Simulationen statt Animationen
Ein PC-Cluster für numerisch intensive Anwendungen

von Peter Marksteiner (Ausgabe 01/3, Oktober 2001)

 

Computerspiele mit ihren aufwendigen 3D-Animationen sind weltweit die größten Verbraucher an Rechenleistung. Das ist einer der Hauptgründe dafür, daß Unsummen in die Entwicklung immer schnellerer Prozessoren für Desktop-PCs investiert werden. Die Prozessoren von Mainframes, Supercomputern und Servern waren vor wenigen Jahren noch haushoch überlegen; heute sind sie kaum schneller als billige PCs aus dem Supermarkt - wenn überhaupt. Das heißt nicht, daß diese Rechnertypen überflüssig geworden sind (ihre Stärken liegen anderswo, z.B. in der Ausbaubarkeit, Stabilität und Ausfallssicherheit), vom Preis-/Leistungsverhältnis her sind alltägliche PCs, die in enormen Stückzahlen produziert werden, aber auf jeden Fall günstiger.

Deshalb ist es nicht verwunderlich, daß die meisten Teilnehmer an der Ausschreibung eines Rechnersystems für numerisch intensive Anwendungen einen Cluster aus "gewöhnlichen" PCs angeboten haben. Eine große Menge an schnellen PCs ist allerdings noch kein brauchbarer Cluster: Es sind auch beträchtliche Investitionen in Vernetzung, Ausfallssicherheit, Fileserver und dergleichen erforderlich. Bei einem beschränkten Budget wie bei der vorliegenden Ausschreibung dürfen diese Investitionen jedoch nicht zu kostspielig sein, sonst bleibt zu wenig Geld für Rechenleistung übrig. Die beste Kompromißlösung hat die auf Linux-Cluster spezialisierte Firma init.at gefunden: Ihr Cluster "Schrödinger I" wird in den nächsten Jahren an der Uni Wien die Rechenleistung für numerisch intensive Anwendungen in den Naturwissenschaften - vor allem in der Chemie und Physik - zur Verfügung stellen.

Nachdem durch den schnellen Fortschritt in der Computertechnik jedes System bald veraltet, wurde das Projekt auf vier Jahre befristet. Innerhalb dieser vier Jahre sind zwei Ausbaustufen geplant. Im Grundausbau verfügt der neue Cluster über 160 Knoten; jeder Knoten besteht aus einem gewöhnlichen PC-Gehäuse ("Midi-Tower") mit einem Athlon Thunderbird-Prozessor (1,4 GHz) von AMD. Die Vernetzung der Knoten untereinander erfolgt durch FastEthernet; für Parallelrechnen ist ein leistungsfähigeres Netzwerk erforderlich, deshalb sind 64 Knoten zusätzlich mit Gigabit-Ethernet vernetzt. Als Betriebssystem wird SuSE-Linux verwendet. Die Details der zukünftigen Ausbaustufen stehen noch nicht fest - sie werden vom aktuellen Stand der Entwicklung abhängen. Möglicherweise wird in einer späteren Ausbaustufe zur Vernetzung das schnellere Myrinet eingesetzt werden.

Wohl der einzige Nachteil des neuen Clusters ist sein enormer Platz- und Stromverbrauch. Das Vorgänger-System (der Alpha-Cluster) wurde schon im September abgebaut, um Platz für das neue System zu schaffen; nur zwei Knoten bleiben zur Unterstützung bei der Migration erhalten. Die erste "Rate" (80 Knoten) wurde bereits geliefert und wird derzeit intensiv getestet. Noch vor der geplanten Lieferung der restlichen Knoten der ersten Ausbaustufe im Dezember 2001 soll mit einem eingeschränkten Produktionsbetrieb begonnen werden.

Über weitere Details und den aktuellen Stand des Projekts informiert die Webseite www.univie.ac.at/nic/.