства образования и науки по договору № 8344 (17/08/2012) и № 8328, стипендией Президента РФ для аспирантов № 136 (28/02/2013). Статья рекомендована к публикации Программным комитетом Международной научной конференции «Научный сервис в сети Интернет: все грани параллелизма» (http://agora.guru.ru/abrau2013).

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2013-10-23

Выпуск

Том 14 (2013): Выпуск 3.

Раздел

Раздел 2. Программирование

Авторы

В.В. Калмыков

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
факультет вычислительной математики и кибернетики
Ленинские горы, 119992, Москва
• аспирант

Р.А. Ибраев

Институт вычислительной математики имени Г.И. Марчука РАН (ИВМ РАН)
ул. Губкина, 8, 119333, Москва
• главный научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. Официальный сайт проекта, 2013 (https://code.zmaw.de/projects/cdo/).
  2. CESM1.1 User Guide, 2012 (http://www.cesm.ucar.edu/models/cesm1.1/cesm/doc/usersguide/book1.html).
  3. Collins N., Theurich G., DeLuca C., Suarez M., Trayanov A., Balaji V., Li P., Yang W., Hill C., da Silva A. Design and implementation of components in the Earth System Modeling Framework // Int. J. of High Performance Computing Applications. 2005. 19, N 3. 341-350.
  4. Официальный сайт проекта CORE2, 2013 // (http://data1.gfdl.noaa.gov/nomads/forms/mom4/COREv2/CIAF_v2.html).
  5. Craig A.P., Jacob R., Kauffman B.G. CPL6: The new extensible, high performance parallel coupler for the Community Climate System Model // Int. J. of High Performance Computing Applications. 2005. 19. 309-327.
  6. Craig A.P., Vertenstein M., Jacob R.L. A new flexible coupler for earth system modeling developed for CCSM4 and CESM1 // Int. J. of High Performance Computing Applications. 2012. 26, N 1. 31-42.
  7. Dennis J.M., Vertenstein M., Worley P.H. Computational performance of ultra-high-resolution capability in the Community Earth System Mode // Int. J. of High Performance Computing Applications. 2012. 26. 5-16.
  8. Dennis J.M., Edwards J., Loy R., Jacob R., Mirin A.A., Craig A.P., Vertenstein M. An application-level parallel I/O library for Earth system models // Int. J. of High Performance Computing Applications. 2012. 26. 43-53.
  9. Официальный сайт проекта (http://www.hdfgroup.org/HDF5/).
  10. Ibrayev R.A. Model of enclosed and semi-enclosed sea hydrodynamics // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2001. 16, N 4. 291-304.
  11. Jones P.W. A User’s Guide for SCRIP: A Spherical Coordinate Remapping and Interpolation Package. Los Alamos: Los Alamos National Laboratory, 1998.
  12. Larson J.W., Jacob R., Ong E. The model coupling toolkit: a new Fortran90 toolkit for building multiphysics parallel coupled models // Int. J. of High Performance Computing Applications. 2005. 19, N 3. 277-292.
  13. Официальный сайт, 2013 (http://parallel.ru/cluster/lomonosov.html).
  14. Официальный сайт проекта (http://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/).
  15. Официальный сайт проекта, 2013 (https://verc.enes.org/oasis).
  16. OASIS-MCT User’s Guide, 2013 (https://verc.enes.org/oasis/oasis-dedicated-user-support-1/documentation/oasis3-mct-user-guide).
  17. Tolstykh M.A. Variable resolution global semi-Lagrangian atmospheric model // Russian J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2003. 18, N 4. 347-361.
  18. Valcke S. The OASIS3 coupler: a European climate modelling community software // Geoscience Model Development. Discuss. 2012. 5. 2139-2178.
  19. Redler R., Valcke S., Ritzdorf H. OASIS4 - a coupling software for next generation Earth system modelling // Geoscience Model Development. 2010. 3. 87-104.
  20. Официальный сайт проекта, 2012 (http://trac.mcs.anl.gov/projects/parallel-netcdf).
  21. Официальный сайт проекта, 2013 (http://www.pyngl.ucar.edu/).
  22. Valcke S., Balaji V., Craig A., DeLuca C., Dunlap R., Ford R.W., Jacob R., Larson J., O’Kuinghttons R., Riley G.D., Vertenstein M. Coupling technologies for Earth system modelling // Geoscience Model Development. 2012. 5. 1589-1596.
  23. World Modelling Summit for Climate Prediction. Report of the Workshop held in Reading. UK. WCRP-131, WMO/TD-1468. 2008.
  24. Володин Е.М., Дианский Н.А. Моделирование изменений климата в XX-XXII столетиях с помощью совместной модели общей циркуляции атмосферы и океана // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. 42, № 3. 291-306.
  25. Володин Е.М., Гусев А.В., Дианский Н.А. Воспроизведение современного климата с помощью совместной модели общей циркуляции атмосферы и океана INMCM4.0 // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2010. 46, № 4. 448-466.
  26. Ибраев Р.А., Калмыков В.В., Ушаков К.В., Хабеев Р.Н. Вихреразрешающая 1/10^circ модель Мирового океана // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2011. 25, № 2. 30-44.
  27. Толстых М.А., Ибраев Р.А., Володин Е.М., Ушаков К.В., Калмыков В.В., Шляева А.В., Мизяк В.Г., Хабеев Р.Н.