Rescale で Singularity を使ってみよう！

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Rescale で Singularity を使ってみよう！
株式会社アルゴグラフィックス / 古家真之介
第一回 Singularity 勉強会 / 2018.01.10

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Quick Overview of Containers
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物理マシン物理マシン物理マシン
ホストOS ホストOS ホストOS
ハイパーバイザ Dockerエンジン
ゲストOS
ライブラリ
ミドルウェア
アプリ
ライブラリ
ミドルウェア
アプリ
ゲストOS
ライブラリ
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アプリ
ライブラリ
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アプリ
ライブラリ
ミドルウェア
アプリ
物理基盤仮想化基盤コンテナ
仮想化と似ているが、コンパクト＆シンプル

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What is Singularity?
▍Docker のようなコンテナ
 HPC 用途に特化
▍Lawrence Berkley National Laboratory で作られた
 http://singularity.lbl.gov
▍GPU / Infiniband / MPI に対応
 これらは HPC 用途では必須
▍Job Scheduler にも対応
 SLURM / Torque / SGE など
▍実行時に root 権限不要
 システム管理者的にハードルが低い
▍コンテナ管理がラク
 コンテナが一つのファイルに全て入っているため、他のホストで実
行する際はこれをコピーするだけ
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What is Singularity?
▍主なコマンド
 コンテナ作成時に設定したコマンドを実行
▶ singularity run xxx.img
▶ ./xxx.img
 任意のコマンドを実行
▶ singularity exec xxx.img /path/to/command
 コンテナ内でシェルを起動
▶ singularity shell xxx.img
▍詳細は以下の論文で。。。
Kurtzer GM, Sochat V, Bauer MW (2017)
Singularity: Scientific containers for mobility of compute.
PLoS ONE 12(5): e0177459.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177459
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Presentations of Singularity
▍2016年の Intel HPC Developer Conference
▍2017年の ISC で開催された Linux Container Workshop
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Singularity on Rescale
▍Rescale で Singularity をサポート (ちょい古い 2.3系だが)
 Bring Your Own Singularity Container
 Bring Your Own Singularity Container (MPI)
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Singularity on Rescale - Let’s try!
▍Rescale の「Bring Your Own Singularity Container (MPI)」を
使って、複数ノードにまたがる MPI ジョブを実行してみる
 Bring Your Own (MPI) Software との大きな違いは、OSやラ
イブラリ等を選ぶ自由度がある
▶ CentOS6 / CentOS7 / Ubuntu16.04 / SLES12 などなど
▍今回は分子動力学法のアプリ LAMMPS で試してみる
 他のアプリでも基本的な手順は一緒
▍(お金が無いので) 今回は Nickel を 2ノード (32コア) で動作確認
 2ノードで実行できるのであれば、3ノード以上も大丈夫かと。。。
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Build Container Image
▍適当な環境で作成
 RHEL 7.4 / GCC 4.8.5 / glibc 2.17 / OpenMPI 1.6.4
 Singularity 2.4.2
▍コンテナ内の環境は以下
 CentOS 6.9 / GCC 4.4.7 / glibc 2.12 / OpenMPI 1.6.4
 LAMMPS 23Oct2017
▍コンテナ作成用のファイルを準備 (Dockerfile に相当するもの)
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Bootstrap: docker ← Docker のイメージを利用
From: centos:6.9 ← CentOS 6.9
%runscript
/usr/local/bin/lmp_g++_openmpi ← “singularity run” した時に実行されるコマンド
%environment
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH ← 実行時の環境変数
%post
yum -y update ← OS のパッケージをいくつか追加
yum -y install gcc gcc-gfortran gcc-c++ make wget git

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Build Container Image
▍イメージファイル作成
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$ singularity img.create -s 768 lammps-23Oct2017.img ← 768MBのイメージファイル作成
$ sudo singularity build -w lammps-23Oct2017.img singularity-lammps ← singularity-lammps (さっき作ったファイル) の内容に従い
イメージの中身作成
※バージョン2.4よりも古いSingularityで実行する場合、
-w を付けて読み書き可能な(古い)形式でビルドする
mkdir /tmp/build
cd /tmp/build ← ここから OpenMPI の build
wget https://www.open-mpi.org/software/ompi/v1.6/downloads/openmpi-1.6.4.tar.gz
tar xvfz openmpi-1.6.4.tar.gz
cd openmpi-1.6.4
./configure --prefix=/usr/local
make
make install
cd /tmp/build ← ここから LAMMPS の build
git clone https://github.com/lammps/lammps.git
cd lammps
git checkout -b patch_23Oct2017
cd src/
make g++_openmpi
cp lmp_g++_openmpi /usr/local/bin/
cd / ← 後処理とゴミ掃除
mkdir /enc
rm -rf /tmp/build
yum clean all

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Run My-LAMMPS on Rescale
▍入力ファイル
 コンテナのイメージファイル (lammps-23Oct2017.img) と
LAMMPS のインプットファイル (in.lj) を選択
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▍ソフトウェア
 Bring Your Own Singularity Container (MPI) を選択
 バージョンは OpenMPI 1.6.4 を選択
 コマンドは適切なものに変更
▶ mpirun ... singularity run lammps-23Oct2017.img < in.lj
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▍ハードウェア
 適切なものを選択 (今回は Nickel 32コア; 2ノード)
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▍ジョブ実行
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▍ジョブ終了
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▍結果の確認
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Summary
▍Singularity について概要を説明
 HPC 用途に特化したコンテナ
 GPU / Infiniband / MPI / Job Scheduler 等に対応
 コンテナは一つのファイルに全て入っている
▍Rescale は Bring Your Own Singularity Container でサポート
 シリアル版は GPU 対応 (CUDA 8.0)
 MPI 版は Intel MPI 5.0.3 と OpenMPI 1.6.4 に対応
▍LAMMPS が実行できるコンテナを作成し、Rescale で実行
 Nickel 2ノードで問題なく実行できた
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