Rittal Anwenderbericht

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1 Die neue IT-Infrastruktur im Rechenzentrum der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH stammt komplett von Rittal. GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH setzt auf Flüssigkühlung von Rittal Dem Urknall auf der Spur Die Inbetriebnahme des größten Teilchenbeschleunigers der Welt, des Large Hadron Collider (LHC) am 10. September 2008 am europäischen Forschungszentrum CERN in Genf war auch für die GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH ein Grund zum Feiern. Denn Mitarbeiter des in Darmstadt ansässigen Instituts wirkten an der Inbetriebnahme des LHC unmittelbar mit und beteiligen sich künftig an der Datenauswertung des damit verbundenen ALICE-Experiments. Die neuen Aufgaben erforderten eine komplett neue IT-Infrastruktur, in der rackbasierte Luft/Wasser-Wärmetauscher LCP Plus von Rittal für die sichere, raumtemperaturneutrale Wärmeabfuhr sorgen. Der LHC in Genf besteht aus einem Ring von 27 km Umfang und kann Protonen und schwere Ionen auf bisher unerreichte Energien beschleunigen. Durch Kollisionen dieser Teilchen kann der Zustand des Universums simuliert werden, wie er Sekundenbruchteile nach dem Urknall, vor etwa 14 Milliarden Jahren, herrschte. In vier hausgroßen Experimentieraufbauten vermessen Physiker die Spuren der Teilchenkollisionen und können somit den Urknall erforschen. Die GSI ist außerdem am Bau und am wissenschaftlichen Programm des dortigen Schwerionen-Experiments ALICE (A Large Ion Collider Experiment), einem von vier großen Experimenten am LHC, federführend. Mit ALICE soll erforscht werden, wie die 1

2 Materie im Universum Sekundenbruchteile nach dem Urknall aussah. Damals herrschten unvorstellbar hohe Temperaturen und Drücke, unter denen die uns heute bekannte Materie nicht existieren konnte. Es existierte ein sogenanntes Quark-Gluon- Plasma, eine Art Ursuppe, in der alle Materiebausteine frei und ungebunden vorliegen. Durch Kollisionen von schweren Ionen aus Blei soll am LHC das Quark-Gluon-Plasma erzeugt und mit ALICE untersucht werden. Enorme Datenmengen Um die enormen Datenmengen zu bewältigen, die an den LHC-Experimenten entstehen, wurde unter der Mitarbeit der GSI das World-Wide-Grid aufgebaut, eine Weiterentwicklung des World-Wide-Web. Dabei werden über das Internet mehrere zehntausend Rechner der am LHC beteiligten Forschungsinstitute zusammengeschaltet. Physiker und Informatiker der GSI haben das Grid in den letzten Jahren mitentwickelt. Das Rechenzentrum der GSI wird ein fester Bestandteil des Grid für die Datenauswertung des ALICE-Experiments sein. Bei ALICE wird eine Datenmenge von etwa zwei Millionen Gigabyte pro Jahr erwartet. Das CERN produziert Daten im Petabyte-Bereich. Wir werden hier Daten im Terrabyte-Bereich analysieren, erklärt Dr. Helmut Kreiser, IT-Betriebskoordinator bei der GSI. Dr. Kreiser ist zugleich Projektleiter für die Erstellung der neuen IT- Infrastruktur im ALICE-Tier-2-Rechenzentrum in Darmstadt. Die beim LHC- Beschleuniger anfallenden riesigen Datenmengen werden in weltweit verteilten Rechenclustern (Tier-Centren) aufbereitet und analysiert. Das Tier-2-Zentrum der GSI ist in Deutschland nach dem Tier-1-Zentrum am Forschungszentrum Karlsruhe die zweite Analysestelle für Daten aus dem ALICE-Experiment. Die Daten gelangen von Karlsruhe aus oder direkt vom CERN auf einer Gigabit-Leitung zum GSI- Rechenzentrum. Im Rahmen dieser Aufgaben wurde ein Ausbau des bestehenden Rechenzentrums erforderlich, da die bestehende IT-Infrastruktur den erhöhten Anforderungen nicht mehr genügte. Um die Server vernünftig betreiben und die Anlage in Zukunft weiter ausbauen zu können, mussten wir eine neue Infrastruktur aufbauen, berichtet Dr. Kreiser. 2

3 Besondere Probleme bereiteten die massiven Wärmelasten der alten IT- Infrastruktur. Die Wärmeabfuhr aus den Racks erfolgte bislang klassisch nach dem Warmgang-Kaltgang-Prinzip. Temperaturen von 40 bis 50 C an der Rückseite der Racks waren keine Seltenheit. Mit den verfügbaren Kühlleistungen der Klimaanlagen konnten diese Wärmelasten nur unvollständig aus dem Rechenzentrum abgeführt werden. Um die hohen Verlustleistungen gleichmäßig und effektiv abzuführen, entschied man sich daher bei der GSI für eine wassergekühlte Struktur. Sehr enger Zeitrahmen Die ersten Planungen für das Tier-2-Rechenzentrum starteten im März Bis 30. Juni 2008 sollte die Anlage erstellt sein. Das Projekt war extrem eng terminiert, bestätigt der IT-Verantwortliche. GSI beauftragte die Firma Litcos, einen Spezialisten für die ganzheitliche Planung von Rechenzentrums-Strukturen, als Generalunternehmer für die Erstellung der neuen Rack-Reihe. Das Rittal Tochterunternehmen zeichnete für die Koordinierung, Planung und Erstellung der Anlage verantwortlich. Es hat hervorragend geklappt. Der sehr enge Zeitrahmen wurde eingehalten, sagt Dr. Kreiser. Die neue IT-Infrastruktur stammt komplett von Rittal. Der Systemhersteller lieferte TS 8-Racks, Luft/Wasser-Wärmetauscher Rittal LCP Plus, Rohrleitungen sowie Plattenwärmetauscher nach Darmstadt. Letztere werden verwendet, um Wasserkreisläufe miteinander zu koppeln ohne dass Wasser aus dem einen in den anderen Kreislauf gelangt. Es wird lediglich die Wärmeenergie ausgetauscht. Außerdem wird eine separate Stromverteilung in Form Wir haben mit LCP Plus sehr gute des Rittal Power Distribution Racks (PDR) Erfahrungen gemacht, betont Dr. Helmut Kreiser (links) von der GSI im Gespräch mit eingesetzt. Wir haben die für uns besten Georg Stöver, Fachberater bei Rittal. Racks ausgewählt, auch im Hinblick darauf, dass man sie wassergekühlt mit einem System ergänzen kann, das wir im Moment für das beste im Markt halten: das Liquid Cooling Package, betont Dr. Kreiser. 3

4 Rittal LCP Plus das überzeugendste Modell Als Kühllösung kommen Luft/Wasser-Wärmetauscher LCP Plus zum Einsatz. Wir waren der Meinung, dass diese Art der Kühlung die für unsere Anforderungen effektivste ist, sagt er. Der Luft/Wasser-Wärmetauscher von Rittal bietet für ihn zwei entscheidende Vorteile: Es befindet sich kein Wasser innerhalb des Racks, sondern das Wasser führende System ist komplett davon getrennt. Des Weiteren strömt die Kaltluft horizontal ein und kann dadurch ein gleichmäßiges Luftpolster bilden. Wenn man das Rack aufmacht und einen Server rauszieht, werden die restlichen Server trotzdem mit einem Kaltstrom versorgt. Das war für uns das überzeugendste Modell. Durch die besondere, horizontale Luftführung des LCP wird den Servern über die komplette Schaltschrankhöhe gleichmäßig gekühlte Luft zur Verfügung gestellt, d. h. alle Geräte erhalten unabhängig von ihrer Einbauposition im Schrank ausreichend Kühlluft. Die ausgeblasene Warmluft der Server wird im hinteren Bereich des Schrankes über die komplette Höhe mit Hilfe von redundanten, leistungsstarken Lüftern abgesaugt und über den seitlich angebrachten Luft/Wasser-Wärmetauscher an die Kaltwasserversorgung der GSI abgegeben. Anschließend wird die abgekühlte Luft im Fall der GSI mit einer Lufttemperatur von 20 C wieder im ständigen Kreislauf vor die 19 -Ebene geblasen. Der LCP ist somit ein luftseitig abgeschlossenes Kühlsystem, das keinerlei Anforderungen an die Raumklimatisierung stellt die vorhandene Klimaanlage wird durch die LCP-Systeme nicht zusätzlich belastet. Die neue Schrankreihe besteht aus acht Racks. Neben jedem TS 8-Schrank ist jeweils ein Rittal LCP Plus angereiht, wodurch sehr einfach eine Redundanz der Kühlung wird: Der Wärmetauscher am Ende der Schrankreihe kühlt den neben ihm stehenden Schrank direkt und die restlichen LCP geben die Kühlluft nach zwei Seiten ab. In die Racks sind bestehende als auch neueste Rechner bis hin zu Blades eingebaut. Jedes Rack nimmt 38 Rechner bzw. 28 Rechner plus 1 Blade auf. Insgesamt sind derzeit 234 Rechner und 7 Blades installiert. Die Rittal LCP Plus haben eine Nutzkühlleistung von jeweils 30 kw. Davon werden derzeit etwa 15 kw benötigt, da viele Server noch nicht unter Volllast laufen und die Blades noch im Testbetrieb sind. Dr. Kreiser erläutert: Wir haben eine obere Abschätzung für die acht Schränke vorgenommen und sind dabei auf rund 140 Kilowatt für die acht Racks gekommen. Der Plan der GSI sieht mittelfristig einen weiteren 4

5 Ausbau des ALICE-Tier-2-Rechenzentrums auf eine elektrische Leistung von bis zu 500 kw vor. Grundelemente wie die Plattenwärmetauscher und die Rohrleitungssysteme sind dafür bereits entsprechend ausgelegt. Bis Mitte 2009 soll die Rackreihe auf 16 Racks erweitert werden. Sehr gute Erfahrungen Wir haben mit LCP Plus sehr gute Erfahrungen gemacht. Das System läuft stabil und wir sind sehr zufrieden damit, betont Dr. Helmut Kreiser. Neben der besseren Wärmeabführung nennt er den geringen Lärmpegel als deutliche Verbesserung gegenüber der alten Lösung. Früher gab es von Kollegen immer wieder Klagen über die hohe Lärmbelastung in den Raum. Durch die geschlossenen Schränke ist es erheblich leiser geworden. Durch die direkte Kühlung kann mit erhöhten Vorlauftemperaturen gearbeitet werden, was wiederum der Energieeffizienz deutlich zu Gute kommt. Autor: Michael Nicolai ist Abteilungsleiter Branchenmanagement IT bei Rittal in Herborn. Rittal Die Rittal GmbH & Co. KG mit Hauptsitz in Herborn, Hessen, ist ein weltweit führender Systemanbieter für Gehäuse- und Schaltschranktechnik, Stromverteilungssysteme, System-Klimatisierung sowie IT- Infrastruktur. Kunden aus allen Bereichen der Industrie, des Maschinen- und Anlagenbaus sowie aus der ITK-Branche setzen Lösungen von Rittal ein. Der führende Softwareanbieter Eplan sowie der Softwarehersteller Mind8 sind Tochtergesellschaften von Rittal und ergänzen die Rittal Systemlösungen durch disziplinübergreifende Engineering-Lösungen gegründet, ist Rittal mittlerweile mit 13 Produktionsstätten, 63 Tochtergesellschaften und 40 Vertretungen weltweit präsent. Kundennähe garantieren 111 Vertriebs- und Logistik Center, davon 17 in Deutschland. Mit weltweit Mitarbeitern ist Rittal das größte Unternehmen der inhabergeführten Friedhelm Loh Group, Haiger, Hessen. Die gesamte Unternehmensgruppe beschäftigt mehr als Mitarbeiter und erwirtschaftete 2008 einen Umsatz von über 2,2 Milliarden Euro. Weitere Informationen unter und 5

6 Redaktionskontakt: Rittal GmbH & Co. KG Auf dem Stützelberg Herborn Anthia Reckziegel Tel.: 02772/ Fax: 02772/