IDC Architects utilise le logiciel de simulation FloVENT pour relever les défis thermiques du supercalculateur "RoadRunner" d’IBM


March 2008

Les ingénieurs du groupe de Modélisation des flux d'air d'IDC Architects (IDCA), une division de CH2M HILL, ont utilisé le logiciel de calcul de dynamique des fluides (CFD) FloVENT de Flomerics pour simuler les charges thermiques prévisibles générées par le supercalculateur Roadrunner d'IBM. Roadrunner, qui devrait figurer parmi les 10 premiers du classement TOP500 des supercalculateurs, sera installé au Nicholas Metropolis Center du Laboratoire National de Los Alamos. En modélisant régulièrement l'installation, les ingénieurs d'IDCA ont permis au DOE (Department of Energy) d'être toujours en deçà de la charge thermique en augmentation constante, tout en réduisant les coûts initiaux et les frais de fonctionnement des équipements de refroidissement. « Les simulations CFD nous ont permis de réaliser des économies en déterminant précisément la capacité de refroidissement nécessaire pour gérer les charges thermiques réelles et estimées et en identifiant les améliorations techniques permettant d'augmenter les performances en terme de refroidissement » a déclaré Andy Solberg, ingénieur chez IDCA.

Le supercalculateur Roadrunner d'IBM sera capable de tourner au rythme soutenu de 1000 trillions de calculs par seconde (soit un million de milliards d'opérations par seconde) ou un petaflop. Roadrunner utilisera 16 000 processeurs Cell B. E., conçus à l'origine pour les plates-formes de jeu vidéo Playstation de Sony. Le supercalculateur comportera également 16 000 coeurs de processeur AMD Opteron. Roadrunner sera essentiellement utilisé pour les simulations réalisées afin de garantir la sécurité et la fiabilité du stock d'armes nucléaires du pays.

Roadrunner n'occupe qu'une partie du Metropolis Center au sein du Laboratoire National de Los Alamos (LANL) du Department of Energy, qui abrite également d'autres équipements informatiques très puissants.

L'un des principaux défis que représente le fait de posséder et d'exploiter ces énormes ressources de calcul est de faire face aux problèmes critiques que constitue la gestion thermique. Un centre de données classique comprend généralement des baies qui permettent de dissiper entre 2 et 6 kiloWatts (kW).

Les baies Haute Densité du Metropolis Center permettent, quant à elles, de dissiper jusqu'à 20 kW chacune. Le LANL a signé un premier contrat avec l'IDCA, il y a plusieurs années pour effectuer une simulation thermique, dans le cadre de l'étude de l'installation du Roadrunner et d'autres projets d'extension du Centre.

"Nous utilisons FloVENT comme outil de simulation thermique, chez IDCA car il offre de nombreuses fonctionnalités qui simplifient la tâche des centres de données de modélisation," a déclaré M. Solberg. "Flomerics propose en outre l'assistance d'une équipe d'ingénieurs expérimentés en matière de refroidissement des centres de données."

En septembre 2006, IDCA a modélisé la partie ouest du Metropolis Center afin d'évaluer l'effet lié à l'ajout des équipements de Phase 1 et Phase 2 du Roadrunner. En 2007, IDCA a étendu son modèle pour qu'il couvre l'ensemble du Centre, y compris les équipements de Phase 3 du Roadrunner et les unités extensibles (SU) des grappes du Tri-Lab. Ces SU sont des groupes hautes performances extensibles utilisés pour toute une série de recherches effectuées dans les trois laboratoires nationaux affiliés, à savoir le Laboratoire National Lawrence Livermore (LLNL), le Laboratoire National Sandia, et le Laboratoire National de Los Alamos.

"La simulation a démontré que les charges thermiques liées au fonctionnement de ce centre de données étaient bien gérées du fait de la conception même du bâtiment du Metropolis Center," a déclaré Keith Kibbee, également ingénieur à l'IDCA. "Elle a montré que le centre de données pouvait prendre en charge la totalité des équipements prévus et envisagés à plus long terme, en ajoutant 14 conditionneurs d'air dans les salles informatiques". Par ailleurs, l'équipe technique a utilisé FloVENT pour tester d'autres solutions permettant d'optimiser la capacité de refroidissement disponible avant même d'avoir à intervenir sur une des dalles perforées du plancher des installations actuelles.

Les ingénieurs d'IDCA ont également élaboré plusieurs propositions pour augmenter les performances de refroidissement du centre de données de façon à pouvoir gérer des charges encore plus élevées. "Nous avons remarqué qu'il n'y avait dans l'installation actuelle aucune barrière physique entre les parties chaudes et les parties froides, autre que la baie du serveur," a ajouté M. Solberg. "Théoriquement, ces modifications pourraient permettre d'atteindre une capacité de refroidissement du Métropolis Center proche de 100% et d'augmenter la charge thermique dans le centre de données d'environ 20% sans avoir à accroître la capacité de refroidissement. " Cette application démontre dans quelle mesure la simulation permet de faire des économies au sein du centre de données, en utilisant plus efficacement les ressources disponibles en terme de refroidissement ".

NOTE: Une version haute résolution de cette image peut être téléchargée à partir de: www.flomerics.com/news/gallery/

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