Jülich - Supercomputer „Juqueen”: Jülichs Königin brummt im Dunkeln

Supercomputer „Juqueen”: Jülichs Königin brummt im Dunkeln

Von: Guido Jansen
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Licht an: Normalerweise arbeitet „Juqueen” im Dunklen. Bei Licht sind die sieben Schrankwände zu sehen, die aus jeweils vier sogenannten Racks bestehen. Foto: Guido Jansen
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Jutta Docter ist Mathematisch-Technische Assistentin und arbeitet seit 40 Jahren am Forschungszentrum Jülich. Sie hat Cray erlebt, den Jülicher Supercomputer, der Mitte der 80er Jahre der schnellste Rechner der Welt war. Juqueen hat eine Rechnerleistung, die 18 Millionen Mal höher ist als die von Cray. Foto: Guido Jansen
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Kabel, Kabel, Kabel: Juqueen besteht neben den Schränken und Computerbauteilen aus rund 40 Kilometern Kabel. Dazu gehören die gelben Netzwerkkabel, die Leitungen für die Kühlwasserversorgung und die Stromversorgung. Foto: Guido Jansen
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Juqueen ist der Name, den die Jülicher Wissenschaftler dem Rechner gegeben haben. JU steht für Jülich, das Q steht für das Serienmodell des Herstellers IBM, nach einer L-, und P-Serie nun das dritte Modell der BlueGene-Reihe, das seit 2005 in Jülich eingesetzt wird. Foto: Guido Jansen
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Sieht aus wie Juqueen, ist aber Jureca, quasi die kleine Schwester. Zusammen haben sie einen Speicherplatz von 20 Petabytes. Zum Vergleich: Ein sehr moderner Privatcomputer hat 20 000 Mal weniger Speicher. Noch ein Vergleich: Tianhe 2, der schnellste Superrechner der Welt (in China), ist zehnmal so schnell wie Juqueen. Foto: Guido Jansen

Jülich. Die Königin von Jülich mag es gerne dunkel. Dann brummt sie 24 Stunden am Tag vor sich hin. Ihre Diener werden nur selten zur Audienz in die große, dunkle Halle vorgelassen, in der sie thront. Sie heißt „Juqueen”, residiert seit 2012 im Forschungszentrum Jülich und ist die Nummer 13 in der Liste der schnellsten Supercomputer der Welt.

„Juqueen” ist kein Computer im herkömmlichen Sinn. Der Hauptrechner besteht aus 28 Schränken, sogenannten Racks, die in sieben Viererreihen aufgebaut sind, dazu kommen weitere Schränke für den Speicher, einen großen sogenannten Fileserver namens „Just”. Damit ist „Juqueen” so groß, dass sie nicht mehr auf einen Tennisplatz passen würde. Ihr Anwender können mit ihr keine Mails schreiben oder sich Filme im Internet anschauen. Es gibt nicht mal eine Tastatur und eine Maus. Dafür ist die Rechner-Königin nicht gemacht. Und es ginge auch kaum, denn sie sitzt hinter einer dicken virtuellen Schutzmauer, einer Firewall.

Fast 500.000 Prozessoren

„Im Prinzip funktioniert ,Juqueen' wie eine Reinigung“, sagt Jutta Docter, die Systemadministratorin am Jülich Supercomputing Centre. „Der Kunde gibt eine Hose ab, und die Reinigung schaut, wann sie das abarbeiten kann.“ Das klingt beinahe beleidigend einfach für die Arbeitsweise eines Computers, der aus fast 500.000 Prozessoren besteht und über mehr als 60.000 Mal so viel Arbeitsleistung verfügt wie ein moderner Privatcomputer.

Der Anwender, der mit „Juqueen” rechnen muss, hat einen komplexen Schlüssel, der ihm eine Tür durch die Schutzmauer öffnet. Und so kann „Juqueen” weltweit eingesetzt werden. „Unsere Wissenschaftler sind oft auf der ganzen Welt unterwegs. Sie haben dann einen Schlüssel und schicken ihre Aufträge“, sagt Docter.

Vier Computersysteme, sogenannte Frontends, bilden quasi den Thekenbereich der Reinigung und nehmen den Auftrag an. Der Hauptrechner entscheidet dann selbst, wie viel Kapazität er für das Erledigen des Auftrags braucht und wann er damit anfängt.

Einfach so Zeit auf „Juqueen” buchen kann man nicht. Es gibt eine Vergabekommission, bei der Forscher und Unternehmen Rechenzeit beantragen müssen. Denn Zeit auf „Juqueen” ist kostbar. „Ich denke da alleine an die Kosten für die Kühlung und für den Strom“, sagt Jutta Docter. Gekühlt wird die Königin mit voll entsalztem Wasser, das in Rohren über die Boards läuft, die in den 28 Racks verbaut sind.

Bei normaler Auslastung hat der Supercomputer einen Stromverbrauch von 1,85 Megawatt, das ist ungefähr 500 Mal so viel wie ein Drei-Personen-Haushalt. „Das sind die Ansprüche, die „Juqueen” stellt. Sie will immer die richtige Temperatur und den richtigen Wasserdruck haben“, erklärt Docter. Ansonsten sei der Supercomputer pflegeleicht, einen kompletten Systemabsturz hat es noch nicht gegeben.

Ein Stromausfall wäre die einzige Ursache dafür. Fällt ein Board aus – was vorkommt und zum Totalausfall herkömmlicher Rechner führt –, dann rechnet der Rest von „Juqueen” ganz normal weiter. Und deswegen brummt die Königin meistens alleine in der dunklen Halle vor sich hin. Sie braucht nur Gesellschaft, wenn irgendetwas nicht stimmt.

„Juqueen” wurde gebaut, um komplexe Simulationen für Physiker auszuführen, beispielsweise zur Erforschung der Urknall-Theorie. Längst ist sie auf anderen Feldern tätig, etwa in der Hirn- und Klimaforschung, bei denen das Forschungszentrum eine weltweit führende Rolle hat. Ganz alleine ist die Rechner-Königin nicht, neben ihr steht „Jureca”. „Wir nutzen sie, um kleinere Jobs abzuarbeiten“, sagt Docter. Wobei klein natürlich relativ ist – bei einem Rechner, der ein Einfamilienhaus ausfüllen würde.

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