Zusammenfassung
Hochleistungsrechnen (HPC) ist eine zentrale Grundlage für viele wissenschaftliche Disziplinen und weisst einen wachsenden Bedarf auf. In Deutschland ist zur Deckung des Bedarfs eine mehrschichtige Versorgung definiert, die sich u.a. aus Tier-1 Rechnern für Spitzenforschung und einer nationalen Hochleistungsrechner-Struktur (NHR) als Tier-2 für große Projekte auf Antragsbasis zusammensetzt. Eine weitere Schicht, Tier-3, beinhaltet lokale System, z.B. an Hochschulen, als auch LandesInfrastrukur für allgemeine HPC-Anforderungen. Auf dieser Ebene ist die Versorgung in Niedersachsen bisher unzureichend. Darüber hinaus fehlt bisher ein Gesamtkonzept, um die Forschenden auf breiter Front zu befähigen, einen effektiven und effizienten Umgang mit Parallelrechnern sicherzustellen. Diese Lücken werden mit dem HPC.NDS-Projekt geschlossen.
Durch das Projekt HPC.NDS im Rahmen von Hochschule.digital Niedersachsen (HdN) werden durch insgesamt sechs Standorte in Niedersachsen Hochleistungs-Rechensystemen (HPC) in Form von Hardware und/oder -Beratungsleistungen durch sog. Science Support Teams zur Verfügung gestellt:
- Rechen-/Beratungszentren: Göttingen, Braunschweig, Hannover
- Zusätzliche Beratungszentren: Clausthal, Oldenburg, Osnabrück
Der Betrieb der Rechenressourcen wird durch die GWDG in Göttingen und das Beratungsnetzwerk Lower Saxony Digital Science Support Space (DS³) durch die TU Braunschweig koordiniert. Aus HPC.NDS ergeben sich für die Zielgruppen, Nutzende und Hochschulen in Niedersachsen, folgende Vorteile.
1 HPC-Nutzer in Niedersachsen
Vorteile von HPC.NDS
Für Spitzenforschung und -Lehre benötigen Universitäts-Angehörige ein niederschwelliges Angebot, welches einen unkomplizierten Zugang zu einer leistungsfähige Basis-HPC-Infrastruktur mit garantierter Verfügbarkeit bietet. Zudem benötigen sie Entwicklungs- und Anwendungssoftware, Beratung und Training zur Nutzung der Systeme, und einen effizienten Support bei technischen Problemen.
Daher stellt HPC.NDS nicht nur Rechenressourcen, insb. CPU- und GPU-Knoten bereit, sondern bietet auch umfassenden Support und bietet im Rahmen der DS³ vielfältige Beratungsleistungen an, mit einem Fokus auf Research Software Engineering (RSE) für HPC-geeignete wissenschaftliche Software. Für Einsteiger ist somit ein einfacher HPC-Zugang möglich, während bereits produktive Workloads von der zusätzlichen Kapazität profitieren, die über dieses Projekt bereitgestellt werden.
Welche Vorteile bietet diese Form des HPC-Zugangs?
Die HPC.NDS-Ressourcen stellen eine Ergänzung evtl. schon vorhandener, lokaler HPC-Ressourcen (Tier-3) dar. Anders als für die Tier-1 und Tier-2 Systeme wird für den Zugang kein komplexer Antrag benötigt und die Systeme sind genauso einfach nutzbar wie lokale Rechenressourcen. Es existiert ein unkompliziertes Buchungsverfahren von Ressourcen an den Betreiberzentren. Wenden Sie sich bei Bedarf an Ihre Hochschule, um HPC.NDS Kapazitäten zu buchen und in Anspruch zu nehmen. Hardwarebeschaffungen in HPC.NDS orientieren sich am tatsächlich vorliegenden Bedarf; entsprechendes Feedback kann bei den Betreiberzentren jederzeit angebracht werden.
2 Hochschulen
Vorteile von HPC.NDS
Der Bedarf an HPC-Ressourcen, deren Zusicherung häufig Gegenstand von Berufungszusagen ist, an den Hochschulen steigt. Diese zusätzlichen Ressourcen müssen entweder durch das lokale Rechenzentrum oder durch die Institute selbst, beschafft und betrieben werden, was entsprechende Investitionsmittel für die Hardware und Infrastruktur und Betriebsmittel für Personal und Energie erfordert. Mit HPC.NDS wird die Situation vereinfacht: Lediglich die Energiekosten müssen noch durch die teilnehmenden Hochschulen übernommen werden. Zudem können Anteile an HPC.NDS mit anderen Teilnehmern getauscht werden.
Die Tier-3 HPC-Ressourcen der HPC.NDS-Betreiberzentren ergänzen gegebenenfalls vorhandene lokale Tier-3-Ressourcen flexibel. Die Beschaffung wird bedarfsgerecht organisiert, wobei eine angemessene Auswahl an Knotentypen (Memory-Ausstattung, Beschleuniger usw.) gewährleistet wird. Der Betrieb wird durch die Betreiberzentren sichergestellt; er umfasst die Verfügbarkeit der IT-Infrastruktur, die Installation und Updates der Systeme, die Bereitstellung von Systemsoftware sowie von aktuellen und optimierter Entwicklungswerkzeuge und Anwendungssoftware.
Zu welchen Konditionen ist die Teilnahme möglich?
Zunächst wird durch die interessierte Hochschule ein Anteil der HPC.NDS-Kapazität zur Nutzung durch lokale Anwender bei einem der Betreiberzentren angefragt. Dieser kann anschließend zwischen den Betreiberzentren aufgeteilt werden, um einerseits vorab schon bekannte technische Anforderungen der Nutzer (bspw. GPU-Generation, Memory-Ausstattung oder spezielle Beschleunigerhardware) abzubilden und andererseits eine sinnvolle Lastverteilung zwischen den Rechenzentren zu gewährleisten.
Während die Invest- und Personalkosten durch das HPC.NDS-Projekt getragen werden, geht mit der Reservierung eines Kapazitätsanteils die Übernahme der damit verbundenen Betriebskosten durch die teilnehmende Universität für zunächst fünf Jahre einher. Die Abrechnung erfolgt zunächst per monatlicher Pauschale, zum Jahresende erfolgt eine Schlussrechnung auf Basis des tatsächlichen Verbrauchs. Die Pauschale ist konservativ geschätzt und orientiert sich an 75% des theoretisch maximal möglichen Verbrauchs, wodurch das Risiko von Nachzahlungen minimiert wird. Um die Kosten auch im laufenden Betrieb besser einschätzen zu können, werden die Verbrauchsinformationen (tatsächliche Nutzung und entstandene Kosten auf Basis des aktuellen Strompreises) monatlich berichtet um ggf. mit einer Nutzungsanpassung reagieren zu können und so eine Kostenkontrolle zu realisieren.