Grüner rechnen

  • 25. January 2016

Gebäude für hocheffizientes Rechenzentrum Green IT Cube bei der GSI fertig gestellt.

Das Gebäude für das neue Höchstleistungs-Rechen­zentrum „Green IT Cube“ am GSI Helmholtz­zentrum für Schwer­ionen­forschung ist nach nur einem Jahr Bauzeit fertig gestellt. Der Green IT Cube wird eines der leistungs­fähigsten wissenschaftlichen Rechenzentren der Welt. Dank eines speziellen Kühl­systems ist es besonders energie- und kosten­effizient. Das sechsstöckige Gebäude wurde am 22. Januar vom Staats­sekretär im Bundes­­ministerium für Bildung und Forschung sowie Vorsitzenden des GSI-Aufsichtsrats und des FAIR-Councils, Georg Schütte, und dem Staats­­sekretär im Hessischen Minis­terium für Wissen­schaft und Kunst, Ingmar Jung, feierlich eingeweiht.

Abb.: Green IT Cube – Außenansicht (Bild: G. Otto, GSI)

Abb.: Green IT Cube – Außenansicht (Bild: G. Otto, GSI)

Der Green IT Cube wird enorme Rechenkapazitäten für Experi­mente an den Beschleuniger­anlagen von GSI und zukünftig von FAIR bereitstellen. Der Green IT Cube ist ein besonders energie­effi­zientes Rechenzentrum, weil der Energie­aufwand für die Kühlung der Computer im Vergleich zu herkömmlichen Rechenzentren sehr gering ist. Anstatt mit Luft kühlt der Green IT Cube seine Rechner mit Wasser. Dadurch entspricht der Energie­aufwand für die Kühlung weniger als sieben Prozent der für das Rechnen aufgewendeten elektrischen Leistung. Bei herkömm­lichen Rechen­zentren mit Luft­kühlung sind dies 30 bis 100 Prozent. Dafür sind hohe Hallen oder Kalt- und Warmgang­systeme mit einer aufwändigen Klimatisierung notwendig.

Das effektive Kühlverfahren ermöglicht es, die Rechner im Green IT Cube platz­sparend unterzubringen. In einem 27 x 30 x 22 Meter großen würfel­­förmigen Gebäude können 768 Rechner­schränke in sechs Stockwerken dicht an dicht angeordnet werden. Durch die gleich­zeitige Energie- und Platz­ersparnis ist der Green IT Cube sehr kosten­effizient. Die Inves­titions­­kosten für das Rechen­zentrums-Gebäude von rund zwölf Millionen Euro wurden aus Mitteln des Bundes und des Landes Hessen über Helmholtz-Ausbau­­investi­tionen finanziert.

Den Green IT Cube nutzen Wissenschaftler, um Simulationen durchzuführen und Detektoren für FAIR zu entwickeln. Außerdem werden sie Messdaten von Experi­menten an den Beschleu­niger­anlagen GSI und in Zukunft von FAIR auswerten, mit denen sie grundlegende Erkennt­nisse über den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums gewinnen. Dafür wird der Green IT Cube langfristig bedarfs­gerecht mit Rechner­systemen bestückt werden, die den Anforderungen der Wissen­schaftler bezüglich Rechen­leistung, Speicher­kapazität und Zugriffs­­geschwin­digkeit gerecht werden.

„Das neue Rechenzentrum Green IT Cube ist ein wichtiger Meilen­stein für das zukünftige Beschleu­niger­zentrum FAIR“, erklärt Schütte. „Es zeigt außerdem, dass internationale Forschungs­projekte wie FAIR zahlreiche neue Techno­logien hervorbringen, die für die Gesell­schaft insgesamt wichtig sein können: Angesichts des großen Bedarfs an Rechen­leistung und der Notwen­digkeit Energie zu sparen, hat die Techno­logie des Green IT Cube das Potenzial für eine breite Anwendung.“

Zurzeit sind zwei Stockwerke des Green IT Cube mit einer Kühl­leistung von vier Megawatt ausgebaut. Im Endausbau wird er eine Kühl­leistung von zwölf Megawatt erreichen. Dort können rund 300.000 Rechen­kerne (CPUs) unter­gebracht werden, die ungefähr 100.000 PCs entsprechen. Sie bieten die hohe Rechen­leistung, die für die Simulation und Auswertung von Experimenten an GSI und FAIR gebraucht wird. Für die Speicherung von Experiment­­daten sind 100 Petabyte eingeplant, was rund einer Millionen Festplatten herkömmlicher PCs entspricht. Mit einer Geschwin­digkeit von über einem Terabyte pro Sekunde können die sehr hohen Daten­raten der Experimente aufgezeichnet werden. Dies entspricht rund 500.000 privaten DSL-Anschlüssen.

Ab Februar werden die existierenden GSI-Rechner in den Green IT Cube umziehen; unter ihnen das Rechnersystem L-CSC, das auf der Weltrangliste der energieeffizientesten Höchst­leistungs­­computer „Green 500“ den dritten Platz (bis Juni 2015 Platz 1) belegt. Mit einem Watt elektrischer Leistung erzielt der L-CSC eine Rechen­effizienz von 5,27 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde. Seine Rechen­leistung beträgt eine Billiarde Rechen­operationen pro Sekunde (ein Petaflop pro Sekunde).

Entwickelt wurde der Green IT Cube in Zusammenarbeit mit dem Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) und der Goethe-Universität Frankfurt von Volker Lindenstruth, Leiter der GSI-Informationstechnologie, seinem Team und seinem Kollegen Horst Stöcker. Das Konzept des Green IT Cube wurde bereits mehrfach ausgezeichnet. Unter anderem erhielt das Rechen­zentrums- und Rechner­konzept den „Green IT Best Practice Award“, der 2011 unter der Schirm­herrschaft des Bundes­­wirtschafts­­ministeriums verliehen wurde. Im Juni 2015 erhielt der Green IT Cube beim Europäischen Kongress für Rechen­­zentren und Cloud-Computing „Datacloud 2015“ eine internationale Auszeichnung als innova­tivstes Rechen­zentrum.

GSI / DE

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