KATEDRA SYSTEMÓW MULTIMEDIALNYCH PG
Laboratorium Akustyki Środowiska
Ćwiczenie nr 7: Zastosowanie zasobów gridowych do sporządzania map hałasu
wersja: 17.1017 Opracowanie: mgr inż. Maciej Szczodrak
Celem ćwiczenia jest samodzielne stworzenie map hałasu metodą obliczeniową z zastosowaniem zasobów
obliczeniowych gridu superkomputerowego.
Kontekst ćwiczenia
Oprogramowanie do symulacji akustycznych i do sporządzania map hałasu, zawiera bardzo kosztowne
obliczeniowo algorytmy. Z drugiej strony niektóre stosowne w tym celu metody charakteryzują się łatwością
zrównoleglenia na poziomie danych. Stąd konieczność użycia dużej liczby niezależnych i możliwie najszybszych
jednostek obliczeniowych, połączonych siecią o dużej przepustowości w celu komunikacji między jednostkami.
Narzędziem, które warunkuje szybkie osiągnięcie wyników symulacji, są komputery dużej mocy obliczeniowej.
Z inicjatywy krakowskiego centrum superkomputerowego ACK Cyfronet rozpoczęto projekt PLGrid, którego
jednym z zadań było udostępnienie nowoczesnych technologii dla potrzeb naukowo-badawczych. Platforma
superkomputerowa, stworzona i udostępniona dla środowiska naukowego w ramach projektu obejmuje pięć
akademickich centrów superkomputerowych zlokalizowanych w Krakowie (Cyfronet), Warszawie (ICM),
Wrocławiu (WCSS), Poznaniu (PCSS) i Gdańsku (TASK).
Zadania do wykonania
I. Uzyskanie dostępu do zasobów obliczeniowych PL-Grid poprzez założenie i konfigurację konta użytkownika.
II. Wykonanie symulacji hałasu drogowego poprzez zlecenie zadań obliczeniowych na platformie PL-Grid.
II.1 Wpływ środowiska propagacji na poziom hałasu
Część I. Zakładanie konta w Portalu PL-Grid
W części I przedstawiono opis czynności niezbędnych do uzyskania dostępu do zasobów obliczeniowych gridu.
Opracowanie jest syntezą obszernej dokumentacji PLGrid.
Aby uzyskać dostęp do Infrastruktury PLGrid, konieczne jest wykonanie kilku kroków. Wszystkie opisane tu
procedury wykonywane są w ramach jednego panelu użytkownika w
Portalu PLGrid.
Podstawowe informacje
Użytkownik może posiadać tylko jedno konto.
Podany adres e-mail powinien być aktualny (będzie on służył do komunikacji z obsługą Infrastruktury
PLGrid).
Przed rejestracją konta należy zapoznać się z zasadami użytkowania Infrastruktury opisanymi w
Regulaminie
.
Już na etapie rejestracji można korzystać z platformy
Helpdesk
w celu zgłaszania problemów lub pytań.
1. Zarejestruj się
Formularz rejestracyjny - Portal PLGrid
Wysłanie formularza rejestracyjnego jest jednoznaczne z rejestracją konta.
Uwaga
Login powinien zawierać maksymalnie 15 znaków (wliczając przedrostek plg-).
W loginie dopuszczalne są jedynie małe litery i cyfry.
Po przedrostku plg musi występować litera.
Zaloguj się i aktywuj konto
Po zalogowaniu się na nowo utworzone konto, w widoku Mój profil widoczne są dane użytkownika (podane
wcześniej w formularzu) oraz informacje o statusie konta.
Utworzone konto należy aktywować poprzez kliknięcie w link wysłany w wiadomości powitalnej pod podany
przy rejestracji adres e-mail.
Link aktywacyjny jest dostępny jedynie przez 48 h. Jeżeli do tego czasu nie nastąpi aktywacja konta, istnieje
możliwość ponownego wysłania linku aktywacyjnego na adres użytkownika za pomocą opcji: Wyślij jeszcze
raz.
Widok zakładki "Mój profil" przed aktywacją konta
Widok zakładki "Mój profil" po aktywacji konta
Po aktywacji konta w widoku profilu użytkownika widnieje adnotacja: "Twoje konto jest aktywne".
Po aktywacji konta użytkownik uzyskuje jedynie dostęp do wybranych usług - tych, które nie wymagają
posiadania aktywnej afiliacji naukowej ani grantu obliczeniowego.
Aby korzystać z Infrastruktury PLGrid, w szczególności aby prowadzić obliczenia przy pomocy
superkomputerów, należy zawnioskować o afiliację naukową.
2. Wnioskowanie o afiliację
Wybór zakładki "Afiliacje"
Aby dodać swoją afiliację, należy w Portalu PLGrid przejść do zakładki Afiliacje.
Widok "Moje afiliacje"
W widoku "Moje afiliacje" znajduje się podgląd wszystkich afiliacji wraz z informacją o ich statusie i dacie
wygaśnięcia. Możemy również zobaczyć szczegóły każdej afiliacji, klikając w nią.
Dodawanie nowej afiliacji
Za pomocą zielonego przycisku Dodaj należy przejść do formularza, w którym określamy wybrany typ afiliacji.
Wybór typu afiliacji
Widok formularza dodawania afiliacji dla Podopiecznego
Uzupełnienie danych
W polach "Twój opiekun" użytkownik uzupełnia dane dotyczące Opiekuna naukowego:
Imię i Nazwisko Opiekuna
Adres e-mail Opiekuna, który zostanie podany przez prowadzącego zajęcia
Numer OPI (opcjonalnie), który można znaleźć w bazie
Ludzie Nauki
.
W polach "Twoja organizacja":
nazwa pola
co wpisać?
Jednostka
Nazwa uczelni wraz z podjednostkami - wybierane z listy w kolejności:
wybrać jednostkę najwyższego stopnia, Politechnika Gdańska
wybrać podjednostkę (wydział)
wybrać kolejną podjednostkę (katedra)
Strona internetowa organizacji
naukowej
Oficjalna strona jednostki naukowej.
Adres e-mail
Adres e-mail użytkownika (w domenie instytucji naukowej).
Dziedzina nauki - Kategoria
Dziedzina nauki, w ramach której prowadzone są badania.
Nazwa afiliacji
Indywidualna nazwa afiliacji - widoczna dla użytkownika.
Wysłanie afiliacji
Po uzupełnieniu danych formularz rejestracji afiliacji należy wysłać za pomocą opcji "Wyślij afiliację do
weryfikacji".
Afiliacja wymaga weryfikacji.
Afiliacja podopiecznego jest weryfikowana przez Opiekuna (konieczne jest potwierdzenie faktu współpracy w
ramach podanej jednostki); czas weryfikacji zależny jest od czasu reakcji Opiekuna.
3. Aktywuj grant testowy
Grant obliczeniowy pozwala uzyskać dostęp do zasobów PLGrid.
Aby aktywować grant testowy, w przestrzeni Granty w zakładce Granty testowe należy kliknąć zielony przycisk
"Włącz grant testowy".
Widok grantów testowych - Aktywacja grantu testowego
Po wykonaniu aktywacji grantu należy ustawić grant domyślny.
Aby uczynić swój grant domyślnym, w przestrzeni "Granty" z listy aktywnych grantów należy wybrać grant, w
ramach którego Użytkownik chce korzystać z zasobów.
Po kliknięciu w dany grant następuje przejście do widoku szczegółów grantu. Na samej górze okna grantu
widoczna jest opcja: "Ustaw jako grant domyślny" - należy ją kliknąć.
4. Aktywacja dostępu do wybranych usług
Aby uzyskać dostęp do usługi Mapy hałasu należy zgłosić wniosek za pośrednictwem Portalu PL-Grid. Dostęp do usługi Mapy Hałasu wymaga aktywacji wybranych usług ogólnych PL-Grid.
W celu aktywacji usług należy:
1. zalogować się do portalu PL-Grid (https://portal.plgrid.pl)
2. wybrać zakładkę "KATALOG APLIKACJI I USŁUG" (https://aplikacje.plgrid.pl),
3. upewnić się, że jesteś zalogowany/a (status widoczny w prawym górnym rogu strony),
4. jeśli na stronie "Katalog Aplikacji i Usług" w prawym górnym rogu jest widoczny status "Zaloguj" to należy w niego kliknąć,
5. wyszukać każdą ze wskazanych poniżej usług i kliknąć w link "Aplikuj". Wymagane jest aktywowanie następujących usług:
Usługi globalne:
Globalny dostęp QosCosGrid
Usługi dostępowe:
Lokalny dostęp do klastrów TASK
Dostęp do UI - WCSS (Lokalny dostęp do klastrów WCSS)
Usługi platformy dziedzinowej Akustyka:
Część II. Wykonanie zadań obliczeniowych
Scenariusz 1 – Wpływ środowiska propagacji na poziom hałasu, wykonanie obliczeń w PlGrid.
Celem zadania jest zapoznanie z procedurą obliczania map hałasu na klastrach superkomputerowych. W ramach zadania zostanie zbadany model propagacji dźwięku w przestrzeni otwartej. Zadanie polega na obliczeniu map hałasu dla pewnego obszaru, przy zmieniającym się rodzaju środowiska propagacji dźwięku (rodzaju podłoża). Symulacje będą przeprowadzane dla następujących rodzajów podłoża: bardzo miękkie, miękkie, średnie, twarde, bardzo twarde (np. śnieg, ściółka leśna, niezagęszczona ziemia, ubity grunt, beton). W wyniku realizacji zadań obliczeniowych zostanie stworzonych 5 map hałasu w plikach .rst. Nazwy plików zawierają liczby, które odpowiadają kolejnym wymienionym wyżej rodzajom podłoża, przy czym 1 - oznacza podłoże bardzo miękkie. Do realizacji ćwiczenia wystarczająca jest wersja demonstracyjna programu CadnaA. Zadania obliczeniowe są obsługiwane za pomocą usługi dostępowej QCG (QosCosGrid). Realizacja zadania:
1.1. Otworzyć przykład z pliku sc01.cna w programie CadnaA i zapoznać się z konfiguracją scenariusza testowego.
1.2. Zalogować się (np. przy pomocy programu PuTTY) na węzeł dostępowy qcg.man.poznan.pl i przygotować pliki zawierające dane do realizacji ćwiczenia:
Zmienić rozmiar okna PuTTY na pełny ekran (wymagane szczególnie w dalszych punktach 1.4 i 1.4a)
Skopiować archiwum do katalogu domowego użytkownika:
cp /home/plgrid-groups/plggmaphalas/lab/sc01_grid.tar.gz .
rozpakować zawartość archiwum: tar xzfv sc01_grid.tar.gz
przejść do katalogu HALAS1: cd HALAS1
1.3. Uruchomić skrypt realizujący obliczenia (zlecający zadania obliczeniowe na klaster superkomputerowy w TASK za pomocą QCG):
./halas
1.4. Zadania trafiają do specjalnej kolejki na superkomputerze, w której oczekują na wykonanie. Czas oczekiwania może być różny, w zależności od aktualnego obciążenia klastra superkomputerowego zadaniami innych użytkowników. Status swoich zadań obliczeniowych można sprawdzić poleceniem:
qcg-list
Zakończone bezbłędnie zadanie przyjmuje status FINISHED, a gdy wystąpi błąd - FAILED. qcg-list -s FINISHED
Zadania o dowolnym statusie wyświetla qcg-list -s all 1.4a. Do sprawozdania należy dołączyć wynik działania polecenia:
qcg-list -s all -n 'HALAS simple'
1.5. Po zakończeniu obliczeń skopiować wyniki na komputer lokalny (np. programem PSFTP)
Zainicjować połączenie, w wierszu polecenia programu PSFTP wpisać: open qcg.man.poznan.pl
następnie podać swój login i hasło
Sprawdzić katalog na komputerze lokalnym, do którego zostaną skopiowane pliki, poleceniem lpwd i w razie potrzeby ustawić inny poleceniem lcd <ścieżka_do_katalogu>
Pobrać katalog zawierający wyniki get -r HALAS1/Outputs
Zakończyć połączenie exit
1.6. W programie CadnaA otworzyć plik sc01.cna. Zaimportować obliczoną mapę nr 1 (mapy znajdują się w plikach z rozszerzeniem .rst) do programu CadnaA (wybrać w CadanaA menu "Raster -> Otwórz…"). Z listy rozwijanej "Pliki typu" wybrać "Ascii-Grids (.rst)".
1.7. Wykonać analizę wyników. Wybrać kilka punktów leżących na linii prostopadłej do źródła hałasu (w różnych odległościach od źródła). Współrzędne x,y wyświetlane są w prawym dolnym narożniku ekranu programu CadnaA. Zanotować wartości współrzędnych wybranych punktów. Odczytać wartość poziomu hałasu w każdym punkcie. W tym celu wybrać z menu "Tabele -> Inne obiekty -> Ramki poziomu hałasu", dla każdego punktu kliknąć prawym klawiszem myszy, wybrać "Wstaw za" i wpisać współrzędne x,y. Po zamknięciu okienka edycji, widoczne będą wartości poziomów dla punktów o podanych współrzędnych. Powtórzyć odczyty w wybranych wcześniej punktach dla każdej obliczonej mapy. Przedstawić w postaci wykresów poziomy hałasu dla każdego punktu w zależności od rodzaju podłoża.
Scenariusz 2 – Zmienne parametry źródła hałasu, wykonanie obliczeń w PlGrid.
Celem zadania jest zbadanie modelu źródła hałasu przy zastosowaniu infrastruktury gridowej do obliczania map hałasu. Zadanie polega na obliczeniu map hałasu drogowego i zbadanie oddziaływania dla obszaru miejskiego, przy zmieniających się parametrach modelu źródła hałasu. Obszar zdefiniowany w scenariuszu testowym obejmuje rzeczywisty fragment mapy miasta Gdańska. Wartości natężenia ruchu podane są w Tabeli 1. Dla każdej konfiguracji zostanie obliczona osobna mapa hałasu.
Tabela 1. Zakres wartości parametrów modelu źródła hałasu drogowego
konfiguracja 01 02 03 04 05 06 07
l. pojazdów 1200 1600 2000 2400 2800 5600 11200
Realizacja zadania:
2.1. Otworzyć przykład z pliku sc02.cna w programie CadnaA i zapoznać się z konfiguracją scenariusza testowego.
2.2. Zalogować się (np. przy pomocy programu PuTTY) na węzeł dostępowy qcg.man.poznan.pl i przygotować pliki zawierające dane do realizacji ćwiczenia:
Zmienić rozmiar okna PuTTY na pełny ekran (wymagane szczególnie w dalszych punktach 2.4 i 2.4a)
Skopiować archiwum do katalogu domowego użytkownika:
cp /home/plgrid-groups/plggmaphalas/lab/sc02_grid.tar.gz .
rozpakować zawartość archiwum: tar xzfv sc02_grid.tar.gz
przejść do katalogu HALAS2: cd HALAS2
2.3. Uruchomić skrypt realizujący obliczenia (zlecający zadania obliczeniowe na klaster superkomputerowy w TASK za pomocą QCG):
./halas
2.4. Zadania trafiają do specjalnej kolejki na superkomputerze, w której oczekują na wykonanie. Czas oczekiwania może być różny, w zależności od aktualnego obciążenia klastra superkomputerowego zadaniami innych użytkowników. Status swoich zadań obliczeniowych można sprawdzić poleceniem:
qcg-list
Zakończone bezbłędnie zadanie przyjmuje status FINISHED, a gdy wystąpi błąd - FAILED. qcg-list -s FINISHED
wyświetli zadania zakończone poprawnie. Docelowo na liście powinno się znaleźć 7 zadań o w/w statusie.
Zadania o dowolnym statusie wyświetla qcg-list -s all
2.4a. Do sprawozdania należy dołączyć wynik działania polecenia:
qcg-list -s all -n 'HALAS GD'
2.5. Po zakończeniu obliczeń skopiować wyniki na komputer lokalny (np. programem PSFTP)
Zainicjować połączenie, w wierszu polecenia programu PSFTP wpisać: open qcg.man.poznan.pl
następnie podać swój login i hasło
Sprawdzić katalog na komputerze lokalnym, do którego zostaną skopiowane pliki, poleceniem lpwd i w razie potrzeby ustawić inny poleceniem lcd <ścieżka_do_katalogu>
Pobrać katalog zawierający wyniki get -r HALAS2/Outputs
Zakończyć połączenie exit
2.6. W programie CadnaA otworzyć plik sc02.cna. Zaimportować obliczoną mapę dla konfiguracji 1 (mapy znajdują się w plikach z rozszerzeniem .rst) do programu CadnaA (wybrać w CadanaA menu "Raster -> Otwórz…"). Z listy rozwijanej "Pliki typu" wybrać "Ascii-Grids (.rst)".
2.7 Wykonać analizę wyników. Zlokalizować na mapie ulicę „Al. Jana Pawła II”. Wybrać kilka punktów na linii prostopadłej do tej ulicy, w taki sposób, aby odległość każdego punktu od ulicy zwiększała się dwukrotnie. Należy wybrać takie miejsce, aby wpływ sąsiednich ulic był jak najmniejszy. Zanotować wartości poziomu hałasu w każdym z punktów dla każdej konfiguracji natężenia ruchu. Korzystając z narzędzia "poligon pomocniczy" w programie CadnaA ustalić – dla każdej konfiguracji natężenia ruchu – odległość od ulicy, przy której poziom hałasu jest równy 60 dB. Uzyskane wyniki skomentować oraz przedstawić w formie graficznej.
Punktacja
Zadanie 1.4a 1.7 2.4a 2.7 Suma
Liczba punktów 1 1 2 2 6
Literatura
Dokumentacja programu CadnaA: www.datakustik.com Dokumentacja PLGrid: docs.plgrid.pl/display/PLGDoc
