Understanding the behaviour of high-temperature plasmas is one of the main pillars in the development of fusion energy. It involves the development, validation, and use of several numerical models to describe complex physical processes and their interactions. Integrated modelling brings different models together, coupling them via suitable interfaces. Often, there is a need to include specific physics phenomena, such as magnetohydrodynamics, plasma turbulence or transport. They are computationally demanding and require modern supercomputers for their analysis. In such cases, the complexity of running integrated modelling workflows, including the use of supercomputers should be managed transparently, hidden to the final user. In this paper, we present and implement a scheme to tackle the execution of large fusion workflows on modern supercomputers using container technologies and a tool for their remote submission. We successfully packed in a container image a very complex environment: international thermonuclear experimental reactor (ITER) integrated modelling & analysis suite (IMAS). Moreover, we run high-performance computing codes up to 3072 cores with performance loss of 3%. The ITER H&CD worklfow was executed on Marconi and for the first time ran in a cluster without an installation of the IMAS framework. The presented capabilities have demonstrated the feasibility of our approach on Marconi-Fusion, the European High-Performance Computer for fusion applications and have tested a relevant application within the integrated modelling community.
高温プラズマの挙動を理解することは、核融合エネルギーの開発における主要な柱の一つである。これには、複雑な物理プロセスとその相互作用を記述するための複数の数値モデルの開発、検証、および使用が含まれる。統合モデリングは、適切なインターフェースを介して異なるモデルを結合し、統合するものである。多くの場合、磁気流体力学、プラズマ乱流、輸送などの特定の物理現象を含める必要がある。これらは計算負荷が高く、解析には現代のスーパーコンピュータを必要とする。このような場合、統合モデリングワークフローの実行の複雑さは、スーパーコンピュータの使用を含め、最終ユーザーからは透過的に管理されるべきである。本論文では、最新のスーパーコンピュータ上での大規模な核融合ワークフローの実行を扱うためのスキームを提示し、実装する。これには、コンテナ技術と、それらのリモート送信のためのツールが用いられる。我々は、国際熱核融合実験炉（ITER）統合モデリング＆解析スイート（IMAS）という非常に複雑な環境を、コンテナイメージにパッケージ化することに成功した。さらに、我々は高性能計算コードを最大3072コアで実行し、性能損失は3%であった。ITER H&CDワークフローはMarconi上で実行され、IMASフレームワークのインストールを必要とせずに、クラスター上で初めて実行された。提示された機能は、核融合アプリケーションのための欧州高性能コンピュータであるMarconi-Fusion上での我々のアプローチの実現可能性を実証し、統合モデリングコミュニティ内の関連アプリケーションでテストされた。