HPC in Unternehmen Ein Überblick

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1 HPC in Unternehmen Ein Überblick Harry Schlagenhauf science + computing ag IT-Dienstleistungen und Software für anspruchsvolle Rechnernetze Tübingen München Berlin Düsseldorf

2 Inhalt 1. Unternehmen Bull/science + computing 2. HPC in Unternehmen 3. Beispiele Seite 2

3 Inhalt 1. Unternehmen Bull/science + computing 1. Bull Extreme Computing 2. science + computing ag (s+c) 2. HPC in Unternehmen 3. Beispiele Seite 3

4 2011 figures Revenue 1,301 M + 4.6% Gross margin +4.2% EBIT +23% Employees 9,000 Shareholders Crescendo Ind. 20% France Télécom 8% FSI 5% NEC 2% Floating 65% Total 100% Revenue 2010 > 2013 Profitability 2010 > billion Critical systems Services Maint. & PRS Hardw. & systems Fulfillment billion BSS BIS BCS BIP Direct margin EBIT Indirect costs EBIT million Indirect costs Direct margin Page 4

5 Extreme Computing (1/4) Group commitment since 2005 the largest HPC R&D effort in Europe 35M budget for HPC (65M total) 230 engineers Certified ISO 9001 (quality) the largest HPC pool of experts in Europe 370 engineers (600 inc. R&D) BU certified ISO 9001 world-class Factory in Angers certified ISO 9001 (quality), ISO (environment), OHSAS / ILO-OSH (security) From mid-size to petascale HPC production systems: bullx (R-B-S) launched 2009 bullx supercomputer suite launched 2010 new generation bullx B blades launched 2011 bullx Direct Liquid Cooling Blades available 2012 Page 5

6 Extreme Computing (2/4) Page 6 180M + income in 2011 (w/o maintenance) Three petaflop-scale systems 2010: Tera 100, the first petaflopic system ever designed and developed in Europe, one of the most efficient in its category linpack) : Genci / Curie (France) - 2 Pflops : IFERC 1.5 Pflops Other recent key projects KNMI (Netherlands): meteo Barcelona Supercomputing Center (Spain): 186 Tflops (hybrid) Société Générale (France) : 350 Tflops Dassault Aviation (France) : 100 Tflops AWE (UK) : 250 Tflops Launch of Extreme Factory (HPC pay per use) and Mobull (HPC mobile data center) Extreme Factory: Renault, Exa, LL Products, Classified Mobull: U_Perpignan, Cenaero

7 Extreme Computing (3/4) 3 petaflop-scale systems TERA 100 in figures 1.25 PetaFlops Xeon cores 256 TB memory 30 PB disk storage 500 GB/s IO throughput 580 m² footprint Page 7 CURIE in figures 2 PetaFlops 360 TB memory Xeon cores GPU cores 10 PB disk storage 250 GB/s IO throughput 200 m² footprint IFERC in figures 1,5 PetaFlops Xeon cores 280 TB memory 15 PB disk storage 120 GB/s IO throughput 200 m² footprint

8 Extreme Computing (4/4) bullx hardware for peta-scalability bullx R series supercomputer suite bullx blades (B500 series and DLC B700 series) bullx S supernodes Water cooling Storage ACCELERATORS Architecture Page 8

9 science + computing auf einen Blick Gründungsjahr 1989 Standorte Tübingen München Berlin Düsseldorf Mitarbeiter (Juni) 270 Hauptaktionär Bull S.A. (100%) Umsatz 10/11 (12) 26,66 Mio. Euro (29,65 Mio. Euro) Partner Daikin Industries, Japan NICE srl, Italien IBM Platform Computing, IBM Deutschland Seite 9

10 Das Angebot auf einen Blick IT-Services Outsourcing IT-Sicherheit Migration Cluster Computing Software System Management Workload Management Jobflow Management Open Software Consulting Softwareentwicklung s+c Kernkompetenzen für anspruchsvolle Rechnernetze Seite 10

11 Kunden der science + computing ag Bremen, Hamburg Wolfsburg Beelen Duisburg Geschäftsstelle Düsseldorf Geschäftsstelle Berlin Alzenau Köln Aachen Frankfurt Mannheim Ingolstadt Stuttgart Geschäftsstelle München Zentrale Tübingen Seite 11

12 Inhalt 1. Unternehmen Bull/science + computing 2. HPC in Unternehmen 3. Beispiele Seite 12

13 Einsatzgebiete von HPC-Cluster Electro-Magnetics Computat. Chemistry Quantum Mechanics Computat. Chemistry Molecular Dynamics Computational Biology Reservoir Simulation Structural Mechanics Explicit Seismic Processing Computational Fluid Dynamics Structural Mechanics Implicit Rendering/Ray Tracing Climate / Weather Ocean Simulation Data Analytics Seite 13

14 Einsatzgebiete von HPC-Cluster Electro-Magnetics Computat. Chemistry Quantum Mechanics Computat. Chemistry Molecular Dynamics Computational Biology Reservoir Simulation Structural Mechanics Explicit Seismic Processing Automobilindustrie Computational Fluid Dynamics Structural Mechanics Implicit Rendering/Ray Tracing Climate / Weather Ocean Simulation Data Analytics Seite 14

15 CAE-Anwendungen (1/4) Automotiv CFD Apps ANSYS Fluent StarCD PowerFLOW Fire Vectis Impact/Crash Apps LS-DYNA PAM-CRASH RADIOSS ABAQUS explicit Structures Apps Nastran ABAQUS implicit Crash 50,50% CFD 35% Others 0,50% Manuf. Process 2% Structure 5,50% NVH 6,50% ANSYS CFX CFD++ OpenFOAM MGLET in-house ISC 2008 Christian Tanasescu SGI Inc. "Survey of HPC in the Automotive Industry" Seite 15

16 CAE-Anwendungen (2/4) Oklahoma Supercomputing Symposium 2012 Greg Clifford Cray Inc. "Extreme Scaling in ISV Applications" CFD (30%) Impact/Crash (40%) Gleiche ISV-Codes in allen Branchen Impact/Crash Apps ABAQUS explicit LS-DYNA PAM-CRASH RADIOSS CFD Apps CFD++ ANSYS Fluent PowerFLOW STAR-CCM+ in-house Structures Apps ABAQUS implicit ANSYS Mechanical MSC.Nastran Electromagnetic Apps in-house (classified) ANSYS HFSS Seite 16

17 CAE-Anwendungen (3/4) Automotiv Impact/Crash Apps ABAQUS explicit CFD Apps ANSYS CFX Structures Apps ABAQUS implicit LSTC LS-DYNA ANSYS Fluent ANSYS Mechanical ESI PAM-CRASH Altair RADIOSS AVL FIRE Exa PowerFLOW STAR-CCM+/ STAR-CD Ricardo VECTIS MSC Nastran SIEMENS NX Nastran INTES PERMAS Seite 17

18 CAE-Anwendungen (4/4) Typische Konfigurationen Impact/Crash Apps Processors: 2x x64 (2x 8 Cores), z.b. Intel Xeon E CPU (20M Cache, 2.60 GHz, 8.00 GT/s Intel QPI) Memory: 2GB/Core (32 GB), z.b. 8x 4GB DDR ECC SDRam (1x 4GB) Storage: 1-2 local Disks, z.b. 1x 500 GB 7.2krpm SATA or shared file-system, low IO Network: InfiniBand Seite 18 CFD Apps Processors: 2x x64 (2x 8 Cores), z.b. Intel Xeon E CPU (20M Cache, 2.60 GHz, 8.00 GT/s Intel QPI) Memory: 2-4GB/Core (64 GB), z.b. 8x 8GB DDR ECC SDRam (1x 8GB) Storage: 1-2 local Disks, z.b. 1x 500 GB 10krpm SATA or shared file-system, low IO (steady-state), high IO (transient) Network: InfiniBand Structures Apps Processors: 2x x64 (2x 8 Cores), z.b. Intel Xeon E CPU (20M Cache, 2.60 GHz, 8.00 GT/s Intel QPI) Memory: 4-8GB/Core (128 GB), z.b. 8x 16GB DDR ECC SDRam (1x 16GB) Storage: 5-6 local Disks, z.b. 6x 600 GB 15krpm SAS or shared file-system, very high in IO Network: InfiniBand

19 Typische Cluster-Größen High-End Workstations ~ 5 Workstations pro WS 2x 8 Cores Abteilungs-Cluster ~ 10 Server ~ 160 cores Zentraler Compute- Cluster ~ 100 Server ~ Cores Supercomputing Environment > 100 Server Seite 19

20 Aspekte eines HPC-Clusters Linux Windows Libraries Parallele OS Applications Software MPI SATA SAS Cluster Storage Middleware Queuing Systems Consulting CPU Hard Disk Compiler x64 Hardware SSD Cluster Management Services Memory Support Installation Integration Outtasking Training Network Gigabit Ethernet InfiniBand Graphics Card Outsourcing Seite 20

21 IB Aufbau eines Abteilungs-Cluster (1/4) Hardware 1 Management-/File-Server 2 3 Login-/Visuali.-Server Compute-Server 4 Gigabit Ethernet-Switch InfiniBand-Switch GE 1. Management-/File-Server Bull R423-E3 Server mit: - 2x Intel Xeon E c (2.6GHz - 8.0GT - 20MB - 115W) - 8x 4GB DDR ECC SDRam (1x 4GB) DR (32GB Hauptspeicher) - 2x 500GB 7.2krpm 3.5 SATA3 HDD 64MB (System) - 1x RAID Controller - 1x SAS Adapter - 1x QDR IB + IB-Kabel, 2 m Storage-System CDE 2600 Snowmass (12 Slots - SingleController - 2x6Gb SAS) mit: - 12-Pack: 3TB NL-SAS - 7.2K - PI/FDE (brutto 36TB) 2. Login-/Visualisierungs-Server Bull R425-E3 Server mit: - 2x Intel Xeon E c (2.9GHz - 8.0GT - 20MB - 135W) - 8x 8GB DDR ECC SDRam (1x 8GB) DR (64GB Hauptspeicher) - 2x 500GB 7.2krpm 3.5 SATA3 HDD 64MB (System) - 1x RAID Controller - 1x Nvidia Quadro 5000 Graphikkarte - 1x QDR IB + IB-Kabel, 2 m - 1x DVD Rom Seite 21

22 Aufbau eines Abteilungs-Cluster (2/4) Hardware 1 Management-/File-Server 2 Login-/Visuali.-Server 3. Cluster-Knoten 2x Bull R424-E3 DualTwin-Server (2x 4 Server = 128 Cores) mit je: - 2x Intel Xeon E c (2.6GHz - 8.0GT - 20MB - 115W) - 8x 8GB DDR ECC SDRam (1x 8GB) DR (64 GB Hauptspeicher) - 1x 500GB 7.2krpm 3.5 SATA3 HDD 64MB (System) - 1x 512GB 2,5" 10mm SATA3 SSD W/Tray 3.5" (Scratch) - 1x QDR IB + IB-Kabel 2m IB 3 Compute-Server GE 4.1 Gigabit Ethernet-Switch Cisco Catalyst 2960G-24TC-L 20 ports 10/100/ SFP - LAN Base Image 4.2 InfiniBand-Switch Mellanox IS5023 QDR IB-Switch mit: - 18 QSFP ports - 1 power supply - Unmanaged 4 Gigabit Ethernet-Switch InfiniBand-Switch Seite 22

23 Aufbau eines Abteilungs-Cluster (3/4) Software Management-/File-Server Login-/Visuali.-Server Compute-Server OS: Red Hat Enterprise Linux 6.x Application: ANSYS CFX Middleware: Cluster-Management: scvenus Queuing-System: IBM Platform LSF Remote-Visualisierung: NICE DCV IB GE Gigabit Ethernet-Switch InfiniBand-Switch Seite 23

24 Aufbau eines Abteilungs-Cluster (4/4) Services IB Management-/File-Server Login-/Visuali.-Server Compute-Server GE Initialprojekt: Grundinstallation des Berechnungs-Clusters Installation + Konfiguration der Middleware Installation + Konfiguration der CAE-Anwendungen Installation + Konfiguration Submit-Umgebung Betrieb: Service-Desk (CAE-Hotline) CAE-Applikationssupport CAE-Server Anwender-Support Gigabit Ethernet-Switch InfiniBand-Switch Seite 24

25 Inhalt 1. Unternehmen Bull/science + computing 2. HPC in Unternehmen 3. Beispiele Seite 25

26 Beispiel 1 telnet / VNC 2 Job-Submit 1 Pre-Processing 6 Post-Processing Linux DCV File-/Visualisierungs-Server CIFS/SMB SAMBA VNC (RealVNC) 3 5 output data NFS GE input data 4 Compute-Server Queuing-System: Grid Engine Seite 26

27 Beispiel 2 WEB Portal: EnginFrame alternativ Reflection X, telnet, vnc, Queuing System: SGE File-Server 2 Job-Submit L: (Laufwerk Linux File- Server) 1 6 Pre-Processing Post-Processing grafisch NFS 3 SGE GE CIFS/SMB SAMBA D: (Laufwerk lokal) CIFS/SMB TERADICI output data 5 Compute-Server input data 4 P: (Laufwerk Win. File-Server/SAN) Seite 27

28 Beispiel 3 (1/4) Beratung/Aufbau/Betrieb eines Engineering Centers im CAE-Umfeld in Pune/Indien: Zeitraum 2010 bis 2013 Geplanter Starttermin: Juni/Juli 2010 Admin-Server: File-Server: 1 (FlexLM-, Backup-Server) 1 (NetApp) Compute-Server: 2 (2010) ~5 (2013) CAE-Arbeitsplatzrechner: 10 (2010) ~20 (2013) CAE-Anwender: 10 (2010) ~20 (2013) Applikationen: Middleware (4), Compiler (2), CAE-Applikationen (5) Seite 28

29 Beispiel 3 (2/4) Architektur (I) Seite 29

30 Beispiel 3 (3/4) Architektur (II) Virtual Server (ESX Cluster): FlexLM Server (Linux) Adminhost: scvenus Master Compute Server: FEA + CFD File Server Platform LSF + EnginFrame Server Systeme Linux Workstation Pre-Processing Post-Processing Virtual Client Seite 30

31 Beispiel 3 (4/4) Leistungen Service-Desk (CAE-Hotline): Service-Desk (CAE-Hotline) generell durch s+c Themen, die nicht im Verantwortungsbereich von s+c liegen werden weitergeleitet Zugang über Telefon oder Supportzeiten Hotline: 7:00 bis 18:00 Uhr, MEZ (direkt erreichbar) Hotline-Meldung: jederzeit über Band bzw. (remote) Seite 31

32 Beispiel 4 (1/3) Ersatzbeschaffung Crash- + NVH-Cluster Crash: 768 Server NVH: 25 Server, teilweise mit GPGPUs (Lustre-Storage optional) Inklusive QDR-InfiniBand + Gigabit Ethernet Anwendungen: LS-DYNA, NASTRAN, AMLS Betriebssystem: CentOS Seite 32

33 Beispiel 4 (2/3) Crash- + NVH-Cluster Rack 1 Rack 2 Rack 3 Rack 19 Rack 1 Compute-Nodes NVH 25x Nodes - 2x Intel Xeon E c (2.7GHz) GB Hauptspeicher - 1x 300GB 15krpm SAS HDD (System) - 6x 600GB 15krpm SAS HDD (Scratch) - Raid-Controller - 1x QDR IB 8 Nodes mit GPGPU - Nvidia Tesla 2090 / Nvidia Tesla K20) Compute-Nodes Crash 192x Quad-Nodes (768 Server) - 2x Intel Xeon E c (2.6GHz) - 64 GB Hauptspeicher - 1x 1000GB HDD - 1x QDR IB Seite 33

34 Beispiel 4 (3/3) Lustre Storage System 360/1080 TB raw (optional) Meta-Daten-Storage Object-Daten-Storage Meta-Daten-Storage 2x Nodes - 2x Intel Xeon E c (2.0GHz) - 64 GB Hauptspeicher - 2x 500GB 7.2krpm SATA3 HDD (System) - Raid-Controller - 1x QDR IB 1x CDE 5400 PikesPeak (60Slots - DualController - Turbo 24GB Cache - 8x FC8 ) mit: - 2x Kit: 10-Pack Box: 900 GB Compass 10K - PI/FDE SAS Object-Daten-Storage 6x Nodes - 2x Intel Xeon E c (2.0GHz) - 64 GB Hauptspeicher - 2x 500GB 7.2krpm SATA3 HDD (System) - Raid-Controller - 1x QDR IB 6x CDE 5400 PikesPeak (60Slots - DualController - Turbo 24GB Cache - 8x FC8 ) mit: - 6x Kit: 10-Pack Muskie+ 1TB/3TB 3.5 6Gb SAS PI/FDE Seite 34

35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Vortrag von: Harry Schlagenhauf science + computing ag Telefon:

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