TU Dresden rechnet mit SGI Altix

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Hochleistungsrechnen macht die modernen Naturwissenschaften erst möglich.

Eine Gruppe deutscher Forscher an der Technischen Universität Dresden beispielsweise arbeitet derzeit an der Verbesserung medizinischer Hüftprothesen. Die Wissenschaftler nutzen komplexe Simulationen, um zu bestimmen, wie menschliche Zellen mit den Materialien Plastik oder Keramik interagieren. Ein anderes Forscherteam wertet zeitgleich die Inhalte von 16 Millionen wissenschaftlichen Artikeln aus, um das gesamte, weltweit verfügbare Wissen über Genexpression und Proteinstrukturen zu erfassen.

Diese beiden Beispiele aus Dresden belegen, wie essentiell mittlerweile Supercomputer für Hochschulen geworden sind. Forscher aus ganz Deutschland können an der TU Dresden mit ihrer Hilfe Fortschritte erzielen, die bisher nicht denkbar waren: Physik, Chemie, Ingenieurwissenschaften, Bioinformatik und Nanotechnologie – sie alle nutzen für ihre Arbeit eine leistungsstarke Rechen- und Datenmanagement-Lösung. Im Falle der TU stammt sie aus dem Hause SGI.

In diesem Frühjahr installierte das Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) ein SGI Altix 4700 System mit 2.048 Intel Itanium 2 Prozessorkernen und 6,5 Terabyte Hauptspeicher. Der Supercomputer liefert 11,9 TFlop/s und ist damit das leistungsstärkste System in den ostdeutschen Bundesländern. Das Altix-System beim ZIH läuft unter Novell SUSE Linux Enterprise Server 10.

Um den Forschern schnellen und leichten Zugriff auf ihre Daten zu ermöglichen, hat das ZIH zusätzlich eine Massenspeicherung mit SGI InfiniteStorage Data Migration Facility (DMF) implementiert. Das mehrstufige Massenspeichersystem, das auf SGI InfiniteStorage 6700 Systemen basiert, bietet insgesamt 136 Terabyte Plattenspeicher. Die Forscher der TU Dresden können damit große Datenmengen durchgängig schnell bewegen und speichern – bis hin zur Archivierung. Die Lösung für das Management der Daten umfasst auch ein Bandrobotersystem mit einer Kapazität von einem Petabyte.

Drei Monate Forschungsarbeit auf einen Tag verkürzen

Der SGI Altix 4700 Supercomputer steht den Forschern der TU Dresden mit bis zu 50.000 Prozessorstunden täglich zur Verfügung; im Monat ergeben sich daraus 1,5 Millionen Stunden. Der Zugriff auf so viel Rechenleistung hat bereits einige erstaunliche Resultate gebracht. So werden beispielsweise für Forschungen über die Zucht von Kristallen komplexe Large-Eddy-Simulationen durchgeführt. Solche Simulationen benötigten in der Vergangenheit eine Rechendauer von drei Monaten. Heute werden sie über Nacht auf dem SGI Altix 4700 System durchgerechnet. Dieser enorme Produktivitätsschub erlaubt den Wissenschaftlern, disziplinübergreifend zu arbeiten und theoretische Erkenntnisse mit Simulationen und Experimenten enger zu verknüpfen als dies bislang möglich war. Die Teamarbeit, bei der Ergebnisse aus Modellberechnungen mit Experimenten verglichen werden, führt zu schnelleren und genaueren Erkenntnissen.

“Wir haben eine sehr ausgewogene Rechner- und Speicher-Umgebung erhalten, die die Innovationskraft der Universität, des Standorts Dresden und der ganzen Region wirkungsvoll stärken wird”, bekräftigt Dr. Hermann Kokenge, Rektor der TU Dresden. “Mit ihr können wir unseren Instituten und der weiteren akademischen Gemeinde eine ‘kritische Masse’ mehr an ‘Power’ und ganz neuartige Arbeitsmöglichkeiten für datenintensive Projekte bieten. Wir sehen bereits große Fortschritte in etlichen traditionell repräsentierten und aufstrebenden neuen Forschungsgebieten.”

Datenmanagement und Storage erweisen sich als kritische Erfolgsfaktoren

Wichtig für die Produktivität, die das ZIH der TU Dresden den Forschern bietet, ist auch die Speicherlösung SGI InfiniteStorage, die mit dem hochleistungsfähigen Dateisystem SGI InfiniteStorage Shared Filesystem CXFS, mit DMF und dem von SGI verbesserten NFS arbeitet. Ein Beispiel: Das InfiniteStorage Online Disk System ist mit der Geschwindigkeit von 8 Gigabyte pro Sekunde an den SGI Supercomputer angebunden.

CXFS ermöglicht das Laden von 4 Terabyte Daten aus dem SAN in den Arbeitsspeicher des Altix 4700 Supercomputer in nur zehn Minuten. Und von den Bändern des Archivsystems können 25 Terabyte Daten in nur vier Stunden in die Altix übertragen werden.

“Hohe Bandbreite für das schnelle Bewegen großer Datenmengen ist extrem wichtig für unseren Capability-Computing-Ansatz”, erklärt Prof. Dr. Wolfgang E. Nagel, Direktor des ZIH.  “Die SGI-Lösung hat unsere hohen Anforderungen an das Datenmanagement in Bezug auf Geschwindigkeit und Effizienz übertroffen. Das ist herausragend.”