資料同化 | 搭建docker環境-1

Community Gridpoint Statistical Interpolation (GSI) system

DTC 是一個分布式設施，NWP 社區可以在這里測試和評估用于研究和操作的新模型和技術。

DTC

DTC的目標包括：

  • 鏈接研究和操作社區

  • 研究成果轉化為實際操作的速度

  • 加快改善天氣預報

  • 開發和測試有前途的數值預報新技術

  • 為模型和數據同化系統的循環或實時測試提供機會

開發測試中心(Developmental Testbed Center，DTC)目前維護并支持 GSI 系統的社區版本(現在是3.7版本)。GSI 是由美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)、美國國家航空航天局(美國國家航空航天局)和國家大氣研究中心(nCAR)共同開發的一個數據同化系統。下面演示如何在Linux系統上搭建一個數據同化系統，再次之前已經在系統上安裝好了WRF以及docker。

前期準備

你必須要在你的系統上擁有docker軟件，前往以下網頁進行下載和安裝docker

  • https://www.docker.com

docker

  • 對于mac用戶

只需從其官方網站下載“ docker”并安裝即可。

  • 對于 Debian/Ubuntu based Linux systems (recent releases)
    使用以下命命令進行安裝
   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"sudo apt-get updateapt-cache policy docker-cesudo apt-get install -y docker-ce

注意： 如果curl命令不可用，則改為使用 wget，如下所示:

wget https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg; cat gpg | apt-key add -

一般來說，你需要系統管理員權限才能安裝 docker。

  • 對于 Windows 用戶，強烈建議安裝 VirtualBox，然后安裝基于 Ubuntu 的虛擬機在這個基于 Ubuntu 的虛擬機中，你可以按照上面的步驟安裝 docker

由于我所使用的Linux系統已經提取裝好了docker，所以下面我直接開始使用啦

下載GSI Docker Container

下載地址：

  • https://dtcenter.org/community-code/gridpoint-statistical-interpolation-gsi/download

Download

Get and run comgsi/docker

  • 參考教程：https://dtcenter.org/sites/default/files/community-code/gsi/release-notes/README.GSI_Docker

1 獲取 comgsi/docker image

存在兩種獲取comgsi/docker的方法，一個是直接通過docker拉取，另一個是通過下載源文件，我這里是通過下載源文件進行的

  • 獲取方法1

在linux 界面直接創建一個自己的mygsidocker文件夾后，使用wget命令下載docker，然后解壓下載的壓縮包，最后使用docker命令加載解壓縮的文件

mkdir mygsidocker
cd mygsidocker
wget https://dtcenter.org/dfiles/code/gsi/comgsi_docker.tar.gz
gunzip comgsi_docker.tar.gz
docker load -i comgsi_docker.tar

wget

命令

  • 獲取方法2

docker pull comgsi/docker

Docker 會自動從 hub.docker.com 下載 comgsi/docker。

Comgsi/docker 容器的大小為695 MB。

如果從 hub.docker.com 下載速度太慢，請考慮方法1

2 啟動容器：comgsi/docker

運行以下命令，為了獲取一個運行腳本:"rungsidocker"來啟動comgsi/docker

echo 'docker run -h mygsidocker -v "$(pwd)":/tutorial -ti --rm comgsi/docker' > rungsidocker; chmod +x rungsidocker

這里的mygsidocker是我創建的文件夾名稱，可以自己根據自己創建的文件夾名稱進行相應更改。運行完上述命令后，你會發現mygsidocker下面多個了腳本：./rungsidocker

現在，您可以每次輸入 ./rungsidocker來啟動 comgsi/docker

如果運行過程中出現：

權限警告

需要運行以下命令更改目標目錄的權限：

sudo chmod 777 .

然后再次運行./rungsidocker：

一旦 comgsi/docker 成功啟動，您將在 docker 中看到類似如下的輸出:

comgsi@mygsidocker:/tutorial$

  • 注意1: 這個/tutorail 是主機系統下的目錄映射，您可以在其中執行 rungsidocker命令。這個映射允許您從主機系統訪問 docker 中的文件，并且您的文件不會消失

  • 注意2: 在 /tutorial 下將自動創建三個目錄 /build, /case_data, /run

重新打開一個Linux頁面，使用docker ps 命令,可以查看當前的運行容器內容

現在您知道 comgsi/docker 容器 ID 是: 08aeab0a3728，輸入

docker exec -it 08aeab0a3728 bash

你會進入一個新的shell頁面，這類似于游戲里面的雙開了哈哈哈(懂的都懂

3 在comgsi/docker中運行 GSI/EnKF

以下所有步驟都在 comgsi/docker 容器的 shell 中完成，即運行./rungsidocker之后的頁面

使用wget下載 GSI/EnKF 壓縮包：

wget https://dtcenter.org/sites/default/files/comGSIv3.7_EnKFv1.3.tar.gz

在docker的 /tutorial目錄下，可以看到
comGSIv3.7_EnKFv1.3.tar.gz

使用tar命令進行解壓縮:

tar xvfz comGSIv3.7_EnKFv1.3.tar.gz

編譯GSI/EnKF

cd build
cmake ../comGSIv3.7_EnKFv1.3
make

根據主機的不同，需要10 ~ 20分鐘才能完成編譯。

  • 如果不想從源代碼進行編譯，可以跳過步驟(2)并下載預編譯的代碼可執行文件
wget http://dtcenter.org/com-GSI/MPMC/precompiled.tar.gz
tar xvfz precompiled.tar.gz

鏈接可執行文件到 run/

cd ../run
ln -sf ../build/bin/gsi.x . 
ln -sf ../build/bin/enkf_wrf.x .

現在，您可以按照 DTC 網站上的說明在 run/目錄下運行所有教程案例

注意1：你可以下載案例的數據到/tutorial/case_data目錄下面
注意2：在comgsi/docker下面，如果你的系統支持并行運算，可以進行多核計算

    e.g.:   mpirun -n 2 run.case03-conv.ksh

檢測運行

進入docker環境，進入build/bin/ 文件夾，運行 ./gsi.x

沒有啥問題，下一步就可以進行后續的案例測試啦

https://dtcenter.org/about

https://dtcenter.org/sites/default/files/community-code/gsi/release-notes/README.GSI_Docker

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