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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Numerical models are mathematical representations that solve algebraic or differential equations
to simulate phenomena across time and space. Some models, such as the Weather Research and
Forecasting (WRF) model, are applied to weather prediction, providing valuable information
to individuals, companies, institutions, and governments on potential future events. However,
the WRF model can become highly computationally demanding, requiring increasingly power ful hardware resources with the increase of the resolutions and complexity of the simulations.
High-Performance Computing (HPC) allows users to leverage powerful instances tailored to their
needs, providing the necessary hardware resources for running complex WRF simulations. Mean while, cloud computing presents an enticing option for computationally demanding programs,
offering advantages such as economies of scale, high reliability, and availability. On the software
side, compiling, configuring, and installing multiple libraries are essential to exploit WRF’s po tential, which can be an arduous task. This study explores a cloud-enabled approach using pre configured Docker images and compares it to on-premises, HPC, and cloud solutions. We also
analyze whether cloud computing is economically and performance-wise viable, using a compa rable base architecture across multiple cloud providers, and assess if the convenience of Docker
meets the requirements despite potential overhead.
Os modelos numéricos são representações matemáticas que resolvem equações algébricas ou difer enciais para simular fenómenos ao longo do tempo e do espaço. Alguns modelos, como o modelo Weather Research and Forecasting (WRF), são aplicados à previsão meteorológica, fornecendo in formações valiosas a indivíduos, empresas, instituições e governos sobre possíveis eventos futuros. No entanto, o modelo WRF pode tornar-se altamente exigente do ponto de vista computacional, requerendo recursos de hardware cada vez mais potentes com o aumento da resolução e da complex idade das simulações. A Computação de Alto Desempenho (HPC) permite aos utilizadores recorrer a instâncias poderosas adaptadas às suas necessidades, disponibilizando os recursos de hardware necessários para a execução de simulações complexas com o WRF. Paralelamente, a computação em nuvem apresenta-se como uma opção atrativa para programas com grandes exigências com putacionais, oferecendo vantagens como economias de escala, elevada fiabilidade e disponibilidade. Do lado do software, a compilação, configuração e instalação de múltiplas bibliotecas são essen ciais para explorar o potencial do WRF, o que pode ser uma tarefa árdua. Este estudo explora uma abordagem baseada na nuvem utilizando imagens Docker pré-configuradas e compara-a com soluções locais, HPC e na nuvem. Analisamos também se a computação em nuvem é viável do ponto de vista económico e de desempenho, utilizando uma arquitetura base comparável entre diferentes fornecedores de serviços na nuvem, e avaliamos se a conveniência do Docker satisfaz os requisitos, apesar de uma possível carga adicional.
Os modelos numéricos são representações matemáticas que resolvem equações algébricas ou difer enciais para simular fenómenos ao longo do tempo e do espaço. Alguns modelos, como o modelo Weather Research and Forecasting (WRF), são aplicados à previsão meteorológica, fornecendo in formações valiosas a indivíduos, empresas, instituições e governos sobre possíveis eventos futuros. No entanto, o modelo WRF pode tornar-se altamente exigente do ponto de vista computacional, requerendo recursos de hardware cada vez mais potentes com o aumento da resolução e da complex idade das simulações. A Computação de Alto Desempenho (HPC) permite aos utilizadores recorrer a instâncias poderosas adaptadas às suas necessidades, disponibilizando os recursos de hardware necessários para a execução de simulações complexas com o WRF. Paralelamente, a computação em nuvem apresenta-se como uma opção atrativa para programas com grandes exigências com putacionais, oferecendo vantagens como economias de escala, elevada fiabilidade e disponibilidade. Do lado do software, a compilação, configuração e instalação de múltiplas bibliotecas são essen ciais para explorar o potencial do WRF, o que pode ser uma tarefa árdua. Este estudo explora uma abordagem baseada na nuvem utilizando imagens Docker pré-configuradas e compara-a com soluções locais, HPC e na nuvem. Analisamos também se a computação em nuvem é viável do ponto de vista económico e de desempenho, utilizando uma arquitetura base comparável entre diferentes fornecedores de serviços na nuvem, e avaliamos se a conveniência do Docker satisfaz os requisitos, apesar de uma possível carga adicional.
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Keywords
Docker HPC Nuvem WRF Kuberneter Cloud Informatics Engineering . Facukldade de Ciências Exatas e da Engenharia