DellTM High Performance Computing Cluster (HPPC)

HOHE PERFORMANCE – NIEDRIGE KOSTEN
Dell High Performance
Computing Cluster ( H P P C )
TM
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Dell bietet eine breite Lösungspalette im Bereich
High Performance Computing Cluster an.
Grundbausteine sind die ausgezeichneten DellTM PowerEdgeTM Server (z.B. PowerEdge 1750
und 2650), die Dell PrecisionTM Workstations (z.B. Precision 450 im Rack-fähigen Desktop
Chassis), die Dell | EMC® & Dell PowerVaultTM Storagelösungen, die Dell PowerConnectTM
Netzwerkswitches und andere Zubehörkomponenten, wie Racks, Rackzubehör, Systemmanagementtools. Zusammen mit führenden Partnern im HPCC-Bereich bietet Dell Komplettlösungen
mit Service- und Consultingdienstleistungen, alternativen Verbindungstechnologien und
Betriebssystem- bzw. Applikations-Know-How.
Beispielkonfiguration
PowerEdge HPC-Cluster Gigabit-Ethernet-Konfiguration mit 8, 16, 32, 64 oder 128 Knoten
PowerEdge 2650 Gigabit-Ethernet HPC
PowerEdge 2650 Server
ManagementKnoten
Storage
LAN/WAN
GigabitEthernetSwitch
ERA-Struktur
MasterKnoten
Cluster- und
Verwaltungsstruktur
PowerEdge 2650 Server
Clients
Verwendung
Rack
Master-Knoten
Rechnerknoten
Massenspeicher
Management-Knoten
Systemverwaltung
Netzwerk-Switch
Betriebssystem
Systeme
Racks mit 24 oder 42 HE
PowerEdge 2650 Server
PowerEdge 2650 Server
Mit dem Master-Knoten verbundener externe PowerVault 220S
PowerEdge 2650 Server für die Beobachtung und Verwaltung des Clusters für Dell OpenManageTM Server Management und ERA
(Embedded Remote Access)
DellTM OpenManageTM
Wenn Sie an Empfehlungen interessiert sind, wenden Sie sich an den technischen Vertrieb von Dell.
RedHat® Enterprise Linux V3.0
Partnerübersicht
Cray
Eine Linuxcluster Lösung von Weltklasse, die kostengünstige Hardware von Dell mit den ausgezeichneten
Services und Softwareangeboten von Cray für Performance Clustering Applikationen und Workloads
kombiniert.
Performance Cluster Lösungen von Cray bieten
hochwertige, äusserst produktive Qualitätslösungen
für den High Performance Computing Markt.
Cray Inc. ist das weltweit einzige Unternehmen,
was alleinig darauf ausgerichtet ist, High Performance Rechensysteme für Produktionsumgebungen
zu bieten. Cray bietet durch von sich gesetzte
Standards für schnelle Single-Prozessor Leistung,
Parallelverarbeitung und massivparallele Systeme,
ein Höchstmaß an technischer Expertise und
Erfahrung für die erfolgreiche Implementierung
skalierbarer, clusterbasierender Rechensysteme.
Strategische Partnerschaft
Cray Inc. hat eine strategische Technologie- und
Servicevereinbarung mit Dell Computer Corporation.
Cray fokussiert auf seine Stärken bei Engineering
und Systemintegration und seine hervorragende
Service- und Kundensupport-Organisation. Dell
bietet führende Technologie und maximalen Wert,
Qualität und Betriebseffizienz bei der Lieferung von
Systemen in grossem Umfang. Zusammen bieten
Cray und Dell qualitativ hochwertige, kostengünstige
Clusterlösungen kombiniert mit hohem Verständnis
bezüglich Performance Cluster Kunden, Applikationen, Technologien, Services und Support Anforderungen.
Intel®
Intel® bietet ein wettbewerbsfähiges, Top-to-Bottom
Lösungsframework, um High-Performance Rechenlösungen für wissenschaftliche Forschung und Industrieapplikationen zu ermöglichen. Dies reicht von
Öl und Raumfahrtindustrie bis hin zu Finanz- und
Bioinformatik-Lösungen. Die Dell und Intel® Lösungsangebote beinhalten Prozessor, Plattform, Softwaretools und Middleware – alle mit herausragender Leistung und erheblichen Kosten-einsparungen.
Microsoft®
Microsoft ist ein weltweit führendes Unternehmen
für Software, Service und Internettechnologien für
Privatpersonen und Unternehmen. Das Unternehmen
bietet eine breite Palette an Produkten und Services
designed um Menschen durch grossartige Software
voranzubringen – zu jeder Zeit, überall und mit
jedem Device. Dell und Microsoft arbeiten zusammen, um Kunden Performance Cluster Lösungen zu
bieten, die überlegene Leistung, Skalierbarkeit und
Zuverlässigkeit bieten.
Platform Computing
Gegründet 1992 ist Platform der weltweit führende
Softwareanbieter für verteilte Rechenlösungen mit
Desktop zu Grid-Lösungen, die Organisationen
erlauben Ihre Time-to-Market und die Qualität ihrer
Ergebnisse dramatisch zu verbessern und gleichzeitig
das Maximale aus ihrem IT-Investment herauszuholen.
Platform arbeitet mit Dell in einer strategischen
Partnerschaft zusammen, um weltweit Kunden
gemeinsam Performance Cluster Lösungen anzubieten. Platform Computing Softwarelösungen sind
offen, skalierbar und die Wahl von mehr als 1500
ergebnisorientierten Organisationen weltweit.
Platform ist ein Privatunternehmen mit 400 Beschäftigten in 14 Niederlassungen in Nordamerika,
Europa und Asien. Mehr Informationen unter
www.platform.com
RedHat®
Red Hat ist der führende Anbieter von Open Source
Softwaretechnologie und integriert Betriebssystemtechnologien und Applikationen in einer sehr
zuverlässigen, stabilen Plattform: Red Hat Linux
Advanced Server.
Diese Plattform bietet Enterprisefähigkeiten wie
Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und
Managementfähigkeiten (RASM). Red Hats Advanced Server Jahresabonnement beinhaltet gesicherte
Technologiequalität und durch digitale Signatur von
Red Hat, umfassende Systemmanagementfähigkeiten über das Red Hat Network Managed Services
Framework sowie globalen technischen Support.
Red Hat arbeitet weiterhin eng mit Dell in der One
Source Allianz zusammen, um noch skalierbarere
und zuverlässigere Linux Betriebssysteme zu entwickeln, die Kundenanforderungen bezüglich IT
Infrastruktur und unternehmenskritischer Applikationen übertreffen.
SCALI
Scali ist ein führendes Unternehmen bei der Lieferung skalierbarer, hochleistungsfähiger Clustersoftware und Lösungen. Unternehmen und Institutionen
können aufleistungsfähige und zuverlässige parallele
Rechenplattformen aufsetzen während sie ihr
Technologieinvestment erheblich reduzieren und
ihre Leistungsverhältnisse verbessern.
Scalis Systeme verbessern die Leistung rechenund kommunikationsintensiver Applikationen in
technischen und wissenschaftlichen Bereichen. Die
Clustermanagement und Kommunikationsapplikationen haben sich in einer Vielzahl rechenintensiver
Industriesegmente bewährt, wie z.B.: Automobilindustrie (Simulation von Crashtests), Design und
Analyse mit Computational Fluid Dynamics (CFD),
Erdölindustrie mit der Verarbeitung seismischer
Daten, Wetter- und Umweltvorhersage, Verarbeitung von Satellitenbildern, Bioinformatik
Zu den Kunden von SCALI gehören Unternehmen
wie DaimlerChrysler, Lockheed Martin und RollsRoyce. Gegründet 1997, hat SCALI Risikokapital von
Four Seasons Venture, Intel Capital, Kongsberg
Group und SND Invest erhalten. Das Unternehmen
hat seinen Sitz in Oslo, Norwegen mit Vertriebsund Supportpräsenz in Frankreich, Deutschland,
Grossbritannien und den Vereinigten Staaten sowie
Distributionsmöglichkeiten über globale und lokale
Systemintegratoren.
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High Performance Clustering: Hohe Rechenleistung
und gleichzeitig kosteneffizient
Mit steigenden Anforderungen in Bezug auf Komplexität und grosse Datenmengen, die analysiert werden
müssen, steigen die Anforderungen an höherer Rechenleistung zu deutlich niedrigeren Preispunkten. High
Performance Computing ist eine Lösung, die nicht nur hohe Rechenleistung bietet, sondern gleichzeitig auch
sehr kosteneffizient ist. Insbesondere im Vergleich zu traditionellen Lösungen, die speziell entwickelte Parallelrechner nutzen.
Mit den Jahren gab es einen immensen Anstieg in der Leistung von industriestandardbasierenden Computern und Netzwerkhardware, verbunden mit einer allmählichen Senkung der Komponentenpreise für diese
Systemen. Dadurch wurde es praktikabler, parallele Computersysteme aus kostengünstigen, standardbasierenden Servern und Workstations zu bauen, wie z.B. dem DellTM PowerEdgeTM 1650 und PowerEdge 2650
oder der Dell PrecisionTM 450, anstatt Prozessorleistung auf sehr teuren Supercomputern zu kaufen. Die Dell
PowerEdge Server sind darauf ausgelegt, von den vorhandenen Server/Betriebssystem/Applikations-Kombinationen zu profitieren und sind auf Höchstleistung ausgelegt.
Die Precision Workstations sind erste Wahl, wenn im Cluster neben hoher Rechenleistung auch professionelle Grafik – z.B. zum Zwecke der Visualisierung – gefordert ist.
Niedrige Kosten und hohe Performance sind nur zwei der Vorteile eines Dell High Performance Computing
Cluster. Andere wesentliche Vorteile sind nachstehend beschrieben. Diese Merkmale tragen zu der kontinuierlichen Evolution solcher neuer Lösungsansätze für höhere Rechenleistung bei. Die nachstehende Übersicht fasst die Unterschiede zwischen großen Parallelrechnern und High Performance Computing Cluster
Umgebungen zusammen:
Skalierbarkeit
Verfügbarkeit
Einfacher Technologierefresh
Applikationsportierung
Betriebssystemportierung
Service und Support
Standard versus proprietär
Lieferantengebundenheit
Systemmanagement
Applikationsverfügbarkeit
Wiedernutzung von Komponenten
Disaster Recovery Möglichkeiten
Installation
Grosse Parallelrechner
Fix
Hoch
Niedrig
Keine
Schwierig
Teuer
Proprietär
Notwendig
Kundenspezifisch;
höhere Nutzerfreundlichkeit
Hoch
Niedrig
Schwach
Nicht-Standard
Skalierbarkeit
Die Möglichkeit, die Gesamtkapazität zu erhöhen,
um höheren Nutzungsanforderungen gerecht zu
werden. Wenn eine Applikation oder eine Abteilung
zusätzliche Rechenressourcen benötigt, können
zusätzliche Server sehr einfach zu dem Cluster hinzugefügt werden. Viele Cluster wachsen kontinuierlich und beinhalten inzwischen bis zu Tausenden
von Servern.
HPCC
Unbegrenzt
Hoch
Hoch
Notwendig
Keine
Erschwinglich
Standard
Keine
Standard; mittlere
Nutzerfreundlichkeit
Mittel
Hoch
Stark
Standard
Verfügbarkeit
Ausfallquellen für Hardware und Software werden
so eliminiert, dass sichergestellt ist, dass bei Ausfall einer Systemkomponenten, das Gesamtsystem
oder die Lösung verfügbar bleiben. Bei Performance
Cluster Lösungen ist hohe Verfügbarkeit durch die
Isolation von Komponenten möglich, so dass in
vielen Fällen der Verlust eines Rechenknotens im
Cluster keinen grossen Einfluss auf die Gesamtlösung hat. Die Arbeitslast auf diesem Rechenknoten
wird dann auf die verbleibenden Knoten verteilt.
Einfacher Technologierefresh
Die Integration neuer Prozessor-, Arbeitsspeicher-,
Festplatten- oder Betriebssystemtechnologien kann
relativ einfach erfolgen. In einer Performance Cluster Lösung können modulare Teile der Lösung
ersetzt werden, wie es Zeit- und Budgetanforderungen erlauben oder erfordern. Der Refresh muss
nicht auf einen Schlag erfolgen. Weiterhin werden
neue Technologien schneller in IndustriestandardProdukte integriert, als dies bei proprietären Systemen der Fall ist.
Service und Support
Die Gesamtbetriebskosten (tco) inklusive Wartungskosten wie Standardupgrades oder Systemaustausch bis zu Training sind im Vergleich zu proprietären Systemen niedriger. Dies liegt an dem naturgemäss hohen Maß technischer Services, die
aufgrund der komplexen Natur und Anforderungen
proprietärer Lösungen erforderlich sind.Standard
versus proprietär: Nutzung industriestandardbasierender Komponenten und Bausteine beim Aufbau
einer Lösung.
Lieferantengebundenheit
Proprietäre Lösungen erfordern eine Bindung an
einen bestimmten Anbieter. Standardisierte Implementierungen hingegen sind austauschbar. Für viele
proprietäre Lösungen können ausschließlich Komponenten des jeweiligen Herstellers verwendet
werden. Je nach Version und Technologie kann
dadurch die Anwendungs-Performance sinken. Mit
HPCC können Sie Ihre Lösung aus den Standardkomponenten mit der jeweils besten Performance
zusammenstellen.
Disaster Recovery-Fähigkeiten
Große SMP-Systeme sind komplex und befinden
sich an einem festen Ort. Sie sind daher für Katastrophen besonders anfällig. Ein HPC-Cluster kann an
einem zweiten Standort repliziert oder geografisch
verteilt werden, um gegen Katastrophen besser
gefeit zu sein.
Verwaltungsfreundlichkeit
Die Systemverwaltung umfasst die Installation,
Konfiguration und Überwachung wichtiger Elemente
eines Computersystems, wie Hardware, Betriebssystem und Anwendungen. Die meisten großen
SMP-Systeme nutzen proprietäre Technologien
(spezielle Hardware oder Software), die die Systemverwaltung unnötig erschweren. Andererseits ist
es einfacher, ein großes System zu verwalten als
Hunderte einzelner Knoten. Jedoch ist es dank
umfangreichem Ausbau von Netzwerk-Infrastrukturen und Enterprise-Managementsoftware heute
leicht möglich, viele Server eines HPC-Systems
zentral zu verwalten.
Wiederverwendbarkeit der Komponenten
Standardkomponenten können auch für andere
Zwecke eingesetzt werden, sodass Ihre Investitionen auch in Zukunft geschützt bleiben. Künftig können Sie also nach der Aktualisierung eines
HPC-Systems aus PowerEdge 1650 mit Geräten
einer neueren Generation die Vorgängergeräte als
Datei-/Druckserver, Webserver oder für sonstige
infrastrukturelle Zwecke einsetzen.
Installation
Für herstellerspezifische Systeme wird meist ein
Installationsteam aus speziell geschulten Mitarbeitern benötigt. Solche Systeme erfordern zudem
eigene Einrichtungen wie Stromversorgung,
Kühlung usw. HPC-Systeme bestehen hingegen aus
Standardkomponenten. Daher ist die Installation
wesentlich einfacher.
Betriebssysteme
Dell bietet sowohl Linux- als auch Windows®basierte Lösungen.
Die Architektur von High Performance Clustern
Ein HPC-Cluster besteht aus mehreren parallel betriebenen Einzelcomputern mit einem oder mehreren
Master-Knoten sowie einem oder mehreren Rechnerknoten, die in einem privaten Netzwerk miteinander
verbunden sind. Alle Knoten des Clusters bestehen aus Standardsystemen – PCs, Workstations oder Server
– die mit einem gängigen Betriebssystem wie Linux laufen. Der Master-Knoten fungiert als Server für das
Network File System (NFS) und dient als Gateway für die Verbindung des Clusters nach draußen. Um den
Master-Knoten hochverfügbar zu machen, wird eine Cluster-Architektur wie in der Abbildung verwendet.
MasterKnoten
Fileserver/Gateway
Interconnect
Betriebssystem
Message
PassingBibliothek
Parallele
Anwendungen
LAN/WAN
ClusterManagementTools
RechnerKnoten
Die einzige Aufgabe der Rechnerknoten besteht in der parallelen Ausführung von Aufgaben. In den meisten
Fällen haben diese Knoten daher keine Tastatur, keinen Bildschirm und keine Maus. Zugriffe und Steuerung
der Rechnerknoten erfolgen über den Master-Knoten und das Netzwerk bzw. die serielle Schnittstelle. Da
Rechnerknoten nicht auf Computer außerhalb des Cluster und Computer von außerhalb nicht auf die Rechnerknoten des Clusters zugreifen müssen, werden für die Rechnerknoten meist private IP-Adressen verwendet.
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HPCC Bausteine
Beim Aufbau eines HPC-Clusters gibt es sehr viele
Kombinationsmöglichkeiten. Performance Cluster
können leicht aus den am besten für den jeweiligen
Zweck geeigneten Komponenten zusammengestellt
werden. Auf der anderen Seite gibt es keinen HPCCluster, der gleichermaßen für alle Einsatzzwecke
geeignet wäre. Die folgende Abbildung verdeutlicht
die grundlegenden Komponenten eines Performance
Clusters. Jede Schicht enthält dabei verschiedene
Optionen und jeder Pfad von oben nach unten stellt
eine gängige Konfiguration eines HPCC-Systems dar.
Benchmark
Middleware
Betriebssystem
Protokoll
Parallele Benchmarks (NAS, HINT, Linpack, ...) und parallele Anwendungen
MPI/PRO
MPICH
PVM
Windows
Linux
TCP
GM
Infiniband
Interconnect
Plattform
Fast E
Gigabit E
Myrinet
Dell PowerEdge Server (IA32, IA64)
Softwarekomponenten
Es gibt zwei Arten von HPC-Software-Architektur:
lose gekoppelte Cluster und eng gekoppelte Cluster.
Anhand der HPC-Software-Architektur wird entschieden, welche Softwarekomponenten eingesetzt
werden.
Im Allgemeinen gehören zu den HPC-Softwarekomponenten: Betriebssystem, Gerätetreiber, Middleware, Compiler, Entwicklungsumgebung für parallele Anwendungen, Debugger, Anwendung zur
Performanceanalyse, Überwachungs-/Verwaltungstools für Knotenhardware, Überwachungs-/
Verwaltungstools für Knoten-Betriebssystem,
Überwachungs-/Verwaltungstool für Cluster und
parallele Anwendungen.
Nach Montage und Anschluss aller Knoten im Rack
wird die geplante Software installiert. Eine vollständige Softwareinstallation umfasst drei Schritte.
In Schritt 1 werden das Betriebssystem und die
ausgewählte Software auf dem Master-Knoten und
den Rechnerknoten installiert. In Schritt 2 werden
alle Knoten eingerichtet und im Schritt 3 erfolgen
Pilotlauf des HPC-Clusters und Feinabstimmung der
Cluster-Performance.
Ausgewählte
Management-Tools
Remote Installer
Ausgewählte
Entwicklungs-Tools
Cluster-Management-Tool, Knotenmanagement-Tool,
Knoten-Hardwaremanagement-Tool
Betriebssystem und ausgewählte Pakete
Cluster-Konfigurator
Performance-Analyse, Integrierte Entwicklungsumgebung,
Middleware, Compiler, Debugger, Hardware-Treiber
Hardwarekomponenten
In heutigen HPC-Cluster-Umgebungen werden
bevorzugt Server-Racks mit hoher Dichte verwendet. Neben den Rechnerknoten befinden sich in
jedem Rack unter anderem Netzwerk-Switches,
USV und Stromverteiler (PDU). Abbildung 1 zeigt
eine typische HPC-Cluster-Konfiguration. Rechts
vom Rack befinden sich die möglichen Verbindungen für die Rechnerknoten. Für einige Anwendungen müssen die Knoten mit hoher Bandbreite kommunizieren können. Zu diesem Zweck kommen
meist Verbindungen wie Gigabit-Ethernet, Myrinet
usw. zum Einsatz, die sich durch geringe Latenzzeiten und hohe Bandbreite auszeichnen.
Verbindung zwischen Netzwerk und Server
IA-32/IA-64 Rechnerknoten
Gigabit
Client-Netzwerk
LAN/WAN
Master-Knoten
Myrinet
– Benutzer-Login
– Benutzerverwaltung
– Jobplanung
– Ressourcenverwaltung
– Leistungsüberwachung
– Clusterverwaltung
– Sicherheit/Organisation
Die Verbindungen rechts des Racks in Abbildung 2
dienen zur Cluster-Überwachung und -Verwaltung.
Die serielle Schnittstelle bietet mit der Konsolenumleitung einen zusätzlichen Weg zur Überwachung und Verwaltung der Rechnerknoten vom
Master-Knoten aus, ohne das Netzwerk zu beeinträchtigen. Über die DellTM Remote Assistant Card
können die Rechnerknoten fernverwaltet werden
und über KVM (Keyboard-Video-Mouse) kann mit
Hilfe von Switches, CAT-5-Kabeln und TCP/IP auf
die Rechnerknoten zugegriffen werden.
Schnelle
Anbindung
Quadrics
Verwaltung und Überwachung
Rechnerknoten
Konzentrator für
serielle Anschlüsse
Netzwerk-Switch
für DRAC
KVM-Switch/
Über IP
Ethernet Switch
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Referenzbericht: Morphochem AG
Linux-Cluster mit DellTM Systemen übernimmt
Berechnungen bei der Entwicklung neuer
Medikamente
Im Bereich der Mehrkomponentenreaktions-Chemie
(MCR = Multi Component Reaction) verwendet
Morphochem Verfahren, mit denen sich in kurzer
Zeit eine Vielzahl neuer Substanzen herstellen und
katalogisieren lassen. In biologschen Testverfahren
können diese auf ihre Eignung als Medikamente
überprüft werden.
Die Münchner Morphochem befasst sich mit der Erforschung und
Entwicklung neuer Medikamente.
An drei Morphochem-Standorten - in München (im Bild das
Firmengebäude im Stadtteil Sendling), Basel und Princeton,
New Jersey, arbeiten 130 Mitarbeiter.
Robust, wartungsarm, flexibel, skalierbar und
das alles zu einem guten Preis-/LeistungsVerhältnis – so muss die IT-Infrastruktur bei
einem Biotechnologieunternehmen sein.
Daher setzt die Morphochem AG in München
komplett auf Dell Systeme. Notebooks für
unterwegs sowie Desktop-Rechner an den
Arbeitsplätzen und in den Labors werden
ergänzt durch einen hochleistungsfähigen
SuSe-Linux-Cluster, der die rechenintensiven
Aufgaben bei der Entwicklung neuer chemiebasierter Medikamente übernimmt.
Die Morphochem AG ist spezialisiert auf die Wirkstoffforschung und die Entwicklung innovativer Präparate. Das Unternehmen kombiniert dabei klassische Testverfahren mit modernster Technologie. Der
Fachbegriff dafür lautet Chemical Genomics. Mit
Werkzeugen der Informatik analysieren und synthetisieren Wissenschaftler Enzyme und Moleküle.
Diese Kombination von Biologie und Chemie steigert im Vergleich zur klassischen Vorgehensweise
enorm die Quantität und Qualität der Wirkstoffforschung.
Effizienz mit Chemie und Biologie
Um mit einer vorhandenen, in C/C++ geschriebenen
Individualsoftware einen möglichsten guten
Wirkungsgrad zu erzielen, setzte Morphochem im
Herbst 2001 als Proof-of-Concept die Applikation
auf einem Zwei-Knoten-Cluster, gebildet aus DellTMDesktop-Rechnern, ein. „Sehr schnell war klar, dass
dieser Ansatz auf Basis von Standardsystemen
nahezu beliebig ausbaufähig ist“, berichtet Dr.
Michael Mayer, einer der Gründer von Morphochem
und heute als technischer Berater für das Unternehmen tätig. „Betrachtet man das Kosten-NutzenVerhältnis dieser Lösung und vergleicht es mit
Alternativen wie Multiprozessorsystemen, wird
schnell klar, dass dieser Cluster-Ansatz gerade für
Biotechnologie-Unternehmen nahezu unschlagbar
ist.“ Mit einem Multiprozessorsystem, so Mayer,
hätte man sich einen „teuren, inflexiblen Saurier“
in Haus geholt. Dieser Lösungsansatz schied daher
sehr schnell aus.
Der eigentliche Auswahlprozess begann im November 2001 mit dem Ziel, um die Jahreswende bereits
voll einsatzfähig zu sein. Da Morphochem seit 1998
bereits seine gesamte IT-Infrastruktur auf Basis von
Dell-Systemen errichtete, bewegte sich die Entscheidung für den Direktanbieter im Rahmen der
Beschaffungsstrategie des Unternehmens. „Dell bot
das beste Preis-Leistungs-Verhältnis. Bei anderen
Anbietern wäre die Rechnung drei Mal so hoch ausgefallen“, sagt Mayer. Andreas Schröppel, Systemadministrator bei Morphochem ergänzt: „Die durchgängige, homogene IT-Infrastruktur vom Notebook
bis zum höchst leistungsfähigen Linux-Cluster
erlaubt uns, das alles mit nur zwei Administratoren
zu managen.“ Dies ist ein sehr wesentlicher Aspekt,
um die Total Costs of Ownership so niedrig wie
möglich zu halten. „Das Cluster, aber auch die
gesamte übrige Infrastruktur, arbeitet sehr robust
und wartungsarm; das ist eines der wichtigsten
Kriterien, um die Arbeitsvielfalt bewältigen zu
können“, fügt sein Kollege Oliver Bender hinzu.
Zu zweit betreuen sie an drei Standorten (München,
Basel und Princeton, New Jersey) 400 Notebooks,
Desktops, Workstations und Server.
In vier Wochen von der Beschaffung bis zum
produktiven Betrieb
Da die benötigte Software bereits vorhanden war,
mussten im Dezember 2001 lediglich die Rechner
beschafft werden, aus denen das Cluster besteht. In
nur zwei Tagen, so Andreas Wörner, verantwortlich
für das Setup, war die Lösung einsatzbereit. Eingebaut sind die heute 48 aktiven Standard-DesktopSysteme Dell OptiPlexTM GX50 in einem Rittal-19Zoll-Schrank, der unter anderem noch einen mit vier
Prozessoren ausgestatteten Dell PowerEdgeTMServer beherbergt. Er fungiert als Daten-Hub für die
einzelnen Cluster-Knoten. Gemeinsam berechnen
sie bis zu 160.000 Molekülstrukturen (das Andocken
von Molekülen an Enzyme) in 24 Stunden. Untergebracht sind all diese Komponenten auf nur zwei
Kubikmeter Raum.
Für die nächste Ausbaustufe des Clusters hat Morphochem bereits 30 weitere Systeme angeschafft,
die zügig aktiv eingebunden werden sollen. Eine
vorläufige Obergrenze ist nach Angaben von Mayer
erst bei 1.000 Knotenrechnern erreicht. „Aus Qualitätsgründen bleiben wir auch in Zukunft bei Dell.
Der direkte Vertrieb garantiert uns schnelle Reaktionszeiten und der Wegfall des Händlerkanals,
wie es ihn bei anderen Anbietern gibt, einen guten
Preis“, sagt Mayer. Auch auf Seiten der Systemadministratoren gibt es großes Lob: „Die Clusterlösung lief von Januar bis Oktober 2002 ununterbrochen und völlig störungsfrei.“
Dell, wohin das Auge blickt: Auch an den Arbeitsplätzen in den
Labors stehen Dell-Systeme, mit denen Messdaten visualisiert
werden.
Im Rechenzentrum ist für alle Fälle vorgesorgt: Hier erfolgt die
Datensicherung und im Falle eines Falles wird die unterbrechungsfreie Stromversorgung zugeschaltet.
Zum Unternehmen
Die Morphochem AG wurde 1996 im Rahmen
eines Spin-off um Prof. Dr. Ivar Ugi aus dem
Fachbereich Organische Chemie der TU München
gegründet. Spezialisiert hat sich das Unternehmen auf die Forschung und Entwicklung innovativer Medikamente gegen Infektionskrankheiten,
Entzündungen, Stoffwechselerkrankungen und
Krebs. Der als Chemical Genomics bezeichnete
Ansatz beschreibt eine Art der Medikamentenforschung, bei der eine Analyse der Genom- oder
Proteinantwort ganzer Zellen oder Organismen
auf neue Moleküle erfolgt. Dabei kommen genetische, chemische, biologische und Werkzeuge
aus der Informatik zum Einsatz.
Morphochem
Ansprechpartner: Andreas Schröppel
Systemadministrator
Gmunderstraße 37-37a
81379 München
Telefon: +49-89-78 00 50
Fax: +49-89-78 00 5-555
E-Mail: [email protected]
www.morphochem.de
Auf einen Blick: Die IT-Infrastruktur, die an allen drei Standorten
weitgehend identisch ist; dies vereinfacht ganz erheblich die
gesamte Administration.
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Eine Erfolgsgeschichte: Gesellschaft für Wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH
Göttingen (GWDG)
DPS + Scali = Erfolg für die Uni
DellTM Professional Services (DPS) und Scali
liefern gemeinsam HPCC-Cluster an wissenschaftliche Institute in Deutschland.
Die Aufgabe
Die GWDG, die der Max-Planck-Gesellschaft und
der Universität Göttingen als Rechenzentrum dient,
wollte die für die Nutzer verfügbare Rechenleistung
erhöhen. Dell erhielt den Auftrag für einen Hochleistungs-Cluster und entschied sich dafür, die
erforderlichen Management-Services in Zusammenarbeit mit einem Partner zu erbringen.
Die Lösung
Der High-Performance Computer-Cluster, die Vernetzung und die Verwaltungs-Tools wurden durch
die Dell Professional Services geliefert (DPS).
Die Vorteile
DPS war in der Lage, der GWDG eine Kombination
aus eigener führender Hardware und den besten
auf dem Markt verfügbaren Services und Software
anzubieten. So konnte die GWDG von einem optimalen Preis-/Leistungsverhältnis profitieren und
erhielt gleichzeitig die für die Zusammenarbeit mit
der Max-Planck-Gesellschaft und der Universität
Göttingen benötigten modernen Verwaltungs-Tools.
In der heutigen schnelllebigen IT-Welt sind Unternehmen und Bildungseinrichtungen zur Erfüllung
ihrer Aufgaben gleichermaßen auf schnellere und
effizientere Methoden angewiesen. Technologie
und vor allem hoher Rechenleistung kommt dabei
häufig die Schlüsselrolle zu. Die Max-Planck-Gesellschaft ist die größte wissenschaftliche Gesellschaft
in Deutschland. Sie umfasst etwa 80 Institutionen
und genießt einen außerordentlichen Ruf auf dem
Gebiet der wissenschaftlichen Forschung, z. B. der
Modellierung der Fluiddynamik und anderen
anspruchsvollen wissenschaftlichen Projekten. Zur
effizienteren Erfüllung der Forschungsaufgaben
wurde mehr Rechenleistung benötigt. Dazu wollte
die GWDG einen HPC-Cluster implementieren. Ein
solcher Hochleistungs-Cluster basiert auf dem so
genannten Grid-Computing. Bei diesem Prinzip
wird eine große Zahl Standardcomputern so vernetzt und zusammengeschaltet, dass eine größere
Rechenleistung erreicht wird als mit einem zweckgebundenen Großrechner – und zwar zu einem
Bruchteil der Kosten. Bei der Suche nach einem
Anbieter für HPCC-Lösungen achtete die GWDG
nicht nur auf ein ausgewogenes Preis-/Leistungsverhältnis. Der Cluster sollte auch leicht zu verwalten, zu warten und zu überwachen sein. Zudem
sollte der HPCC als wesentlicher Bestandteil für
weitere HPCCs der Universität Göttingen und der
Max-Planck-Gesellschaft dienen. Dazu sollte der
Cluster für verschiedene Abteilungen partitioniert
werden, wobei die Kapazitäten frei verteilbar sein
sollten. Um die Hardware möglichst effizient ausnutzen zu können, sollten freie HPCC-Kapazitäten
bei Bedarf anderen Abteilungen zugewiesen
werden können. Professor Hartmut Koke, stellvertretender Leiter des Rechenzentrums der GWDG:
„Wir brauchen nicht nur viel Rechenleistung,
sondern wir müssen die Kapazitäten auch jederzeit
frei verteilen können“.
Im März 2003 suchte die GWDG nach Anbietern für
die HPCC-Lösung. Hartmut Koke: „Wir haben mit
zehn Anbietern umfangreiche Gespräche geführt,
aber Dell hatte letztlich das attraktivste Angebot.
Uns war klar, dass Dell die beste Hardware anbieten konnte, aber es zeigte sich auch, dass wir
die beste Gesamtlösung erhalten würden, wenn
Dell mit einem Partner zusammenarbeitete“. Dell
Professional Services (DPS) wurde schließlich mit
der Lieferung des Gesamtpakets aus Hardware und
der besonders wichtigen Verwaltungssoftware
beauftragt. DPS bietet preiswerte Serviceleistungen
im Rahmen von Gesamtpaketen an. Dazu arbeitet
Dell mit sorgfältig ausgewählten Partnerunternehmen zusammen. Hartmut Koke: „Wir wollten unsere
Lösung aus einer Hand und nicht von unterschiedlichen Anbietern beziehen. Dell konnte uns jedoch
davon überzeugen, dass in Zusammenarbeit mit
seinen Partnern eine Komplettlösung entstehen
würde“. Für den Cluster bei der GWDG wollte Dell
mit Scali zusammenarbeiten, um die Kompetenz
dieses Unternehmens im Bereich der Linux-Cluster
zu nutzen. Beide Unternehmen pflegen eine enge
Beziehung und haben bereits mehrere Projekte
erfolgreich gemeinsam durchgeführt. Im Mai 2003
erhielt Dell schließlich den Zuschlag für die Lieferung der HPCC-Lösung für die GWDG. Der HPCCluster besteht aus 54 Dell PowerEdgeTM 2650
Servern, die unter Linux laufen und mit jeweils zwei
Intel® Pentium® XeonTM Prozessoren mit 3,06 GHz
ausgestattet sind. Im August 2003 wurden die
Systeme an die GWDG geliefert. Die Installation
war bereits nach einer Woche abgeschlossen.
DPS übernahm die Installation, die Schulung der
Mitarbeiter sowie das Benchmarking und leistet
fortlaufenden Support für die HPCC-Umgebung.
Nachdem die Hardware von Dell installiert worden
war, kam die Erfahrung von Scali zum Trag en Auf
Grund der exzellenten Erfahrungen wurde bereits im
Dezember 2003 das Cluster auf 100 Knoten erweitert.
„Die Hardware von Dell ist führend in der
Qualität und mit der Scali Manage Software
können wir Ressourcen einfacher und effizienter
integrieren und nutzen. Wirklich das Beste aus
beiden Welten. Wir können anderen Unternehmen und Institutionen die Zusammenarbeit mit
Dell Professional Services und seinen Partnern
bei der Realisierung von HPCCs nur empfehlen“.
Professor Hartmut Koke
Stellvertretender Geschäftsführer der GWDG
Zur schnellen Kommunikation zwischen den Knoten
implementierte Scali das Message Passing Interface
(MPI) Scali MPI ConnectTM , das mit Netzwerkkomponenten von SCi Dolphin arbeitet, die sich
durch besonders geringe Latenzzeiten auszeichnen.
Scali implementierte außerdem die Software Scali
ManageTM , die dafür sorgt, dass mehrere Server
sich wie ein einzelner Großrechner verhalten. Diese
Software ermöglicht der GWDG eine umfassende
Verwaltung des Clusters, die Integration des Clusters
in die Datenzentren der Max-Planck-Gesellschaft und
der Universität Göttingen sowie die bedarfsgerechte
Zuteilung der Ressourcen.
Umsetzung des Direktmodells im
Servicebereich
DPS sorgt für eine konsequente Umsetzung der
Erfolgsprinzipien des Direktmodells im Hardwarebereich mit effizienter Steuerung von Produktion und
Lieferkette. Zusammen mit ausgewählten Systemintegratoren bietet DPS hochwertige und wirtschaftliche Dienstleistungen, die diese Kernprinzipien
nutzen und so ein effizientes Serviceangebot ermöglichen. DPS bietet ein vielfältiges Serviceangebot
von Speicherlösungen und Servermigration bis hin zu
Linux und HPCCs. Die Universität Göttingen und die
Max-Planck-Gesellschaft verfügen nun über einen
HPC-Cluster, der zu den 300 leistungsstärksten
Computern der Welt zählt. Hartmut Koke: „Wir sind
sehr zufrieden mit der Verwaltungsfreundlichkeit und
der Rechenleistung, die unseren Benutzern nun zur
Verfügung steht“. Patrick Cowden, Services Director
von Dell Deutschland, erklärt dazu: „Unsere Kunden
profitieren davon, dass wir ohne hohe Servicekosten
arbeiten und einen hohen Serviceautomationsgrad
erreichen. Andere Anbieter können nur bestimmte
Einzelleistungen anbieten. Dell untersucht jedoch
die Anforderungen seiner Kunden ganz genau und
erarbeitet seine Lösungen mit den jeweils optimal
qualifizierten Partnern. Daraus ergibt sich ein im
Hinblick auf Hardware und Services optimal abgestimmtes Angebot“.
Ein perfektes Team
Dells Partnerschaft mit Scali ist ein perfektes
Beispiel für diesen Ansatz. Rüdiger Warns,
Geschäftsführer von Scali Central Europe, meint:
„Die Zusammenarbeit von Dell und Scali ist sehr
synergetisch und wurde Ende 2002 auf eine formale
Grundlage gestellt. Dell bietet leistungsfähige
Hardware und Scali ist der Marktführer im HPCCBereich. Gemeinsam sind wir unschlagbar“.
Cowden erklärt dazu: „Dell sucht sich seine Partner
ganz genau aus und achtet darauf, dass sie halten,
was sie versprechen. Scali ist ein solcher Partner.
Im Clusterbereich spielt der Preis eine große Rolle.
Durch die Synergieeffekte ist die Kooperation von
Dell und Scali hier sehr attraktiv“. DPS integriert die
Projektbeteiligten und übernimmt die Gesamtverantwortung für die Projektausführung. Hartmut
Koke: „Wir waren sehr beeindruckt von der guten
Zusammenarbeit von Dell und Scali. Anfangs war
es uns gar nicht Recht, mit mehreren Partnern
zusammenzuarbeiten. Allerdings funktioniert die
Zusammenarbeit so reibungslos, dass es uns
vorkam, als würden wir mit einer einzelnen Firma
arbeiten. Alle Fragen wurden immer prompt beantwortet, so dass wir trotz der Gewissheit über die
Zuverlässigkeit der Technik sicher sein konnten,
dass Probleme im Fall der Fälle schnell und kompetent gelöst werden würden“.
Hardware
DPS war in der Lage, der GWDG eine schlanke
Lösung anzubieten. Dell konnte alle Leistungen in
Eigenregie erbringen, ohne dass Drittanbieter erforderlich waren. Hartmut Koke: „In der Branche ist
bereits bekannt, dass Dell dank seines Direktmodells
für niedrigere Hardwarepreise gesorgt hat. Nun
gelten die gleichen Vorteile auch für den Servicebereich. Das Direktmodell bedeutet, dass Dell alle
Leistungen erbringt. Das macht die Dinge für Kunden
wie uns wesentlich einfacher“.
Referenzprojekt
Nach dem erfolgreichen Abschluss des Projekts
haben sich auch andere Institute der Max-PlanckGesellschaft und weiterer Universitäten zu entschlossen, die Dell HPCC-Plattform und die Scali
ManageTM Software und Komponenten zu übernehmen. Hartmut Koke: „Die Hardware von Dell ist
führend in der Qualität und die Scali Manage Software ermöglicht es, die Ressourcen einfacher und
effizienter zu integrieren und gemeinsam zu nutzen.
Wirklich das Beste aus beiden Welten. Wir können
anderen Unternehmen und Institutionen die
Zusammenarbeit mit Dell Professional Services
und seinen Partnern bei der Realisierung von HPCCs
nur empfehlen“.
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** Die Bezeichnung GB bedeutet bei Festplatten 1 Milliarde Bytes; die nutzbare Kapazität kann je nach eingesetzter Software leicht differieren.
1
Der Service kann durch einen von DellTM beauftragten externen Serviceanbieter erbracht werden. Techniker werden im Bedarfsfalle entsandt, nachdem eine Fehlerbearbeitung über das Telefon erfolgt ist. Beim Rund-um-die-Uhr-Service (24x7) werden die Techniker innerhalb von 4 Stunden nach Bestimmung des Hardware-Problems zum
Kunden entsandt.
2
Das Frühwarnsystem (Pre-Failure Alert Program) von DellTM erstreckt sich auf ausgewählte PowerEdge und DellTM | EMC Produkte und ausgewählte PowerVaultTM Produkte mit DellTM SCSI oder Fibre-Channel Festplattenlaufwerke/Speicher (DIMM), die von durch DellTM anerkannte Systemverwaltungsanwendungen überwacht werden. Wenn
für Ihr System eine Garantie oder ein Wartungsvertrag gilt, werden die überwachten Komponenten nach den Bedingungen des Garantie- oder Wartungsvertrags ausgetauscht. Falls die Garantie für Ihr System bereits abgelaufen ist und Sie keinen Wartungsvertrag haben, können Sie eine Verlängerung des Teile und Arbeitszeit-Supports vereinbaren oder das erforderliche Ersatzteil (Festplatte/RAM) kaufen.
EMC, EMC2,Navisphere, SnapView, Application Transparent Failover, MirrorView, Access Logix, ESN Manager und StorageScope sind Marken von EMC Corporation in den
USA. Linux ist eine eingetragene Marke von Linus Torvalds. Compaq ist eine eingetragene Marke von Compaq. HP ist eine eingetragene Marke der Hewlett-Packard Company. IBM ist eine eingetragene Marke von IBM. Sun und Solaris sind Marken von Sun Microsystems. Microsoft®, Windows® und Windows® NT sind eingetragene Marken der
Microsoft Corporation. NetWare ist eine eingetragene Marke der Novell, Inc. Linux ist eine eingetragene Marke von Linus Torvalds. onAlert ist eine eingetragene Marke der
Warning Systems, Inc. PowerPath ist eine Marke von Silicon Graphics, Inc. Oracle Com ist eine eingetragene Marke der Oracle Corporation. Sonstige in diesem Dokument
verwendete Marken und Handelsnamen beziehen sich auf die Eigentümer bzw. deren Produkte. Dell TM erhebt keine Ansprüche auf die Namen und Marken Anderer. DellTM ,
das DellTM Logo, OpenManageTM, PowerEdgeTM, PowerVaultTM, PowerConnectTM und PrecisionTM sind Marken der Dell Inc. © Copyright 2004 Dell Inc.. Alle Rechte vorbehalten.
Reproduktion jeder Art ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung durch Dell streng verboten. Weitere Informationen erhalten Sie bei Dell. Stand Mai 2004
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