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STAR-CCM+ Power Session
STAR-CCM+ の大規模並列化仕様と クラウドライセンス(PoD) ソリューション 株式会社CD-adapco 吉田 稔彦 大規模モデルと STAR-CCM+ ソフトウエア側の対応機能 – – – – クライアント – サーバ アーキテクチャ （リリース当初からの設計仕様） 区分化(Partitioning) 機能 の実装 (V8.04) パフォーマンス改善 (V8.02, V8.04) パラレルトリマーの実装 (V8.06) ライセンス種別による対応 – hpcdomain オプション （Partitioning 数に応じたライセンス） – PowerSession オプション （並列無制限ライセンス） クラウド側のハードウエア利用 – Power of Demand ライセンス（必要な計算時間での課金システム） 1 © CD-adapco 2013 STAR-CCM+ クライアント・サーバ アーキテクチャ クライアントプロセス-サーバプロセス STAR-CCM+ は開発当初から GUI 操作などを行う クライアントプロセスと CFD の実態処理を行う サーバプロセスが分離された設計となっています。 ユーザのプラットフォーム環境に応じた最適パフォーマンスを提供します。 新規作成、読み込 み画面から並列数 を簡単に指定 2 © CD-adapco 2013 V8.04 から実装された区分化 機能 対象となる解析事例 複数領域のある解析 車両熱害解析など 物理連続体ごとの領域分割 （Continuum-Wide Partitioning） – 並列計算時に物理連続体ベースで 領域分割をするオプション機能（従 来は領域ベース） – 並列計算効率が改善 – 従来の手法で並列効率が著しく悪 くなっていた大きな解析領域中に小 さな領域があるようなケースを解決 従来の領域分割 3 別領域だが、同じ物理連続体 12並列 © CD-adapco 2013 新しい領域分割 ラグランジェ/DEM ロードバランスの改善(V8.02) 対象となる解析事例 SCR デバイス スプレードライヤ 化学反応スプレー Elapsed time per step [s] 計算実行中に自動、且つ計算結果依存した再 パーティション分割実行機能を搭載 計算速度（並列性能）パフォーマンスを大幅に改善 4 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2.5倍以上の計算速度改善を達成 With Load Balancing Without Load Balancing 0 8 16 24 32 40 48 © 56CD-adapco 64 72 2013 80 88 Cores 96 104 112 120 128 直接インターフェイス生成の改善 (V8.04) 不連続メッシュのインターフェース生成の時間短縮 定常 & 非定常解析 最大２倍のスピードアップ 5 対象となる解析事例 移動メッシュケース 回転翼機 ファン 自動車熱害 STAR-CCM+ 1000万セル非定常軸流ファン解析 インターフェース x2 – 149k & 228k フェース 各時間ステップあたりの所要計算時間 1700万セル非定常ヘリコプター解析 インターフェース x1 – 560k フェース 各時間ステップあたりの所要計算時間 v8.02 21.91s 5,98s v8.04 11.39s 2.72s © CD-adapco 2013 パラレルトリマーの実装 (V8.06) トリムメッシュの並列化処理機能を実装 – – – – 最大で３倍のスピードアップ シリアルメッシングと同等のメッシュサイズ、メッシュ品質を再現できるよう設計 100万cell を下回ると予想された区分は自動的にシリアル処理 ロードバランスを意識した均等区分化設計 Image courtesy of Daimler A.G. 6 © CD-adapco 2013 STAR-CCM+ パフォーマンステスト STAR-CCM+のパフォーマンスは開発サイクル を通しモニターされます – 毎日17ケースのテストデータが実行されます • パラレルとシングルコアのパフォーマンスがチェック されます • 実行環境 – Linux と Windows 64bit ワークステーション – 最大192コアのLinux クラスタ – 24 コア Windows server 2008 R2 クラスタ – 毎月そして、主要な開発マイルストーン時に9ケースの大規模 テストデータが実行されます • Linux 64 bit クラスタ上での最大1152コアでのパフォーマンステスト – 必要に応じて、追加のテストが上記以外にも実行される可能性があります • 特定の開発のテスト、パートナーであるハードウェアベンダーのクラスタ上にて 実行環境 すべてのテストの実行環境は ： – 64bit Scientific Linuxで実行される 64 ブレードクラスタ – 各ブレード • 2 Intel E5-2680 2.70 GHz ８ コア CPU • 32 GB 物理メモリ – Mellanox QDR Infiniband 相互接続 – Panassas パラレルファイルシステム 実行環境 – – – – 使用可能なパラレル I/O MPI CPU 親和性を有効化 前もって40イタレーションの助走計算 パフォーマンスは20イタレーション以上 の平均経過時間を基に計測 データセット ： 車両アンダーフード 車両のアンダーフード冷却解析 – 4千6百万 トリムメッシュ • 7 Region（76 万セル～ 4 千万セル） – 分離型ソルバ – 物理連続体 毎 の並列区分化設定のテスト データセット ： HL-20 MACH 10 極超音速の抗力 Polar – 640万セルのポリヘドラルメッシュ – 連成型解法 イタレーション毎の経過時間 8 7 6 8.06 5 8.04 4 3 2 1 0 32 64 128 256 512 1024 データセット ： ターボチャージャ 複数領域のターボチャージャ CHT – 700万セルのポリヘドラルメッシュ – 分離型解法 イタレーション毎の経過時間 4.5 4 3.5 8.06 3 8.04 2.5 2 1.5 1400 1 0.5 パラレル効率 1200 0 32 64 128 256 512 1024 Ideal speedup 8.02 1000 8.04 800 600 400 200 0 0 144 288 432 576 720 864 1008 1152 データセット ： 原子炉 内部流れ – 900万セルのポリヘドラルメッシュ – 分離型解法 イタレーション毎の経過時間 6 5 8.06 4 8.04 3 2 1 0 32 64 128 256 512 1024 データセット ： 民間定期航空機 外部空力 – 2000万セルのトリムメッシュ – 連成型解法 イタレーション毎の経過時間 8 7 6 8.06 5 8.04 4 3 2 1 0 64 128 256 512 1024 データセット ： ルマン車両 外部空力 – 1700万セルのポリヘドラルメッシュ – 分離型解法 イタレーション毎の経過時間 10 9 8 8.06 7 8.04 6 5 4 3 2 1 0 32 64 128 256 512 1024 データセット ： ルマン車両 外部空力 – 1億4百万セルのトリムメッシュ – 分離型解法 大規模モデルと STAR-CCM+ ソフトウエア側の対応機能 – クライアント – サーバ アーキテクチャ （リリース当初からの設計仕様） – 区分化(Partitioning) 機能 の実装 (V8.04) – パフォーマンス改善 (V8.02, V8.04) ライセンス種別による対応 – hpcdomain オプション （Partitioning 数に応じたライセンス） – PowerSession オプション （並列無制限ライセンス） クラウド側のハードウエア利用 – Power of Demand ライセンス（必要な計算時間での課金システム） hpcdomain オプション ライセンスの特徴 hpcdomain ライセンス 契約並列数に応じた計算利用可 ライセンスファイル内に hpcdomain フィーチャ が明記 ※ccmpsuite フィーチャ （通常の STAR-CCM+ 起動ライ センス）の数だけ 指定並列数が使用できます。 契約してる Partition 数であれば 複数ジョブも利用可能。 例： hpcdomain=100 partition で 以下のようなアレンジが可能です。 100 partition を１ジョブで利用 50 partition を 2 ジョブで利用 25 partition を ４ジョブで利用 ・・・・・・ Power Session オプション ライセンスの特徴 Power Session ライセンス 1 ジョブにつき並列数無制限利用可 １ジョブ計算に対して 解析対象や、 ハードウエアの空き状況に応じて 自由に並列数を増やせます。 ライセンスファイル内に ccmppower フィーチャ が明記 ・・・・並列 32 並列 16 並列 8 並列 4 並列 大規模モデルと STAR-CCM+ ソフトウエア側の対応機能 – クライアント – サーバ アーキテクチャ （リリース当初からの設計仕様） – 区分化(Partitioning) 機能 の実装 (V8.04) – パフォーマンス改善 (V8.02, V8.04) ライセンス種別による対応 – hpcdomain オプション （Partitioning 数に応じたライセンス） – PowerSession オプション （並列無制限ライセンス） クラウド側のハードウエア利用 – Power of Demand ライセンス（必要な計算時間での課金システム） STAR-CCM+ Power-on-Demand • 必要なときに STAR-CCM+ Power Session にアクセスできる革新的な 製品ライセンスモデル – スループットの向上 • 非常に多くのパーティションとセッション – 柔軟性の向上 • クラスター、クラウド、ネットワークで 動作 （独自のクラスターを含む） – 強力なライセンス機能 • クラウド上の CAE へのゲートウェイ 使い方は? • 1 時間単位のリアルタイムライセンス（PoDクレジット）を購入 （500 時間以上） • PoDクレジットは 12 か月間有効 • カスタマーポータルにログインしライセンスタブを開きます – 複数のタブが表示されます • Account Activity、Account Usage、Manage Keys 具体的には... • PoDクレジットの使い方 – 例 • 500 時間のPoDクレジットが利用できる場合 – 1 つの Power Session ジョブを 16 コアで 500 時間使用可能 – 5 つの Power Sessions ジョブを 128 コアで 100 時間ずつ使用可能 – 500 の Power Sessions ジョブを 64 コアで 1 時間ずつ使用可能 – お持ちのPoDクレジットをどのように分割し、使用するかはユーザー次第です – 複数のジョブをPoDライセンスを用いて並列で実行する場合、ジョブ実行の際の 合計のPoDクレジット予約時間がお持ちのPoDクレジットを超えることができな いという制限があります キー • キーは使用状況の記録に使用されます • 1 つのキーでいくつでもジョブを開始できます • 必要に応じてキーの作成と削除を行うことができます。キーにアクセスして いる間、予約時間が使用されます • キーには有効期間があります。この期間以外は使用できません キーの作成と管理 • キーは [Manage keys] タブで作成して管理します 使用状況の確認 • PoDクレジット の使用状況は [Account Usage] タブで確認できます。ま た、レポートを作成することもできます Power-On-Demand の使用 • STAR-CCM+ を対話モードで実行すると、sim ファイルの読み込み画面か ら PoD セッションが開始します • この操作を行うには、新しいセッションを開始するか、既存の sim ファイル を読み込んで関連するボックスに情報を入力します • Power-on-Demand キーをバッチで設定するには、次のフラグを使用しま す -podkey <key value> Power-On-Demand クレジット消費に関する注意点 PoDクレジットの持ち時間により、同時実行できるセッション数に制限があ ります 同時実行されるセッションすべてに対して、PoDクレジットの予約時間が確 保されます 予約時間の合計がお持ちのPoDクレジットを超えてセッションを実行するこ とができません ＊ 100時間のPoDクレジットをお持ちの場合 • • • • 世界標準時で1時に計算開始：23時間分の予約時間が確保されます 4つのセッションを実行：92時間分の予約時間が確保されます PoDクレジット残は、“8”時間ですが、5つ目のセッションまで実行することが可能です 6つ目のセッションを起動した際に、クレジット残が“0”時間のため、実行することができ ません お問い合わせ先 株式会社CD-adapco 横浜オフィス Tel: 045-475-3285 Fax: 045-475-3295 横浜市港北区新横浜2-3-12 新横浜スクエアビル 16F 大阪オフィス Tel: 06-4807-7840 Fax: 06-4807-7845 大阪市淀川区宮原1-6-1 新大阪ブリックビル 9F E-mail [email protected] 28 © CD-adapco 2013 Your CAE Partner for Success www.cd-adapco.com/ja