Análisis de Resultados de la Prueba de Rendimiento del modelo WRF para El Salvador a diferentes resoluciones Con 1 a 4 procesadores.

Transcripción

1 Análisis de Resultados de la Prueba de Rendimiento del modelo WRF para El Salvador a diferentes resoluciones Con 1 a 4 procesadores. Juan José Amides Figueroa Urbano. 1. Introducción El presente informe presenta los resultados obtenidos al realizar varias corridas del modelo WRF a diferentes resoluciones con diferentes configuraciones de microprocesadores. La prueba consistió en correr el modelo para una misma fecha y particularizaciones con diferentes espaciados de malla o resoluciones con 1 a 4 procesadores cada vez; las resoluciones utilizadas fueron 15km, 10km, 7km, 5km, 4km. 2. Descripción de la escala Debido a que la mayoría de fenómenos meteorológicos en nuestro país tienen un tamaño que va desde los 2 a los 200km, es necesario contar con una herramienta que sea capaz de modelarlos para poder predecirlos con mayor precisión, para que un modelo numérico pueda analizar una forma de onda simple, se precisan al menos cinco puntos de malla para resolver la estructura de la onda. Esto significa que si se trata de un modelo de 50 km (es decir, la distancia horizontal entre dos puntos de la malla es 50 km), éste sólo podrá analizar plenamente las ondas o sistemas que abarcan 200 km o más. Si queremos resolver fenómenos de longitud de onda de 8 km como mínimo debemos tener un modelo que corra a 2 km de espaciado de malla o resolución, esto es lo que se pretende tener en nuestro país, para lo cual es necesario contar con mayor poder de máquina. 3. Descripción de la prueba Se procedió a montar un experimento que mostrara el rendimiento de una computadora especifica en la cual se procedió a correr el modelo a distintas resoluciones y con 1 a 4 núcleos por corrida, se esperaba que las corridas de menor resolución fueran mas rápidas que las de mayor resolución y al mismo tiempo que el tiempo de simulación se redujese al aumentar la cantidad de procesadores que ejecutaran la corrida del modelo. 3.1 Datos del la computadora utilizada: DELL OPTIPLEX 980 Procesador I5-760, 2.8, 8MB 2 fisicos y dos virtuales Disco Duro 500GB, S2, 7.2K 8 GB de RAM 1

2 3.2 Datos del Dominio utilizado: El dominio que se utilizo es relativamente pequeño, con El Salvador en el centro y parte de Guatemala, Belice, Honduras y Nicaragua, a continuación se presenta el mapa del dominio utilizado: Este es el dominio que actualmente se tiene funcionando de forma operativa en el CMA del MARN. Algunos datos sobre la parametrización son: Física de Cumulos: New Kain-Fritsch Microfísica: WSM 6-class scheme Espaciado horizontal entre puntos de malla: 15 km Numero de niveles en la vertical: 28 niveles. Gráfico 1. Dominio utilizado para la prueba 4. Resultados Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla de datos: 2

3 Tabla 1. Resultados de la prueba de rendimiento del modelo para diferentes resoluciones y diferentes configuraciones de procesadores en minutos 15 Kilómetros de espaciado de malla o resolución Programa Tiempo (min) Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Ungrib 6 Ungrib 6 Ungrib 7 Ungrib 7 Metgrid 3 Metgrid 3 Metgrid 3 Metgrid 3 Real 1 Real 1 Real 1 Real 1 WRF 100 WRF 28 WRF 21 WRF 18 Total 112 Total 40 Total 34 Total 31 Tamaño 450 MB 10 Kilómetros de espaciado de malla o resolución Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Geogrid 1 Geogrid 1 Geogrid 1 Geogrid 1 Ungrib 8 Ungrib 8 Ungrib 8 Ungrib 8 Metgrid 4 Metgrid 4 Metgrid 4 Metgrid 4 Real 1 Real 1 Real 1 Real 1 WRF 450 WRF 237 WRF 182 WRF 144 Total 464 Total 251 Total 196 Total 158 Tamaño 2 GB 7 Kilómetros de espaciado de malla o resolución Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Ungrib 6 Ungrib 6 Ungrib 6 Ungrib 6 Metgrid 6 Metgrid 6 Metgrid 6 Metgrid 6 Real 1 Real 1 Real 1 Real 1 WRF 1158 WRF 600 WRF 443 WRF 362 Total 1173 Total 615 Total 458 Total 377 Tamaño 3.3 GB

4 Tabla 1. (CONTINUACION) Resultados de la prueba de rendimiento del modelo para diferentes resoluciones y diferentes configuraciones de procesadores en minutos 5 Kilómetros de espaciado de malla o resolución Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Ungrib 6 Ungrib 6 Ungrib 6 Ungrib 6 Metgrid 9 Metgrid 9 Metgrid 9 Metgrid 9 Real 6 Real 6 Real 6 Real 6 WRF 4986 WRF 2592 WRF 1850 WRF 1540 Total 5009 Total 2615 Total 1873 Total 1563 Tamaño 11.3 GB RAM al 39% 4 Kilómetros de espaciado de malla o resolución Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Programa Tiempo de corrida Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Geogrid 2 Ungrib 6 Ungrib 6 Ungrib 6 Ungrib 6 Metgrid 17 Metgrid 17 Metgrid 17 Metgrid 17 Real 17 Real 17 Real 17 Real 8 WRF 8946 WRF 5111 WRF 3298 WRF 2898 Total 8988 Total 5153 Total 3340 Total 2931 Tamaño 14.7 GB RAM al 49%

5

6 5. Análisis de resultados Los datos anteriores no toman en cuenta la bajada de los datos de inicio ni el proceso final de creación de los gráficos finales, este proceso toma aproximadamente entre 2 a 2 horas y media extra. Tomando los extremos de la prueba: Para 15 km de resolución, el proceso toma con 1 solo procesador al 100% de su capacidad aproximadamente 112 minutos (1.86 horas), mientras que con 4 procesadores al 100% de su capacidad cada uno 31 minutos, produciendo un archivo en bruto de 450MB. Para 4 km de resolución, el proceso toma con 1 solo procesador al 100% de su capacidad aproximadamente 8988 minutos (6.24 días), mientras que con 4 procesadores al 100% de su capacidad cada uno 2931 minutos (2.04 días), produciendo un archivo en bruto de 14.7 GB. A todos los cálculos se deben sumar 2 a 2 horas y media de bajada y post proceso del producto; también es válido mencionar que el uso de la memoria RAM aumenta, en otra prueba no mostrada en este reporte se vio que al correr el modelo con 2 km de resolución la memoria RAM era utilizada al 100% y la computadora no podía continuar con el proceso. A continuación se muestran los resultados del modelo a 10 km y a 4 km de resolución para la misma hora. Grafico 3, Resultado del modelo para 10 km de resolución. 6

7 Gráfico 4, Resultado del modelo para 4 km de resolución. En esta comparación se nota que la densidad que ofrece una mayor resolución ofrece mayor detalle al producto meteorológico. Gráfico 5, Precipitación con resolución de 10 km. 7

8 Gráfico 6, Precipitación con resolución de 4 km. En esta comparación se nota que la densidad que ofrece una mayor resolución ofrece mayor precisión en la distribución y cantidad de lluvia, lo que a la hora de hacer un pronóstico es muy significativo. 6. Conclusiones Analizando los resultados de la prueba podemos decir que: El tiempo de simulación es mayor en cuanto la resolución o espaciado de malla es mayor. El tiempo de la simulación disminuye conforme a la cantidad de procesadores utilizados para la corrida en forma exponencial. El aumento de resolución brinda mayor precisión en la salida del modelo. 7. Recomendaciones Para correr simulaciones a mayor resolución se necesita una maquina con mayores prestaciones. Al correr simulaciones de mayor resolución se podría tener mejor precisión para estimar la posición e intensidad de las variables meteorológicas. 8