Neues energieeffizientes Höchstleistungs-Rechenzentrum für GSI und FAIR
Green IT Cube Außenansicht
G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
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, Dr. Georg Schütte, und dem Staatssekretär im Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst, Ingmar Jung, feierlich eingeweiht. 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.
Platz- und kosteneffektiv
Professor Volker Lindenstruth, Projektleiter und Bereichsleiter der Wissenschaftlichen IT bei GSI, hat das Konzept des Green IT Cube entwickelt. G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
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.
Ähnlich der Hochregellager in der Logistik ließen sich durch das Konzept für künftige Rechenzentren neue Bauformen ableiten. „In der Tat können aus dem Green Cube neue viel kompaktere und preisgünstigere Rechenzentren abgeleitet werden und es werden schon einige in der Industrie gebaut“, ergänzt Professor Volker Lindenstruth vom Lehrstuhl für Architektur von Hochleistungsrechnern an der Goethe Universität.
Rechenzentrum für die Wissenschaft
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 Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung und Vorsitzender des GSI-Aufsichtsrats und des FAIR-Councils, Dr. Georg 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.“
„Wir freuen uns, dass hier in Darmstadt Spitzenforschung betrieben wird und dass dadurch in Hessen Maßstäbe in der IT-Technologie und beim Thema Energiesparen gesetzt werden“, sagt Staatssekretär im Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst Ingmar Jung. „Der Green IT Cube ist ein Beispiel für erfolgreiche Grundlagenforschung, die auch der Industrie und Wirtschaft Hessens zugutekommt.“
„Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung und dem Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst, die den Bau des Green IT Cube über die Helmholtz-Ausbauinvestitionen finanziert haben. Und wir danken den Entwicklern des Green IT Cube, die hervorragende Arbeit geleistet haben“, lobt Professor Karlheinz Langanke, Wissenschaftlicher Geschäftsführer von GSI. „Mit dem Green IT Cube werden unseren Wissenschaftlern die Rechenkapazitäten zur Verfügung stehen, die sie schon heute und in Zukunft bei GSI und FAIR brauchen. Später wird der Green IT Cube das zentrale Rechenzentrum für FAIR.“
Höchste Rechenleistung im Green IT Cube
Das Stahlgerüst wird nach der Fertigstellung die Schränke für die Rechner des Green IT Cube tragen. / G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
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 (1 Petaflop pro Sekunde).
Ausgezeichnetes Konzept
Das Stahlgerüst wird nach der Fertigstellung die Schränke für die Rechner des Green IT Cube tragen. / Tomas Ernsting HA Hessen Agentur GmbH
Entwickelt wurde der Green IT Cube in Zusammenarbeit mit dem Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) und der Goethe-Universität Frankfurt von Professor Volker Lindenstruth, Leiter der GSI-Informationstechnologie, seinem Team und seinem Kollegen Professor 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.