Energiekrise: Nutzung von Einsparpotenzial im Bereich IT im ZEA-1

Das Forschungszentrum Jülich hat sich zum Ziel gesetzt den Energieverbrauch im Vergleich zu den Vorjahren um 20 Prozent zu reduzieren. Dieses engagierte Ziel ist nur zu erreichen, wenn alle Bereiche ihren Beitrag leisten.

Das Team „Simulation und Berechnung“ nutzt für aufwändige numerischen Berechnungen den HPC-Cluster JuZEA1 beim JSC sowie einen selbst verwalteten Cluster im ZEA-1. HPC-Cluster bestehen vereinfacht dargestellt aus einem zentralen Login-Knoten sowie an diesen angeschlossene Rechenknoten. Die Berechnungsaufträge der Nutzer werden vom Login-Knoten mit Hilfe einer Warteschlange (Queue) auf freie Rechenknoten verteilt, welche dann die eigentliche Berechnungsarbeit verrichten. Bisher ist es üblich, dass Rechenknoten durchgehend eingeschaltet sind, was dazu führt, dass sie in Zeiten geringer Auslastung im Leerlauf ohne Nutzen signifikante Mengen elektrische Energie verbrauchen. Hier bestand somit ein großes Einsparpotential hinsichtlich des Energieverbrauches.

Moderne HPC-Knoten bieten heutzutage mit Hilfe sogenannter Board Management Controller (BMC) die Möglichkeit, über eine separate Netzwerkschnittstelle in das Energiemanagement einzugreifen und einzelne Knoten gezielt herunterzufahren oder auch zu starten. Die Konfiguration der Warteschlange des ZEA-1 wurde derart angepasst, dass die Rechenknoten nach einer bestimmten Leerlaufzeit (derzeit 2 Stunden) ausgeschaltet werden. Werden sie aufgrund der anstehenden Berechnungsaufgaben in der Queue wieder benötigt erhalten sie vom Login-Knoten automatisch das Signal zum Starten und sind innerhalb weniger Minuten einsatzbereit, ohne dass der Nutzer manuell eingreifen muss. Der ZEA-1-Cluster besitzt insgesamt 7 Rechenknoten mit insgesamt 264 CPU-Kernen. Die tatsächliche Einsparung ist abhängig von der Auslastung des Clusters, wird jedoch auf einige tausend Kilowattstunden pro Jahr geschätzt.