Fraunhofer rechnet mit Linux-Cluster

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Das in Kaiserslautern ansässige Fraunhofer Institut Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM ) hat einen der schnellsten Supercomputer Deutschlands in Betrieb genommen. Es handelt sich um einen Cluster besteht aus 272 Standard-Servern von Dell.

‘Hercules’ wird für aufwändige Simulationen und Visualisierungen genutzt, etwa in den Bereichen simulierte Realität, CAE, parallele Softwarearchitekturen und Algorithmen, Performance-Analysen und Seismik. Ein besonderes Kühlkonzept soll stromsparen helfen.

“Hercules rechnet mit 8,1 Teraflops und ist damit der neuntschnellste Supercomputer Deutschlands”, sagte Dr. Franz-Josef Pfreundt, Bereichsleiter Competence Center High Performance Computing and Visualization und Rechenzentrumsleiter am ITWM. Im aktuellen Top-500-Ranking der weltweit schnellsten Höchstleistungsrechner unter www.top500.org liegt er auf Position 134. Angetrieben wird Hercules von 1088 Rechenkernen, die in 272 PowerEdge-1950- und -2950-Servern von Dell mit insgesamt 544 Dual-Core-CPUs untergebracht sind.

Implementiert wurde Hercules von Cluster-Spezialist Linux Networx. Von ihm forderte das ITWM eine hohe Energieeffizienz des neuen Höchstleistungs-Clusters. Das erreichte Linux Networx beispielsweise durch Netzteile von Dell, die laut Pfreundt äußerst stromsparend arbeiten.

Weitere Energieeinsparungen erzielte das ITWM durch den Einsatz spezieller Server-Komponenten: So kommen ausschließlich Strom sparende Dual-Core-Prozessoren Intel 5148 LV (Low Voltage) mit 40 Watt Stromaufnahme zum Einsatz. “Außerdem nutzen wir pro Knoten nur vier Speichermodule, was den Energieverbrauch weiter verringert”, so Pfreundt. Hinzu kommen SAS-Festplatten, die zirka 30 Prozent weniger Strom verbrauchen als gängige SCSI-Laufwerke. Zudem verbesserte Dell das BIOS so, dass der Stromverbrauch der internen Lüftung auf ein Minimum gesenkt wurde.

Auch wurde ein ausgeklügeltes Kühlungssystem implementiert. So wird der Computerraum, in dem Hercules seine Dienste verrichtet, die meiste Zeit des Jahres direkt durch Außenluft und eine freie Kühlung temperiert. Zur Erzeugung von Kälte wird im Sommer ein Blockheizkraftwerk in Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eingesetzt. Zudem sind die Racks, in denen Hercules untergebracht ist, an ihrem Kopf mit Schutzschilden ausgestattet, die das Rückströmen warmer Abluft verhindern. Dadurch wurde die Luftzirkulation im Serverraum verbessert. Die Kühlung durch Außenluft funktioniert bis zu 20 Grad Außentemperatur.

Durch dieses Kühlkonzept müssen auch die Server-Ventilatoren nicht permanent mit voller Leistung arbeiten. “Insgesamt haben wir den Stromverbrauch der Server so um circa 30 Prozent reduziert – Energie, die auch nicht weggekühlt werden muss”, sagte Pfreundt. Mit all diesen Energiesparmaßnahmen erreicht Hercules einen Wirkungsgrad von über 0,1 Gigaflops/Watt pro Knoten. Insgesamt verbraucht der Cluster damit unter 80 Kilowatt. “Mit diesen Werten”, so Pfreundt, “sollten wir es problemlos in die Green500-Liste schaffen.” Die Green500-Liste wird erstmals im November 2007 unter www.green500.org veröffentlicht und führt die umweltfreundlichsten Supercomputer der Welt.