CALMIP : Calcul en Midi-Pyrénées Premiers résultats scientifiques avec le nouveau supercalculateur de CALMIP

1. CALMIP : Calcul en Midi-Pyrénées Premiers résultats scientifiques avec le nouveau supercalculateur de CALMIP Pierrette BARBARESCO (UPS) Responsable Système CALMIP Boris DINTRANS (CNRS) Responsable Scientifique CALMIP Alain MILON (VP CS UPS) Président du Comité d'Orientation CALMIP Nicolas RENON (UPS) Responsable Calcul Scientifique CALMIP

2. Le Groupement Scientifique CALMIP : Historique • Fondé en 1994 par 17 Laboratoires de Recherche Publics en Région Midi-Pyrénées et soutien des 5 établissements interuniversitaires de l'époque via le CICT • Aujourd'hui : 5+1 établissements universitaires toulousains = PRES • Université Paul Sabatier (Toulouse 3) • Institut National Polytechnique de Toulouse (INPT) • Institut National des Sciences Appliquées (INSA) • Université des Sciences Sociales (Toulouse 1) • Université du Mirail, Lettres, Langues et Arts (Toulouse 2) • Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (Supaero + ENSICA) • Missions CALMIP : • Promotion du calcul scientifique haute performance • Formation calcul parallèle, optimisation code • Echanges d’expérience (Journées Thématiques) • Mise à disposition d’un environnement en calcul scientifique performant • Acquisition d’un système de calcul mutualisé • Plus performant qu'un simple « cluster labo » • « Facilement » exploitable par les chercheurs • Stable • Organisation de l’exploitation et du support aux utilisateurs

3. 2010 2010 : 3ème renouvellement machine #223 @ TOP500 33 000 Gflop x22 x900 / 10 ans - PC 2010 : 40 Gflop / 4Go - loi Moore : x5 / 4 ans x3,75 1500 Gflop 400 Gflop x10 40 Gflop Magellan 64 procs / 72 Go Soleil1 68 procs / 136 Go Soleil2 512 procs / 512 Go Hyperion 2912 procs / 14 To 1999 2004 2007 Renouv. #1 Renouv. #2 Renouv. #3

4. CALMIP 2010 = 1er mésocentre de calcul en France Puissance de Calcul Centres Européens PRACE 1000 TF • CINES • IDRIS • CCRT (CEA) x10 GENCI Centres nationaux 100 TF x10 Gouvernance régionale / Universitaire • CIMENT • CALMIP • CRIHAN • … Mésocentre 10 TF • Mésocentre de production • multi-thématiques (+10 champs disciplinaires) Positionnement CALMIP

5. Le Groupement Scientifique CALMIP : Organisation • Attribution des ressources • Animation scientifique • Pilotage Comité d'Orientation Comité de Programmes • 6 Vice-Présidents des CS des établissements du PRES • Directeur du C.I.C.T. • Président du Comité de Programmes • 3 représentants utilisateurs du calcul intensif • 5 personnalités qualifiées : • MENRT • Région • CNRS • GENCI • CERFACS • Industriels via pôles de compétitivité 10 experts scientifiques issus des laboratoires 10+ thématiques scientifiques • Support aux utilisateurs • Support projets de Recherche • Exploitation du supercalculateur • Montage dossier C.I.C.T Bureau CALMIP 1 Ingénieur calcul scientifique 2 Ingénieurs système Président Comité de Programmes Direction CICT Responsables CALMIP CICT

6. Gouvernance CALMIP : comment ça marche en pratique ? Comité de Programmes Rapport annuel CALMIP 2 appels d’offre annuels (printemps / automne) Rapport d'activité du projet Chercheurs laboratoires Allocation d’heures gratuites Projet Test 500h Session Formation Projet Scientifique (interface web) Évaluation scientifique et technique Comité de Programmes

7. Ouverture aux entreprises : le programme PRAI Idées forces PRAI : Programme Régional d’Actions Innovatrices • Accès à des ressources de calcul de haut niveau pour les entreprises • Synergies avec la recherche publique locale • Cibles : PME-PMI via un tarif bonifié Disponibilité actuelle : • 15 % du système de calcul dédié aux entreprises • 2010 : 3 000 000 heures CPU Tarification à l’heure de calcul consommée : • 30 000h achetées en 2010

8. CALMIP en 2010 : un supercalculateur qui «décolle» Evolution demandes temps Evolution nombre projets +58% +50% +30% +7% +318%

9. CALMIP : un supercalculateur au service des labos Répartition labos 2010 Répartition des thématiques 2010

10. CALMIP Projet #1 : Neptune_CFD (P0111 / 3 000 000h, Simonin / Neau / Laviéville, IMFT)

11. CALMIP Projet #2 : fragmentation des populations de poissons (P1003 / 12 000h, Paz / Loot / Blanchet, EdB) 1500 - 9000 ans 1500 - 6300 ans 2000 - 9000 ans 3000 - 4000 ans Ne correspondent pas à la fragmentation Magnitude des changements 1500 - 9000 ans 1500 - 6300 ans 2000 - 9000 ans 3000 - 4000 ans Correspondent aux colonisations post-glaciaires!! Non fragmentée Fragmentée

12. Arrivée d'Hyperion : • Passage 256 processeurs → 2912 processeurs • Faiblement parallèle → massivement parallèle • Besoin urgent d'une formation adéquate • Formation CALMIP en 2010 : 80 personnes • 3 sessions de deux jours pour la prise en main d'Hyperion • 1 session visualisation • 1 session GPU (calcul sur cartes graphiques) • 2011 : formation commune UPS / CNRS • Session de deux jours mêlant théorie et pratique • Objectif de 3 sessions / an • 30 participants à chaque fois • Intervenants locaux CALMIP et la formation au calcul intensif

13. Plan Exposé : • Technique • Maîtrise du Processus de renouvellement • Solution Performante et Innovante

14. CALMIP : Processus de renouvellement • Projet CPER 2007-2013 : Troisième génération de supercalculateur • Enjeux : qualité, quantité, proximité et adhésion • Qualité • Système performant pour « tirer les applications vers le haut » • Système stable et facilement utilisable : production scientifique • Système généraliste multi-thématiques • Environnement: efficacité/consommation électrique, mode de refroidissement, … • Quantité • Pallier la pénurie de ressources et anticiper les besoins • Proximité • Support de qualité: aide aux utilisateurs dans la transition, formations, portage de codes • Adhésion de la communauté • Faire participer les utilisateurs à ce choix.

15. CALMIP : Processus de renouvellement • Procédure de renouvellement : Dialogue Compétitif • Processus itératif en 4 phases • 1 groupe de dialogue • 1 groupe de tests de performance • Objectif : Ouverture production début 2010 • Groupe dialogue : • Mission • Sélectionner et auditionner les candidats : 6 retenus • Rédiger le programme fonctionnel: fin du processus itératif • Composition • Jean-Pierre Silvain, Directeur du CICT • Dominique Astruc, Président Comité de Programme IMFT • Pierrette Barbaresco, Directrice technique du CICT • Nicolas Renon, Ingénieur en Calcul Scientifique CALMIP • Michel Dayde, Expert Informatique IRIT • Thierry Monteil, Expert Informatique LAAS Qualité/Quantité

16. CALMIP : Processus de renouvellement • Procédure de renouvellement : Groupe de tests de performance • Mission • Préparer les tests de performance : 11 tests • Valider fonctionnement et résultats : phase dédiée du dialogue compétitif • Groupe de tests de performance • Composition • Pierrette Barbaresco, Directrice technique du CICT • Nicolas Renon, Ingénieur en Calcul Scientifique CALMIP • Chimie Quantique : C. Lepetit (LCC), R. Poteau (LPCNO), L. Maron (LPCNO), F. Jolibois (LPCNO)  • Physico-chimie de la matière : H. Tang (CEMES), I. Gerber (LPCNO) • Dynamique Moléculaire : J. Czaplicki (IPBS), P. Arnaud (LCC) et I. Andre (LISBP) • Astrophysique : B. Dintrans (LATT, OBS-MIP) • Mécanique des Fluides : A. Pedrono (IMFT) H. Neau (IMFT) • Physique Théorique et Quantique: S. Capponi (LPT-IRSAMC) ; A. Scemama, T. Bouabca (LCPQ–IRSAMC) • Génomique : E. Courcelles (LIPM) • Algorithmique : I. Touche (LGC) Adhésion

17. CALMIP : Processus de renouvellement • Calendrier • Juillet 2008 :Lancement de la Procédure • Novembre 2008 - Mai 2009 : • 4 phases du dialogue (dont phase de tests de performance) • 6 candidats • Juillet 2009 : bilan et synthèse des deux groupes • Septembre 2009 : Notification • Novembre 2009 - Janvier 2010 : • Installation et tests du système • Février 2010 :Mise en Production • Premières sessions de formation • Ouverture utilisateurs • Juillet 2010 : Enrichissement de la solution • Installation ALTIX UV SGI® Maîtrise du Calendrier

18. CALMIP : Processus de renouvellement • Bilan Processus renouvellement • Dialogue compétitif : • Bénéficier des dernières avancées technologiques : itérations • Journée de test chez les candidats: • « Principe de réalité » • Evaluer la qualité du support applicatif et système proposé • Participation des utilisateurs : • Valider la réponse aux besoins • Adhésion/Appropriation Un processus de choix complexe pour une mise en production rapide et réussie

19. Plan Exposé : • Technique • Maîtrise du Processus de renouvellement • HYPERION : Solution Performante et Innovante

20. Mémoire Partagé : Altix UV SGI® • Massivement Parallèle : Altix ICE SGI® • 352 nœuds de calcul • 8 processeurs et 36 Gb ram /nœud du calcul • 2816 processeurs • Espace Fichier : 250 To Refroidissement par eau • Visualisation à Distance 3ieme génération Système de calcul CALMIP : HYPERION

21. HYPERION : Performance de la solution • Exemple de code utilisateur : MésoNH • Code de climatologie (GIEC / Changement Climatique) • Code développé/maintenu au Laboratoire d’Aérologie (UMR 5560 UPS/CNRS) et au CNRM-GAME (URA 1357 CNRS/Météo-France) • Code MASSIVEMENT Parallèle

22. HYPERION meilleur temps Performance Code MesoNH sur HYPERION Performance meilleure nbre proc. x 5 10000

23. HYPERION : Enrichissement de la solution • Problématique technique difficile : • Certains codes sont Massivement Parallèles : • exemple : MesoNH, Neptune, Pencil, etc… • d’autres codes beaucoup moins… • il FAUT néanmoins tirer les performances vers le haut • Réponse : Solution technologique Innovante • choix CALMIP : Altix UV SGI® • choix reconnu par la communauté du Calcul Haute Performance : • ORAP : Organisation Associative du Parallélisme (structure de collaboration : CEA, CNRS et INRIA) • Focus spécial sur CALMIP dans le bulletin ORAP Avril 2010 • GENCI Grands Equipements Nationaux en Calcul Intensif : • AO EquipEX : Projet EQUIP@MESO • CALMIP sélectionné comme partenaire GENCI sur le projet EQUIP@MESO

24. HYPERION Altix UV SGI® : Innovation Technologique • Hardware • 96 cores • 1 To RAM = 1000 Go RAM • NHM EX 6 cores, 2,667GHz, 18 Mo cache, 45 nm • Intégration transparente dans le système

25. Altix UV : VU par les utilisateurs • Physique Théorique • Sylvain Capponi (Prof. UPS, membre Junior IUF, LPT-IRSAMC UPS-CNRS) • Projet CALMIP p0677 : Physique N-corps Diagonalisation Matrice réussie : 6 jours de calculs sur 96 cores et 150 go RAM sur Altix UV ®

26. Hyperion : rupture pour le calcul intensif en Midi-Pyrénées • 33 TF & 3000 processeurs • Réponse aux besoins exponentiels des chercheurs • Adéquation avec GENCI x30 (2007-2010) • Fondation solide pour l'HPC européen Tier-0 PRACE Tier-1 IDRIS/CCRT/CINES Tier-2 CALMIP • HPC compétitif : renouvellement complet tous les 4 ans • Projet plateforme numérique à Montaudran (Espace Clément Ader) • CALMIP est un acteur central de ce projet : • unique service inter-universitaire dans le domaine du calcul intensif depuis 1994 : savoir-faire reconnu au service des chercheurs • expertise technique & gouvernance éprouvées par les 3 renouvellements en 10 ans • bon timing au regard de la dynamique actuelle (1er mésocentre France) MERCI AUX FINANCEURS... ET BONS CALCULS SUR HYPERION ! CALMIP 2 / Montaudran : renouvellement #4 fin 2013