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16. März 2010
Kategorien: 3/2010, staff, hardware

Vienna Scientific Cluster 2


Bau des Vienna Scientific Clusters

Mit dem Vienna Scientific Cluster (VSC), dem von der Universität Wien und der TU Wien gemeinsam finanzierten Supercomputer, ist Österreich nach langer Absenz wieder in der internationalen Supercomputing-Szene präsent und spielt in der obersten Liga mit. Damit das auch in Zukunft so bleibt, sind ständige Anstrengungen erforderlich: Stillstand bedeutet Rückschritt, im High-Performance Computing (HPC) wohl noch mehr als in anderen Fachbereichen.


Erfreulicherweise stehen dafür – zumindest für die nächsten drei Jahre – ausreichend finanzielle Mittel zur Verfügung: Auch in Anerkennung der erfolgreichen Kooperation der beteiligten Wiener Universitäten – solche interuniversitäre Kooperationen sind leider viel zu selten – wurde Ende 2009 vom damaligen Wissenschaftsminister Hahn ein Budget von 12 Millionen Euro für den Ausbau und Betrieb der Supercomputing-Infrastruktur in den nächsten drei Jahren zur Verfügung gestellt.


Zusätzlich zum bestehenden VSC (nunmehr zur Unterscheidung VSC-1 genannt) sind zwei weitere Ausbaustufen für Anfang 2011 (VSC-2) und Ende 2012 (VSC-3) geplant. Für jeden der beiden Rechner ist etwa ein Drittel des Budgets vorgesehen, der Rest wird für Infrastruktur, Betriebs- und Personalkosten benötigt. Durch die Errichtung des VSC-2 wird der VSC-1 nicht obsolet, er wird wohl noch einige Jahre gute Dienste leisten, bis die Betriebskosten eine Weiterführung nicht mehr rechtfertigen. VSC-1 und VSC-2 werden vollkommen unabhängig voneinander betrieben werden. Im Sommer 2010 wurde der VSC-1 noch etwas ausgebaut und um 40 Knoten mit zwei „Westmere“-Prozessoren von Intel mit je 6 Cores erweitert: Mit diesen zusätzlichen 480 Cores stehen jetzt insgesamt 3968 Cores zur Verfügung.


Die Vorbereitungen für die Ausschreibung des VSC-2 wurden praktisch gleichzeitig mit der offiziellen Inbetriebnahme des VSC-1 im Jänner 2010 begonnen. In den ersten Monaten konzentrierten sich die Arbeiten auf die Suche nach einem geeigneten Standort. Für beide Ausbaustufen zusammen ist mit einer elektrischen Leistung von etwa einem Megawatt zu rechnen – solche Mengen kann man leider nicht einfach aus der Steckdose beziehen. Am Standort des VSC-1 am ZID der TU Wien in den Freihausgründen fehlt es vor allem an Kühlleistung, weshalb er nicht in Frage kommt. Es wurden verschiedene Optionen geprüft, von einem Neubau auf der „grünen Wiese“ bis zur Anmietung von Stellfläche bei kommerziellen Betreibern von Großrechenzentren. Die Entscheidung fiel schließlich auf ein Objekt im Arsenal, das bis jetzt von einer technischen Versuchsanstalt genutzt wurde. Dieser Standort konnte durch zahlreiche Vorteile punkten: Es ist ein reines Betriebsgelände, weshalb bei Neu- und Umbauten mit wenig behördlichen Auflagen und Anrainerbeschwerden zu rechnen ist.


Die Spezifikation des Leistungsverzeichnisses für den eigentlichen Supercomputer erforderte zwar viel Detailarbeit, war aber vergleichsweise einfach: Einerseits konnte auf die Erfahrungen mit dem VSC-1 zurückgegriffen werden, andererseits kann auf viele Features wie seltener genutzte Software verzichtet werden, weil für diese nach wie vor der VSC-1 zur Verfügung steht. Nur einige Eckpunkte sind vorgegeben, ansonsten haben die Anbieter viel Gestaltungsspielraum, auch bei der Wahl der Prozessoren. Lediglich „Exoten“ sind ausgeschlossen, also hoch spezialisierte Prozessoren, die zwar oft in Einzelfällen phänomenale Rechenleistungen erzielen, für einen allgemeinen Betrieb wie am VSC jedoch ungeeignet sind. Zu diesen Exoten zählen auch Prozessoren mit Beschleunigern wie Grafikkarten (GPUs). Solche Prozessoren sind jedoch für die Zukunft sehr interessant, weshalb am VSC-1 ein Testsystem mit GPUs von NVIDIA („Fermi“) aufgebaut wird, um damit Erfahrungen zu sammeln.


Besondere Kreativität ist von den Anbietern in den Bereichen Stromverbrauch und Kühlung gefordert. Anders als beim VSC-1, wo durch die Vorgaben der bestehenden Infrastruktur weniger Gestaltungsspielraum vorhanden war, wird diesmal auch der Stromverbrauch des Rechners bei der Bewertung herangezogen. Hier geht es nicht nur um die Ziele des Umwelt- und Klimaschutzes – wofür in letzter Zeit das Schlagwort „green IT“ aufgekommen ist – sondern auch schlicht und einfach ums liebe Geld: Die jährliche Stromrechnung für den VSC liegt jetzt schon bei mehreren Hunderttausend Euro und wird in der letzten Ausbaustufe wohl die Millionengrenze übersteigen. Am 1. Oktober wurde die Ausschreibung veröffentlicht, nach Ablauf des üblichen Angebots-, Bewertungs- und Auswahlverfahrens soll spätestens im April 2011 mit der Installation des neuen VSC-2 begonnen werden. Natürlich steht noch in den Sternen, wie der neue Supercomputer beschaffen sein wird, aber eine Prognose kann man wagen: Es ist mit einem Platz unter den ersten Hundert in der Liste der 500 schnellsten Supercomputer und mit einer Rechenleistung von über 100 TFlop/s zu rechnen.


Für die Uni Wien gibt es durch die Adaption des Standorts Arsenal einen bedeutenden Synergieeffekt: Die Universität Wien errichtet für ihre eigenen Bedürfnisse dort zusätzliche Rechnerräume, die primär für HPC-Cluster von Instituten und Arbeitsgruppen gedacht sind – an ausreichend klimatisierten Aufstellungsorten für solche Cluster herrschte in den letzten Jahren großer Mangel. Auch einige Systeme des ZID sollen ins Arsenal übersiedelt werden, vor allem das gesamte Backup-System. Durch die räumliche Trennung der Datensicherung von den Servern im Hauptgebäude und im NIG wird dadurch die Datensicherheit, vor allem im Katastrophenfall, erheblich verbessert.

Peter Marksteiner


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