MExMeMo - Virtuelles skalenübergreifendes Design zur Teilchensimulation mittels Modularem Supercomputing

Abstract

ParTec hat im Projekt MExMeMo mit dem MPI-Koordinator eine leichtgewichtige Software-Bibliothek zur dynamischen Kopplung von MPI Anwendungen entwickelt, welche fortan eine neue Komponente der ParaStation Modulo Software Suite ist. Für das Gesamtprojekt ist der MPI-Koordinator ein wichtiger Bestandteil der finalen Multiskalen-Simulation für den Digitalen Zwilling, da er die Kopplung beider Simulationsmodelle umsetzt. Dadurch wird die skalenübergreifende simulationsbasierte Untersuchung neuer komplexer Anwendungsfälle in der Materialforschung ermöglicht. Darüber hinaus hat ParTec die Schnittstellen zur dynamischen Prozessverwaltung in ParaStation MPI und im Ressourcenmanager ParaStation Management erweitert, sodass MPI-Nutzer präzise Angaben über die zu verwendenden Ressourcen für die neuen Prozesse machen können (z.B. MSA-Modul oder bestimmte Hardwareeigenschaften). Dadurch ist es jetzt möglich, neue MPI-Prozesse dynamisch auf bestimmten verfügbaren Ressourcen zu starten. Die neuen Funktionen von ParaStation MPI und ParaStation Management bilden einen allgemeinen Mehrwert für ParaStation Modulo und stehen zum Ende des Projekts allen Nutzern der Software Suite zur Verfügung. Diese von ParTec erzielten Ergebnisse tragen direkt zu den förderpolitischen Zielen des Förderprogramms SCALEXA bei, da sie die Skalierbarkeit von Simulationsanwendungen mit neuen Methoden verbessern und darüber hinaus die Möglichkeiten der Nutzung von heterogener Hardware in MSA-Systemen erweitern. Der Standort Deutschland für die Entwicklung und den Betrieb modularer Höchstleistungsrechner wird dadurch nachhaltig gestärkt. Anwender können Rechenressourcen durch die Kopplungslösung mit dem MPI-Koordinator effizienter ausnutzen und somit neue Anwendungsfälle auf größeren Skalen und in bisher nicht möglicher Kopplung zu anderen Anwendungen erschließen und im Detail untersuchen. Die erfolgreiche Erstellung eines Digitalen Zwillings mit der erzielten Kopplungslösung demonstriert eindrücklich die Relevanz von High Performance Computing als essenzielles Werkzeug für die Forschung und als Grundlage innovativer Wertschöpfung.