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Kühlung

23.01.2004 | 10:22 Uhr | Peter Müller

Kühlung

Die 1100 Apple G5-Computer geben reichlich Abwärme an die Umgebungsluft ab. Bei konventioneller Luftkühlung hätte die Luft mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h im Doppelboden zirkulieren müssen, um die Wärme abzuführen. Varadarajan musste daher nach einem geeigneteren Kühlsystem suchen.
Liebert, ein Geschäftsbereich von Emerson Network Power, bietet passende Kühlungstechniken für eng gepackte Hochleistungsrechner. Die hier eingesetzte arbeitet wie ein verteilter Kühlschrank. Mit gekühlter Flüssigkeit speist sie kleine Wärmetauscher über den G5-Regalen, die die Umgebungsluft kühlen. Ohne diese Technik würde die Temperatur im Rechnerraum innerhalb von zwei Minuten auf über 100 Grad Celsius steigen und Komponenten zerstören.

Zusätzlich konstruierte Emerson eine ausfallsichere Stromversorgung, die die Rechner und die Kühlanlage bei Stromausfällen schützt. Der Dieselgenerator der Notstromversorgung muss dafür 1,5 MW leisten können. Im Normalbetrieb verheizt Virginia Techs X bis zu 3 MW.

Ausfallsicherheit und Software

Ein großes Problem beim Einsatz von Standardkomponenten und der großen Zahl von Prozessoren, Speichern und Platten ist die hohe Ausfallwahrscheinlichkeit. Fällt ein einzelner Apple G5 jedes Jahr statistisch nur ein paar Minuten aus, so hat der Cluster aus 1100 Rechnern rein rechnerisch täglich mit einem Hardware-Ausfall zu kämpfen. Längere Berechnungen wären somit kaum möglich.
Varadarajan und sein Team entwickelten daher das fehlertolerante Software-System Dejavu, das dem X die Zuverlässigkeit eines klassischen Supercomputers verleiht. Es verbirgt Hardware-, Betriebssystem- sowie Software-Fehler und kopiert Daten von defekten Komponenten oder Blöcken auf die noch arbeitenden Teile des Clusters. Ein Komponentenausfall führt dadurch nicht zum Zusammenbruch des gesamten Systems und beeinflusst auch nicht die laufenden Berechnungen.

Auf den G5-Rechnern läuft als Betriebssystem Mac OS X, das auf FreeBSD basiert. Varadarajan und sein Team portierten zudem das Unix-System MVAPICH (MPI for InfiniBand) der Ohio State University auf Mac OS X und optimierten dessen Cache-Management. Als Message-Passing-Interface-Bibliothek zum Austausch von Nachrichten zwischen den Knoten verwendet Virginia Techs X das Argonnes MPI-2 (MPICH-2). Zudem portierten die Wissenschaftler Unix-Applikationen zum Verwalten und Benchmarken des Systems. Bei den Compilern greift Virginia dazu auf die optimierenden C-, C++- und Fortran-Compiler von IBM sowie auf NAGWare Fortran zurück.

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