Implante dinâmicas moleculares e aplicativos GROMACS

Implante dinâmicas moleculares e aplicativos GROMACS usando qualquer uma das opções de estrutura computacional de bare metal para formas de GPU de máquina virtual disponíveis no OCI (Oracle Cloud Infrastructure).

GROMACS é um software de dinâmica molecular que simula os movimentos de átomos em biomoléculas sob um conjunto predefinido de condições. Identifica o comportamento dessas biomoléculas quando expostas a mudanças de temperatura, pressão e outras entradas que imitam as condições reais encontradas em um organismo vivo. GROMACS pode estabelecer padrões no dobramento da proteína, na ligação da proteína, e no transporte da membrana celular, fazendo lhe uma aplicação útil para a pesquisa e a descoberta da droga.

O GROMACS tem os seguintes recursos principais:

• É projetado primeiramente para moléculas bioquímicas tais como proteínas, lipidos, e ácidos nucleicos.
• Ele fornece alto desempenho com muitas otimizações algorítmicas.
• É mais frequentemente escrito em C (compilador transforma em instruções de máquina SIMD) e usa uma interface simples com opções de linha de comando para arquivos de entrada e saída.
• É fácil de usar com topologias, arquivos de parâmetros escritos em formato de texto claro, verificação de consistência e mensagens de erro claras.
• Ele pode ser executado em paralelo, usando o protocolo de comunicação MPI padrão ou através de nossa própria biblioteca de Threads MPI para estações de trabalho de nó único.
• Ele inclui um construtor de topologia totalmente automatizado.
• É software livre, disponível sob a GNU Lesser General Public License (LGPL), versão 2.1.

Arquitetura

Você pode usar essa arquitetura de referência para várias aplicações relacionadas à aprendizagem profunda e à computação científica.

As cargas de trabalho de aprendizagem profunda e computação científica exigem estruturas computacionais especializadas. O OCI (Oracle Cloud Infrastructure) oferece uma ampla variedade de opções, desde bare metal até formas de GPU de máquina virtual (VM), para lidar com as cargas de trabalho mais exigentes. NVIDIA GPU Cloud (NGC) é uma das opções disponíveis no Oracle Cloud Infrastructure.

Nesta arquitetura de referência simples, um nó GPU com armazenamento em blocos é implantado em uma VCN com sub-rede pública e gateway de internet. O armazenamento em blocos armazena os aplicativos.

O diagrama a seguir ilustra essa arquitetura de referência.

Descrição da ilustração hpc-cloud-guard.png

A arquitetura tem os seguintes componentes:

• Região

  Uma região do Oracle Cloud Infrastructure é uma área geográfica localizada que contém um ou mais data centers, chamados domínios de disponibilidade. As regiões são independentes de outras regiões e grandes distâncias podem separá-las (entre países ou mesmo continentes).

• Domínios de disponibilidade

  Os domínios de disponibilidade são data centers independentes e independentes em uma região. Os recursos físicos em cada domínio de disponibilidade são isolados dos recursos nos outros domínios de disponibilidade, o que fornece tolerância a falhas. Os domínios de disponibilidade não compartilham infraestrutura, como energia ou resfriamento, ou a rede de domínio de disponibilidade interna. Portanto, é improvável que uma falha em um domínio de disponibilidade afete os outros domínios de disponibilidade na região.

• Tenancy

  Uma tenancy é uma partição segura e isolada que o Oracle configura no Oracle Cloud quando você se inscreve no Oracle Cloud Infrastructure. Você pode criar, organizar e administrar seus recursos no Oracle Cloud em sua tenancy.

• Compartimento

  Compartimentos são partições lógicas entre regiões dentro de uma tenancy do Oracle Cloud Infrastructure. Use compartimentos para organizar seus recursos no Oracle Cloud, controlar o acesso aos recursos e definir cotas de uso. Para controlar o acesso aos recursos em um determinado compartimento, defina políticas que especifiquem quem pode acessar os recursos e quais ações eles podem executar.

• Cloud Guard

  Você pode usar o Oracle Cloud Guard para monitorar e manter a segurança de seus recursos no Oracle Cloud Infrastructure. O Cloud Guard usa receitas de detectores que você pode definir para examinar seus recursos quanto a deficiências de segurança e monitorar operadores e usuários quanto a atividades arriscadas. Quando qualquer configuração incorreta ou atividade insegura é detectada, o Cloud Guard recomenda ações corretivas e auxilia na execução dessas ações, com base nas receitas do respondedor que você pode definir.

• Rede virtual na nuvem (VCN) e sub-redes

  Um VCN é uma rede personalizável definida por software que você configura em uma região do Oracle Cloud Infrastructure. Como as redes tradicionais de data center, as VCNs oferecem controle total sobre seu ambiente de rede. Um VCN pode ter vários blocos CIDR não sobrepostos que você pode alterar depois de criar o VCN. Você pode segmentar uma VCN em sub-redes, que podem ter escopo para uma região ou para um domínio de disponibilidade. Cada sub-rede consiste em uma faixa contígua de endereços que não se sobrepõem às outras sub-redes na VCN. Você pode alterar o tamanho de uma sub-rede após a criação. Uma sub-rede pode ser pública ou privada.

• Gateway de Internet

  O gateway de internet permite o tráfego entre as sub-redes públicas em uma VCN e a internet pública.

• Tabela de roteamento

  As tabelas de roteamento virtuais contêm regras para rotear o tráfego de sub-redes para destinos fora de uma VCN, geralmente por meio de gateways.

• Lista de segurança

  Para cada sub-rede, você pode criar regras de segurança que especifiquem a origem, o destino e o tipo de tráfego que devem ser permitidos dentro e fora da sub-rede.

• Compute

  O serviço Oracle Cloud Infrastructure Compute permite provisionar e gerenciar hosts de computação na nuvem. Você pode iniciar instâncias de computação com formas que atendam aos seus requisitos de recursos (CPU, memória, largura de banda da rede e armazenamento). Depois de criar uma instância de computação, você pode acessá-la de forma segura, reiniciá-la, anexar e desanexar volumes e encerrá-la quando não precisar dela.

• GPU Bare Metal

  Use uma forma de GPU Bare Metal para análises aceleradas por hardware e outros cálculos.

• Volume em blocos

  Com volumes de armazenamento em blocos, você pode criar, anexar, conectar e mover volumes de armazenamento e alterar o desempenho do volume para atender aos requisitos de armazenamento, desempenho e aplicativo. Depois de anexar e conectar um volume a uma instância, você pode usar o volume como um disco rígido regular. Você também pode desconectar um volume e anexá-lo a outra instância sem perder dados.

Recomendações

Use as recomendações a seguir como ponto de partida para implantar aplicativos de dinâmica molecular usando qualquer uma das opções de estrutura computacional no Oracle Cloud Infrastructure.

Seus requisitos podem diferir da arquitetura descrita aqui.

• VCN

  Ao criar uma VCN, determine o número de blocos CIDR necessários e o tamanho de cada bloco com base no número de recursos que você planeja anexar a sub-redes na VCN. Use blocos CIDR que estejam dentro do espaço de endereço IP privado padrão.

  Selecione blocos CIDR que não se sobreponham a nenhuma outra rede (no Oracle Cloud Infrastructure, seu data center local ou outro provedor de nuvem) para a qual você pretenda configurar conexões privadas.

  Depois de criar um VCN, você poderá alterar, adicionar e remover seus blocos CIDR.

  Ao projetar as sub-redes, considere o fluxo de tráfego e os requisitos de segurança. Anexe todos os recursos em uma camada ou função específica à mesma sub-rede, que pode servir como um limite de segurança.

  Usar sub-redes regionais.

• Listas de segurança

  Use listas de segurança para definir regras de entrada e saída que se aplicam a toda a sub-rede.

• Cloud Guard

  Clone e personalize as receitas padrão fornecidas pelo Oracle para criar receitas personalizadas do detector e do respondedor. Essas receitas permitem especificar que tipo de violações de segurança geram um aviso e quais ações podem ser executadas nelas. Por exemplo, talvez você queira detectar buckets do serviço Object Storage que tenham visibilidade definida como pública.

  Aplique o Cloud Guard no nível da tenancy para cobrir o escopo mais amplo e reduzir a carga administrativa de manter várias configurações.

  Você também pode usar o recurso Lista Gerenciada para aplicar determinadas configurações aos detectores.

• GPU Bare Metal

  Use formas bare metal BM.GPU2.2 ou BM.GPU3.8 para obter o melhor desempenho.

Considerações

Ao implantar aplicativos de dinâmica molecular, considere o seguinte:

• Desempenho

  Para obter o melhor desempenho, escolha a forma correta de computação com largura de banda apropriada.

• Disponibilidade

  Considere usar uma opção de alta disponibilidade com base em seus requisitos de implantação e região. As opções incluem o uso de vários domínios de disponibilidade em uma região e o uso de domínios de falha.

• Custo

  Uma instância HPC bare metal fornece a energia de CPU necessária para um custo mais alto. Avalie seus requisitos para escolher a forma de computação apropriada.

• Monitoramento e alertas

  Configure o monitoramento e alertas sobre o uso da CPU e da memória para seus nós, para que você possa ampliar ou reduzir a forma conforme necessário.

Implantar

O código Terraform desta arquitetura de referência está disponível no GitHub. Você pode inserir o código no Oracle Cloud Infrastructure Resource Manager com um único clique, criar a pilha e implantá-la. Como alternativa, você pode fazer download do código do GitHub para o seu computador, personalizar o código e implantar a arquitetura usando a CLI do Terraform.

• Implante usando a pilha de amostra no Oracle Cloud Infrastructure Resource Manager:
  1. Clique em

     Se você ainda não tiver efetuado sign-in, informe as credenciais da tenancy e do usuário.

  2. Revise e aceite os termos e condições.
  3. Selecione a região em que deseja implantar a pilha.
  4. Siga os prompts e instruções na tela para criar a pilha.
  5. Depois de criar a pilha, clique em Ações do Terraform e selecione Plano.
  6. Aguarde a conclusão do job e revise o plano.

     Para fazer alterações, retorne à página Detalhes da Pilha, clique em Editar Pilha e faça as alterações necessárias. Em seguida, execute a ação Plano novamente.

  7. Se nenhuma outra alteração for necessária, retorne à página Detalhes da Pilha, clique em Ações do Terraform e selecione Aplicar.
• Implante usando o código Terraform no GitHub:
  1. Vá para o GitHub.
  2. Clone ou faça download do repositório para o computador local.
  3. Siga as instruções no documento README.

Explorar Mais

Saiba mais sobre os recursos desta arquitetura.

• Estrutura de práticas recomendadas para o Oracle Cloud Infrastructure

• Para obter mais informações, consulte a documentação do GROMACS.