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Linux-Clusters inkl. Kühlsystem

Förderung Förderung in 2015
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278764469
 
Erstellungsjahr 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das LRZ betreibt den CoolMUC-2 als Tier-2 Rechensystem, das für Anforderungen aus dem gesamten bayerischen Hochschulbereich offen ist. Als Teil der Leistungspyramide dienen Rechner dieser Leistungsklasse auch dazu, Projekte für den nationalen Höchstleistungsrechner SuperMUC und seinen Nachfolger SuperMUC-NG vorzubereiten. Durch diese Leistungspyramide kann das LRZ sicherstellen, dass eine nahezu vollständig durchgängige Verfügbarkeit an Rechenleistung, Tools und Bibliotheken für alle Benutzer verfügbar ist und, dass Entwicklungen aus dem Höchstleistungsbereich auch in die anderen Ebenen des Versorgungskonzeptes transportiert werden und umgekehrt. Zusammengefasst bietet die LRZ-Rechnerpyramide folgende Vorteile: hohe Benutzerakzeptanz; großes und einheitliches Softwareangebot; einheitliche Systemadministration; einheitliche Optimierungsstrategien für Benutzer. Als regionaler Hochleistungsrechner erfüllt das Linux-Cluster folgende Aufgaben: Die Abarbeitung von Applikationen mit hohen Ressourcenanforderungen (z.B. an Hauptspeicher, I/O und Prozessoren pro Rechenknoten), welche aufgrund dieser Anforderungen von instituts-lokalen Compute-Servern an bayerischen Universitäten nicht bearbeitet werden können; die hocheffiziente Bearbeitung von sequentiellen und mäßig parallelen Applikationen; die gleichzeitige Abarbeitung einer großen Zahl von Benutzeraufträgen (sog. Capacity Computing; dabei kann es sich auch um serielle oder nur im Knoten parallelisierte Jobs handeln). Das Linux-Cluster dient der Vorbereitung von Projekten und Codes für die größeren nationalen Rechner – wie etwa das SuperMUC-System – sowie der Ausbildung für Computational Science auf Hoch- und Höchstleistungsrechnern. Das LRZ hat Ende 2018 einen Berichtsband mit den am CoolMUC-2 durchgeführten Projekten veröffentlicht. Darin sind 44 Berichte von Anwendern enthalten, deren Projekte jeweils mehr als 500.000 Core-Stunden an Rechenzeit auf CoolMUC-2 verbraucht haben. Die 10 größten Projekte haben im Zeitraum 2015-2017 zusammen 202 Millionen Core-Stunden verbraucht. Das LRZ betreibt eigene Forschung im Bereich Energieeffizienz von HPC-Systemen und nutzt deren Ergebnisse um den Betrieb seiner IT-Systeme zu optimieren. Zu diesem Zweck wurde eine mit 60 kW Kälteleistung dimensionierte Adsorptionskältemaschine am CoolMUC-2 HPC-System installiert, um die IT-Abwärme zur Erzeugung von Kälte mittels Adsorptionskühlung zu erforschen und deren Einsatz als energieeffiziente Alternative zu Kompressionskältemaschinen im Rechenzentrum zu evaluieren. Die Kälte wird betrieblich zur Kühlung des mit SuperMUC Phase 2 gelieferten Hintergrundspeichers genutzt und hat dabei ihre Zuverlässigkeit im Produktionsbetrieb unter Beweis gestellt. Dank umfangreicher Instrumentierung der Adsorptionskälteanlage und des IT-Systems konnten optimale Betriebsparameter gefunden und die Effizienz der Anlage exakt vermessen werden. Ein wesentliches Ergebnis dieser Untersuchungen ist, dass Adsorptionskühlung ähnlich effizient sein kann wie direkte Warmwasserkühlung, die am LRZ primär zur Kühlung von HPC-Systemen genutzt wird. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung hat ergeben, dass sich die Installation einer solchen Anlage während der typischen Standzeit eines HPC-Systems von 6 Jahren amortisiert. Dank der umfangreichen Instrumentierung der Anlage konnten außerdem weitere Optimierungspotenziale auf Seiten des HPC-Systems identifiziert werden, die bei der Beschaffung von neueren HPC-Systemen berücksichtigt wurden und werden. So wurden etwa die gewonnenen Erfahrungen aus dem Betrieb des CoolMUC-2 Systems dazu genutzt, die Ausschreibungskriterien für die Kühlungseffizienz des Nachfolgesystems CoolMUC-3 zu konkretisieren und zu verschärfen und führten letztendlich auch dazu, in noch größerem Maßstab die Nutzung von Adsorptionskälte beim Tier-0 System SuperMUC-NG zu konzipieren und zu installieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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