Interview mit Klaus Gottschalk, IBM

Steigende Nachfrage nach Supercomputer

Interview mit Klaus Gottschalk, Senior IT Specialist bei IBM, über das High Performance Computing (HPC) als eine Art Formel 1 des Computings und mögliche Anwendungsfelder wie Big-Data-Analysen

Klaus Gottschalk, IBM

Klaus Gottschalk, Senior IT Specialist bei IBM,

IT-DIRECTOR: Herr Gottschalk, aus welchen Branchen verzeichnen Sie derzeit eine verstärkte Nachfrage nach High Performance Computing?
K. Gottschalk:
Öffentliche Wissenschaft und Forschung, Universitäten, Unternehmen der Biotechnologie und dies insbesondere zur Big-Data Analyse.

IT-DIRECTOR: Für welche Anwendungszwecke wird HPC dabei in der Regel genutzt?
K. Gottschalk:
Für die Simulation von technischen oder wissenschaftlichen Fragen wie etwa ‚Wie wird das Wetter in sechs Stunden sein’ oder ‚Wie finde ich ein Merkmal in 1.000 Erbgutanalysen’? Die Anwendungen von Hochleistungsrechnen reichen heute von Informationen des täglichen Gebrauchs über einfachsten Entwicklungsaufgaben zu den großen ungelösten Fragen in der Wissenschaft. Simulation ist neben Theorie und dem Experiment heute die dritte Säule des wissenschaftlichen Fortschritts – kaum ein Gebiet der Entwicklung kommt heute ohne Simulation aus. HPC ist in der Mitte von Forschung, Entwicklung und Fertigung angekommen.

IT-DIRECTOR: Für welche Systeme sollten sich Anwenderorganisationen, die auf der Suche nach mehr Leistungsfähigkeit sind, entscheiden: hochparallele Supercomputer oder Computercluster?
K. Gottschalk:
Aus meiner Sicht ist zwischen beiden Begriffen kein Unterschied: Beide Begriffe transportieren unterschiedliche Marketingaussagen und bilden eine Sicht auf das HPC-System ab. Ein hochparalleler Supercomputer ist ein Cluster von Rechnern, die mit einem Hochgeschwindigkeitsnetzwerk verbunden sind. Ein Computercluster ist ebenso ein Cluster von Einzelrechnern, die mit einem Netzwerk zu einem Verbund werden. Es gibt vielfältige Möglichkeiten, die Rechenleistung durch eine Kombination von HPC-Anwendungen und der Systemarchitektur zu beeinflussen.

IT-DIRECTOR: Bitte nennen Sie uns einen groben Rahmen: Mit welchen Anschaffungs- und mit welchen Wartungskosten müssen die Anwenderorganisationen rechnen? In welchem Millionenbereich bewegt man sich hier? Oder geht es auch etwas kostengünstiger?
K. Gottschalk:
Die meisten HPC-Systeme orientieren sich an kostengünstiger Hardware und bauen daraus Cluster mit der gewünschten Größe und passendem MPI-Netzwerk. Ein System mit wenigen Knoten wird vielleicht ein Ingenieurbüro bei sich installieren, die Kosten liegen dann ca. zwischen 10.000 bis 50.000 Euro. Das obere Ende liegt heute bei Systemen mit zehntausenden Rechenknoten, hier sind wir im zweistelligen Millionenbereich. Heute sind die Stromkosten neben den Investitionskosten der dickste Batzen: Über eine Standzeit von fünf Jahren rechnet man heute mit Stromkosten in der Höhe der Anschaffungskosten.

IT-DIRECTOR: Wie gestaltet sich der „normale“ Lebenszyklus eines HPC-Systems? In welchen Zeitabständen tauschen die Anwenderorganisationen die Systeme in der Regel aus?
K. Gottschalk:
Die meisten HPC-Systeme werden mit einem Lebenszyklus von fünf Jahren beschafft, in der Regel findet keine Aufrüstung der installierten Rechenknoten statt. Der Computer-Hardware-Entwicklungszyklus ist heute auf zwei bis drei Jahre verkürzt. Mit Blick darauf wird der Abschreibungszeitraum mit fünf Jahren von vielen Kunden als zu lange angesehen, deshalb werden heute oft mehrstufige Installationen gefordert und umgesetzt.

IT-DIRECTOR: Welche Leistungskriterien sind für Supercomputer bzw. HPC-Systeme heute gang und gäbe? Was bringt die Zukunft in diesem Segment – was kommt nach Petaflop und Petabyte?
K. Gottschalk:
Das Wettrennen bis zum Durchbruch ins Exaflop-Zeitalter hat schon begonnen. Wenn man wie in den vergangenen Jahren die TOP-500-Liste extrapoliert, dann installieren wir in wenigen Jahren schon die ersten Exaflop-Supercomputer. Auf dem Weg dorthin gibt es aber noch einige Technologiehürden zu überwinden: Energieeffizienz, Datenexplosion und MTBF (Mean Time between Failure = durchschnittliche Zeit zwischen Ausfällen) in dieser Reihenfolge.

IT-DIRECTOR: Stichwort Energieeffizienz: Insbesondere hierzulande haben RZ-Betreiber mit kontinuierlich steigenden Energiekosten zu kämpfen. Inwieweit passen Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und der HPC-Einsatz zusammen?
K. Gottschalk:
Ich sehe HPC als eine Art Formel 1 des Computings an: Probleme wie steigende Energiekosten und notwenige drastische Steigerung der Energieeffizienz treten bei HPC-Systemen zuerst auf und ähnlich wie bei der Formel 1 werden hier neue Lösungen entwickelt und getestet; von guten Lösungen profitiert dann der gesamte IT-Markt. So hat etwa unser Forschungslabor in Rüschlikon bei Zürich mit dem System „Aquasar“ einen Prototyprechner bei der ETH in Zürich installiert, um direkte Wasserkühlung zu testen. Es hat sich gezeigt, dass Voraussagen über die Einsparung von Energiekosten zur Kühlung des Systems eingetroffen sind: Es werden Einsparungen von 40 Prozent der Gesamtenergiekosten erreicht. Heute wird direkte Wasserkühlung von fast allen Computerherstellern am Markt als Option angeboten, ist also am Markt angekommen.

IT-DIRECTOR: Welche Kühlsysteme haben sich bei HPC-Systemen am effektivsten erwiesen?
K. Gottschalk:
Aus unserer Sicht ist die gerade erwähnte direkte Wasserkühlung am effizientesten. Man sollte jedoch je nach Systemgröße abwägen: Werden für die Kühlung Baumaßnahmen nötig, sind andere Lösungen möglicherweise wirtschaftlicher. Deshalb bieten wir auch Optionen wie z.B. Rückwandkühler oder die Einhausung von Kalt- oder Warmgängen an. In vielen Fällen wird für kleine und mittlere Systeme die klassische Luftkühlung durch die Umgebungsluft des Maschinenraums die einfachste Lösung sein.

IT-DIRECTOR: Was spricht für eine Luft-, was für eine Wasserkühlung von HPC-Systemen?
K. Gottschalk:
Das hängt wiederum vom System ab – die wirtschaftlichste Art der Kühlung kann nur bei einer Gesamtbetrachtung der Kundeninstallation bestimmt werden. Für große HPC-Systeme und mit Blick auf Exaflop-Computing ist direkte Wasserkühlung unvermeidbar. Diese Systeme werden wegen ihrer kompakten Bauweise eine solche Wärmedichte haben, dass sie nur direkt und mit möglichst heißem Wasser gekühlt werden können.

©2020Alle Rechte bei MEDIENHAUS Verlag GmbH

Unsere Website verwendet Cookies, um Ihnen den bestmöglichen Service zu bieten. Durch die weitere Nutzung der Seite stimmen Sie der Verwendung zu. Weitere Infos finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.

ok