Gurobi

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Gurobi est une suite logicielle du commerce qui permet de résoudre des problèmes complexes d'optimisation. Nous abordons ici son utilisation pour la recherche sur les grappes de Calcul Canada. Des renseignements additionnels seront fournis dès que disponibles.

Limites de la licence

Calcul Canada dispense le soutien technique pour la licence gratuite disponible sur Graham, Cedar, Béluga et Niagara. Cette licence permet 4096 utilisations simultanées (avec jetons) et l'optimisation distribuée sur un maximum de 100 nœuds. Un utilisateur peut faire exécuter plusieurs tâches en simultané. Vous devez cependant accepter certaines conditions. Faites parvenir un courriel au soutien technique avec l'entente suivante (Academic Usage Agreement) dûment complétée; vous pourrez ensuite utiliser les applications après un délai de quelques jours.

Academic Usage Agreement

My Compute Canada username is "_______" and I am a member of the academic institution "_____________________".  This message confirms that I will only use the Compute Canada Gurobi license provided on Compute Canada systems for the purpose of non-commercial research project(s) to be published in publicly available article(s).

Allocations interactives

Ligne de commande

[gra-login2:~] salloc --time=1:00:0 --cpus-per-task=8 --mem=1G --account=def-xyz
[gra800:~] module load gurobi
[gra800:~] gurobi_cl Record=1 Threads=8 Method=2 ResultFile=p0033.sol LogFile=p0033.log $GUROBI_HOME/examples/data/p0033.mps
[gra800:~] gurobi_cl --help

Interpréteur interactif

[gra-login2:~] salloc --time=1:00:0 --cpus-per-task=8 --mem=1G --account=def-xyz
[gra800:~] module load gurobi
[gra800:~] echo "Record 1" > gurobi.env    see *
[gra800:~] gurobi.sh
gurobi> m = read('/cvmfs/restricted.computecanada.ca/easybuild/software/2017/Core/gurobi/8.1.1/examples/data/glass4.mps') 
gurobi> m.Params.Threads = 8               see **
gurobi> m.Params.Method = 2
gurobi> m.Params.ResultFile = "glass4.sol"
gurobi> m.Params.LogFile = "glass4.log"
gurobi> m.optimize()
gurobi> m.write('glass4.lp')
gurobi> m.status                           see ***
gurobi> m.runtime                          see ****
gurobi> help()

où 

   * https://www.gurobi.com/documentation/8.1/refman/recording_api_calls.html
  ** https://www.gurobi.com/documentation/8.1/refman/parameter_descriptions.html
 *** https://www.gurobi.com/documentation/8.1/refman/optimization_status_codes.html
**** https://www.gurobi.com/documentation/8.1/refman/attributes.html

Répéter des appels API

Il est possible d'enregistrer des appels API et de rejouer l'enregistrement avec la commande 

[gra800:~] gurobi_cl recording000.grbr

Référence: https://www.gurobi.com/documentation/8.1/refman/recording_api_calls.html

Tâches en lots

Format LP

Le script suivant est un exemple pour un modèle au format LP.

File : gurobi_example.sh

#!/bin/bash
#SBATCH --time=0:30           # time limit (D-HH:MM)
#SBATCH --mem-per-cpu=1000M   # memory per CPU (in MB)
module purge  
module load gurobi

# Créez le fichier d'environnement dans le répertoire courant en indiquant le nombre de fils.
echo "Threads ${SLURM_CPUS_ON_NODE:-1}" > gurobi.env

gurobi_cl ${GUROBI_HOME}/examples/data/coins.lp


Gurobi-Python

Le script suivant est un exemple de modèle qui utilise Gurobi-Python.

File : gurobi-py_example.sh

#!/bin/bash
#SBATCH --time=0-00:30        # time limit (D-HH:MM)
#SBATCH --cpus-per-task=1     # number of CPUs (threads) to use
#SBATCH --mem-per-cpu=1000M   # memory per CPU (in MB)
module purge  
module load gurobi

# Créez le fichier d'environnement dans le répertoire courant en indiquant le nombre de fils.
echo "Threads ${SLURM_CPUS_ON_NODE:-1}" > gurobi.env

gurobi.sh  ${GUROBI_HOME}/examples/python/facility.py


Environnements virtuels Python

Gurobi a sa propre version de Python qui ne contient aucun autre paquet de tiers autre que Gurobi. Pour utiliser Gurobi avec d'autres paquets Python comme NumPy, Matplotlib, Pandas et autres, il faut créer un environnement virtuel Python dans lequel sont installés gurobipy et par exemple pandas.

Nous devons d'abord déterminer la combinaison des versions de Gurobi et Python à utiliser. 

[name@server ~] $ module load gurobi/8.1.1
[name@server ~] $ cd $EBROOTGUROBI/lib
[name@server ~] $ ls -dF python*
  python2.7/        python2.7_utf32/  python3.6_utf32/
  python2.7_utf16/  python3.5_utf32/  python3.7_utf32/
[name@server ~] $ module load gurobi/9.0.1
[name@server ~] $ cd $EBROOTGUROBI/lib
[name@server ~] $ ls -dF python*
  python2.7_utf16/  python3.5_utf32/  python3.7/        python3.8_utf32/
  python2.7_utf32/  python3.6_utf32/  python3.7_utf32/
[name@server ~] $ cd


Nous voyons que gurobi/8.1.1 a sa propre installation de python2.7/ et des paquets Python pour les versions de Python 2.7, 3.5, 3.6 et 3.7 (pythonX.Y_utf32/), et que gurobi/9.0.1 utilise par défaut python3.7/ et fournit les paquets Python pour les versions Python 2.7, 3.5, 3.6, 3.7 et 3.8 (pythonX.Y_utf32/).

Dans cet exemple, nous voulons créer un environnement Python basé sur python/3.7 où nous voulons utiliser gurobi/9.0.1 et installer le paquet Pandas.

Créer un environnement virtuel Python

Cette procédure est effectuée une seule fois pour chaque système.

Chargez d'abord les modules pour créer l'environnement virtuel, puis activez l'environnement. 

[name@server ~] $ module load gurobi/9.0.1 python/3.7
[name@server ~] $ virtualenv --no-download  ~/env_gurobi
  Using base prefix '/cvmfs/soft.computecanada.ca/easybuild/software/2017/Core/python/3.7.4'
  New python executable in /home/name/env_gurobi/bin/python
  Installing setuptools, pip, wheel...
  done.
[name@server ~] $ source ~/env_gurobi/bin/activate


Une fois l'environnement activé, vous pouvez installer les paquets Python que vous voulez, ici pandas.


Installez ensuite gurobipy dans l'environnement. 

(env_gurobi) [name@server ~] $ cd $EBROOTGUROBI
(env_gurobi) [name@server ~] $ python setup.py build --build-base /tmp/${USER} install
  running build
  running build_py
  creating /tmp/name
  creating /tmp/name/lib
  creating /tmp/name/lib/gurobipy
  copying lib/python3.7_utf32/gurobipy/__init__.py -> /tmp/name/lib/gurobipy
  copying lib/python3.7_utf32/gurobipy/gurobipy.so -> /tmp/name/lib/gurobipy
  running install
  running install_lib
  creating /home/name/env_gurobi/lib/python3.7/site-packages/gurobipy
  copying /tmp/name/lib/gurobipy/gurobipy.so -> /home/name/env_gurobi/lib/python3.7/site-packages/gurobipy
  copying /tmp/name/lib/gurobipy/__init__.py -> /home/name/env_gurobi/lib/python3.7/site-packages/gurobipy
  byte-compiling /home/name/env_gurobi/lib/python3.7/site-packages/gurobipy/__init__.py to __init__.cpython-37.pyc
  running install_egg_info
  Writing /home/name/env_gurobi/lib/python3.7/site-packages/gurobipy-9.0.1-py3.7.egg-info
(env_gurobi) [name@server ~] $ cd


Utilisation

Les scripts Python peuvent maintenant importer Pandas et Gurobi. 

import pandas as pd
import numpy as np
import gurobipy as gurobi
from gurobipy import *
# [...]

Nous pouvons maintenant activer Gurobi et l'environnement avec 

module load gurobi/9.0.1
source ~/env_gurobi/bin/activate
python  my_gurobi_script.py

Remarquez que nous utilisons maintenant python plutôt que gurobi.sh.

Voici un exemple de script pour une tâche :


File : gurobi-py_example.sh

#!/bin/bash
#SBATCH --time=0-00:30        # time limit (D-HH:MM)
#SBATCH --cpus-per-task=1     # number of CPUs (threads) to use
#SBATCH --mem-per-cpu=1000M   # memory per CPU (in MB)
module purge
module load gurobi/9.0.1
source ~/env_gurobi/bin/activate

# Create environment file in current directory setting the number of threads:
echo "Threads ${SLURM_CPUS_ON_NODE:-1}" > gurobi.env

python  my_gurobi_script.py


Comment citer Gurobi

Référez-vous à How do I cite Gurobi software for an academic publication?

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