next up previous contents
Next: Määrittelydokumentti ja siihen tehdyt Up: Makromolekyylikompleksien rekonstruktioprosessinrinnakkaistaminen Beowulf-ympäristössä Previous: Orientointijärjestelmä rekonstruointijärjestelmän osana

   
Järjestelmän yleiskuvaus

Orientaatiojärjestelmä selvittää viruksesta elektronimikroskoopilla otetun kuvan orientaation laskemalla kolmiuoitteisesta mallista projektioita ja vertaamalla näitä kaksiulotteisissa kuvissa oleviin viruksiin. Järjestelmä toimii Beowulf-klusterissa Linux-ympäristössä ja käyttää hajautukseen MPI-kirjaston (Message Passing Interface) vapaasti levitettävää versiota.

Järjestelmä saa syötteenä yhden kolmiulotteisen mallin viruksesta, useita kaksiulotteisia elektronimikroskooppikuvia viruksesta ja käyttäjän haluamakseen muokkaaman konfiguraatiotiedoston, josta luetaan esimerkiksi monestako kulmasta projektioita lasketaan. Lopputuloksena järjestelmä tulostaa laskemansa hyvyysinformaation perusteella parhaat orientaatiot kuville. Parhaita orientaatioita voi yhdellä kuvalla olla useampia, jos käyttäjä näin haluaa.

Prosessi on laskennallisesti hyvin vaativa, jonka takia järjestelmä on hajautettu klusteriin, jolloin järjestelmä tuottaa tuloksia järkevässä ajassa. Orientointijärjestelmä on rakenteeltaan suhteellisen yksinkertainen, aluksi lasketaan viruksen kolmiulotteisesta mallista projektio määrätystä kulmasta ja tätä verrataan kaksiulotteiseen kuvaan viruksesta, vertailun tuloksena saadaan hyvyysinformaatiota, josta päätellään onko kaksiulotteinen kuva otettu tästä kulmasta, tämän jälkeen lasketaan projektio seuraavasta kulmasta ja verrataan, näin edetään kunnes kaikki halutut kulmat on käyty läpi. Tässä prosessissa käytettävät algoritmit ovat kuitenkin laskennallisesti vaativia ja tutkittavia kulmia on runsaasti samoin kuin kaksiulotteisia kuvia, joten laskentatehoa tarvitaan runsaasti, jolloin klusteri on hyvä laitteistovaihtoehto, sillä klusterissa laskenta voidaan hajauttaa MPI-kirjastoa käyttäen kaikille käytettävissä oleville laskentayksiköille.

Järjestelmän vikasietoisuuden kannalta klusteri on kuitenkin ongelmallinen laitteisto, sillä missä tahansa laskentayksikössä voi tapahtua järjestelmästä riippumattomaton virhe, jonka seurauksena kyseinen yksikkö on käyttökelvoton eli laskentayksikkö on kaatunut, jonka jälkeen järjestelmä pystyy jatkamaan lasketaan tästä huolimatta eli hajauttaamaan laskennan jäljellä oleviin laskentayksiköihin. Lisäksi järjestelmän selviää tilanteesta, jossa käyttökelvoton laskentayksikkö tulee jälleen käyttökelpoiseksi, tämä on ongelmallinen tilanne, sillä käyttettävä MPI-kirjastosta käytössä oleva versio ei mahdollista uusien prosessien luontia järjestelmän ollessa toiminnassa. Tämä tilanne on ratkaistu pitämällä yllä lokitiedostoa laskennan tilasta, jolloin järjestelmä käynnistetään uudestaan ja jatketaan siitä tilasta johon äsken jäätiin.


next up previous contents
Next: Määrittelydokumentti ja siihen tehdyt Up: Makromolekyylikompleksien rekonstruktioprosessinrinnakkaistaminen Beowulf-ympäristössä Previous: Orientointijärjestelmä rekonstruointijärjestelmän osana
T Valtteri Rahkonen
2000-04-02