[發(fā)明專利]SIESTA的計(jì)算任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310643587.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103677818A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李斌;馬少杰;曹振南;楊亮;何滄平;田相桂;姜金良;范娟;沈杰;易成;苗春寶;趙明坤;陸川;曹征
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曙光信息產(chǎn)業(yè)（北京）有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/44
• 分類號(hào): G06F9/44;G06F9/45
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，并且特別地，涉及一種SIESTA的計(jì)算任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法和裝置。

背景技術(shù)

SIESTA(Spanish?Initiative?for?Electronic?Simulations?with?Thousands?of?Atoms)是一個(gè)用于分子和固體的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算和分子動(dòng)力學(xué)模擬的科學(xué)計(jì)算軟件，SIESTA使用標(biāo)準(zhǔn)的自恰（Kohn-Sham）密度泛函方法，計(jì)算使用完全非局域形式(Kleinman-Bylander)的標(biāo)準(zhǔn)守恒贗勢(shì)，基組選用局域原子軌道的線性組合(LCAO)，程序源碼用Fortran90編寫，可以編譯為串行和MPI并行模式。

該軟件在固體化學(xué)、固體物理和材料科學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，可利用較少的計(jì)算資源模擬規(guī)模較大的體系，采用線性標(biāo)度算法可以處理多達(dá)數(shù)千個(gè)原子的研究體系。

在傳統(tǒng)的高性能計(jì)算集群環(huán)境中，用戶要運(yùn)行SIESTA計(jì)算程序通常需要使用遠(yuǎn)程字符終端在命令行環(huán)境下執(zhí)行一系列操作，一般有以下幾個(gè)流程：

準(zhǔn)備好SIESTA計(jì)算程序的可執(zhí)行文件、輸入文件、數(shù)據(jù)文件等。這些文件通常需要放置在集群的全局共享存儲(chǔ)中，用戶一般使用FTP、SFTP等工具向集群上傳這些文件，在大多數(shù)情況下，用戶還需要用文本編輯工具對(duì)輸入文件等進(jìn)行編輯修改。

確定運(yùn)行需要計(jì)算的SIESTA算例需要的進(jìn)程數(shù)，以及在哪些節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，將這些信息通過(guò)命令行參數(shù)的方式傳遞給MPI的進(jìn)程啟動(dòng)器，如mpirun、mpiexec等。通過(guò)MPI的進(jìn)程啟動(dòng)器啟動(dòng)運(yùn)行SIESTA計(jì)算程序。

程序運(yùn)行完成后，查看計(jì)算結(jié)果，或使用FTP、SFTP等工具下載結(jié)果文件到用戶本地終端，再通過(guò)分析軟件分析結(jié)果。

以上是直接運(yùn)行SIESTA計(jì)算程序的主要流程，實(shí)際情況下，用戶在高性能計(jì)算集群上提交并行計(jì)算任務(wù)，需要統(tǒng)一使用作業(yè)調(diào)度軟件提供的接口，用戶通常還需要再編寫一個(gè)作業(yè)調(diào)度腳本，在腳本中申請(qǐng)計(jì)算資源，通過(guò)這個(gè)腳本提交并行計(jì)算任務(wù)，由作業(yè)調(diào)度軟件來(lái)處理任務(wù)排隊(duì)、分配資源、發(fā)起并行程序。

上面介紹了在傳統(tǒng)的高性能計(jì)算集群環(huán)境中，用戶運(yùn)行SIESTA計(jì)算程序的基本流程，這些流程通常需要在遠(yuǎn)程字符終端下，通過(guò)命令行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于非骨灰級(jí)的廣大普通用戶來(lái)說(shuō)，操作難度大，執(zhí)行效率低，出錯(cuò)概率大。

傳統(tǒng)執(zhí)行方式的弊端主要表現(xiàn)在：

使用難度非常大。想要順利提交一個(gè)SIESTA計(jì)算任務(wù)，用戶往往需要非常熟悉很多與其專業(yè)背景無(wú)關(guān)的很多知識(shí)和工具，比如Linux操作系統(tǒng)基本操作、Shell腳本語(yǔ)言、常用的文本編輯和字符處理工具、MPI環(huán)境的調(diào)用、作業(yè)調(diào)度軟件的使用等等，這些知識(shí)或工具的學(xué)習(xí)曲線非常陡，熟練掌握常常需要花費(fèi)若干年的時(shí)間，這樣的使用代價(jià)對(duì)廣大普通用戶來(lái)說(shuō)是非常巨大的。

執(zhí)行效率低。想要順利提交一個(gè)SIESTA計(jì)算任務(wù)，需要執(zhí)行多個(gè)流程，需要使用一些專業(yè)工具，需要在命令行環(huán)境執(zhí)行復(fù)雜繁瑣的操作，從而導(dǎo)致并行計(jì)算任務(wù)的提交費(fèi)時(shí)費(fèi)力，執(zhí)行效率低下。

出錯(cuò)概率大。對(duì)于大部分普通用戶來(lái)說(shuō)，在命令行環(huán)境執(zhí)行復(fù)雜繁瑣的操作，出現(xiàn)人為操作失誤的概率很大。特別是對(duì)于操作流程不熟悉的用戶，在執(zhí)行的各個(gè)環(huán)節(jié)均容易遇到問(wèn)題。

另外，對(duì)于高性能計(jì)算集群的管理員來(lái)說(shuō)，對(duì)普通用戶開(kāi)放命令行終端，也存在安全性的風(fēng)險(xiǎn)。用戶的誤操作可能會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，黑客也有可能趁虛而入。

在現(xiàn)有技術(shù)中，雖然存在一些商業(yè)計(jì)算軟件提供自己的并行計(jì)算任務(wù)通過(guò)圖形化提交界面進(jìn)行指令提交，但都是針對(duì)個(gè)別軟件，沒(méi)有普適性，并且，還需要專門的客戶端軟件配合完成，與作業(yè)調(diào)度軟件的結(jié)合無(wú)法實(shí)現(xiàn)或存在不同程度的問(wèn)題。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中用戶運(yùn)行SIESTA計(jì)算程序時(shí)需要在遠(yuǎn)程字符終端下通過(guò)命令行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作難度大，執(zhí)行效率低，出錯(cuò)概率大的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中用戶運(yùn)行SIESTA計(jì)算程序時(shí)需要在遠(yuǎn)程字符終端下通過(guò)命令行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作難度大，執(zhí)行效率低，出錯(cuò)概率大的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種SIESTA的計(jì)算任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法和裝置，能夠使用戶無(wú)需通過(guò)命令行的方式，只通過(guò)簡(jiǎn)單的操作輸入計(jì)算指令，就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)算過(guò)程。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種SIESTA的計(jì)算任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法，該實(shí)現(xiàn)方法包括：

獲取用戶輸入的計(jì)算指令；

對(duì)計(jì)算指令進(jìn)行解析，確定計(jì)算的類型以及計(jì)算指令中包含的計(jì)算參數(shù)；