Köln, Starnberg, 14./23. Nov. 2012 - Die BAW unterstützt die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) bei verkehrswasser-baulichen Aufgaben…
Zum Hintergrund: Insbesondere die Anlagen und Einrichtungen der Bundeswasserstraßen müssen den Anforderungen von Sicherheit und Ordnung genügen. Ein Großteil der Unterstützung durch die BAW geschieht dabei in Form von „forschenden Ingenieurdienstleistungen“. Dazu gehören beispielsweise die zwei- und dreidimensionale Modellierung von Strömungen und Stofftransport in Flussläufen und Kanälen, die Modellierung von Bauwerks-Umströmungen oder die Zuverlässigkeitsanalyse von morphodynamischer (reliefbildender) Modellierung. In Summe besteht also eine Vielzahl von anspruchsvollen Simulationsverfahren mit besonderen Herausforderungen an das HPC-Cluster, das diese berechnen muss.
Verfügbarkeit und höchste Flexibilität als oberste Priorität des Clusters: Die HPC-gestützte Arbeit bei der BAW ist von fortlaufenden dynamischen Veränderungsprozessen gekennzeichnet. Dies stellt besonders hohe Anforderungen an den neuen Rechen-Cluster. Anwenderzitat: „Auf Grund der Komplexität des dreidimensionalen Strömungsgeschehens ist die Entwicklung der Aufgabenstellung bei Projektbeginn nicht immer absehbar. Hieraus folgt oftmals, dass unsere Mitarbeiter sukzessive erhebliche Veränderungen am aufgebauten Modell, an den Auswerteskripten und gegebenenfalls am Modellverfahren mit Eingriff in den Quellcode vornehmen müssen. Letzteres bedeutet, dass Kontrollläufe zum Test und zur Validierung des veränderten Rechencodes erforderlich sind. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines direkten und schnellen Zugriffs auf Rechenressourcen“, berichtet Thomas Damrau, Referatsleiter IT-Support bei der BAW.
Bei der BAW kam deshalb ein HPC-Cluster bestehend aus sieben bullx Blades-Chassis mit 126 Computer Nodes und insgesamt 2016 Prozessor-Cores zum Einsatz. Die Compute Nodes sind über Infiniband QDR als High-Speed-Interconnect und Ethernet als User- und Administrations-Netzwerk miteinander verbunden. Dabei sind die verwendeten Blades von Bull speziell für HPC Anwendungen entwickelt worden und basieren auf der neuesten CPU-Generation von Intel (SandyBridge-EP, Quick Path Interconnect, DDR3 Speicher und QDR Infiniband Technologien).
Über Infiniband angeschlossene Panasas PAS12 Speichersysteme stellen 100TB Speicherkapazität als clusterweit nutzbares Filesystem bereit. Mit den wassergekühlter Racks arbeitet das neue Cluster energieeffizient, da die entstehende Abwärme bereits im System gesammelt wird und so auf einfache Weise für andere Zwecke in der BAW (z.B. Heizung) weiter genutzt werden kann. Laut Ausschreibung hat Bull bestimmte Performancewerte zugesichert und bei Endabnahme alle Benchmarks mit einer Leistungssteigerung zwischen 10 und 15 Prozent übererfüllt.
Die Besonderheit des Aufbaus besteht darin, dass die Spezialisten der BAW dieses System mit dem HPC-Managementtool scVENUS der Bull-Tocher science + computing ag steuern können. Damit lassen sich außerdem bereits vorhandene Server der BAW einbinden und administrieren. Im Detail: „Das Tool installiert das Betriebssystem automatisch, konfiguriert das Cluster-Umfeld, installiert die gewünschten Applikationen und sorgt für eine reibungsloses und optimiertes Job-Scheduling.“, sagt Thomas Weselowski, Direktor Extreme Computing von Bull. Mit scVENUS lassen sich aus einem großen Pool erprobter HPC-Standardsoftware diejenigen Anwendungen auswählen, die für die jeweiligen Anforderungen wichtig sind: vom jeweils gewünschten Betriebssystem über Administrationswerkzeuge und das Batchsystem bis hin zu Bibliotheken und Compilern.