Shrnutí
Lékařský výzkum vyžaduje výkonnou IT infrastrukturu. Helmholtz Mnichov se již mnoho let spoléhá na odborné znalosti společnosti NTT DATA. Přesunem své serverové infrastruktury — včetně vysoce výkonného výpočetního clusteru (HPC) a 360 GPU — do kolokační lokality NTT Global Data Centers (NTT GDC) Mnichov 2 položil základy pro efektivní vědecké výpočty nové úrovně. Ve srovnání s vlastním datovým centrem těží Helmholtz Mnichov z tohoto ekonomicky výhodného a výrazně udržitelnějšího řešení.
Výchozí situace a cíle
Posílení biomedicínských výzkumných kapacit díky vysoce výkonnému datovému centru, které bude odolné vůči budoucnosti
Moderní výzkum se stále více opírá o vysoký výpočetní výkon. V Helmholtzově institutu v Mnichově je jejich nejvyšší prioritou zpracovávat většinu vědeckých dat na dedikované vlastní infrastruktuře. Spoléhat se na cloudové zdroje zde nepřipadá v úvahu — pouze několik specializovaných výzkumných úloh, které přesahují jejich vlastní výpočetní výkon, se provádí na národních zdrojích, jako je superpočítač v německém Jülichu. S dalším rozvojem vědeckých výpočtů a aplikací založených na AI se postupně zvyšovala i potřeba škálovatelné výpočetní akcelerace. Ve výzkumu v oblasti přírodních věd — kde musí tradiční IT založené na CPU pracovat společně s vysoce výkonnými výpočty na GPU — vedl tento vývoj k nasazení vynikajícího onsite HPC clusteru.
Stávající datové centrum však dosáhlo svých prostorových limitů a nebylo již možné zajistit energeticky účinný provoz. Grafické procesory — se svým obrovským paralelním výpočetním výkonem — vyžadují mnohem větší elektrickou kapacitu na jeden rack než procesory a výsledný tepelný výkon překračoval možnosti chlazení centra. Pro zachování udržitelnosti i efektivity bylo zapotřebí moderní, na budoucnost připravené řešení. Dalším zásadním technickým požadavkem byl střednědobý plán přechodu ze vzduchového na kapalinové chlazení. Interní analýzy nákladů a přínosů silně upřednostňovaly přechod na kolokační datové centrum. Tehdy oddělení IT začalo hledat důvěryhodného partnera, který by řešil současné i budoucí výzvy společnosti Helmholtz Mnichov.
S celkem 300 HPC servery — z nichž 100 je vybaveno 360 GPU — patříme mezi přední IT clustery na světě. NTT Global Data Centers nám nyní poskytuje vysoce výkonnou, efektivní a na budoucnost orientovanou infrastrukturu datového centra. Díky společným projektům využíváme jejich rozsáhlé odborné znalosti v oblasti návrhu datových center a kapalinového chlazení. Jejich silný závazek k udržitelnému využívání energie a krátká vzdálenost do lokality Mnichov 2 nás ještě více přesvědčily.
Navržené řešení
Kolokační datové centrum umožňuje odolnou a udržitelnou IT infrastrukturu nové úrovněpolečnost Helmholtz Mnichov, která pracuje na dlouhodobém projektu s firmou NTT DATA na optimalizaci její základní IT infrastruktury, vyhodnotila několik možností a nakonec se rozhodla pro vstup do další strategické spolupráce v rámci skupiny NTT. Nové datové centrum Helmholtz Mnichov se nyní nachází v areálu NTT GDC v Mnichově 2, pouhých 10 km od institutu.
Helmholtz Mnichov vede špičkový lékařský výzkum, který zkoumá zásadní otázky, jako je vliv změny klimatu na lidské zdraví. Je samozřejmé, že rozhodujícím faktorem, kterým se společnost Helmholtz Mnichov řídila při výběru poskytovatele kolokačních služeb, byla šetrnost k životnímu prostředí. Lokalita NTT GDC Mnichov 2 vyniká zejména svou koncepcí udržitelného chlazení. Vzhledem k blízkosti Alp protéká pod kolokačním datovým centrem velkoobjemový tok přirozeně chladné podzemní vody. Na základě úspěšných hodnocení zavedla společnost NTT GDC inteligentní a udržitelný systém chlazení podzemní vodou. Datové centrum je navíc napájeno výhradně ekologickou elektřinou. Oba faktory byly pro společnost Helmholtz Mnichov klíčovými argumenty pro vybudování datového centra připraveného na budoucnost v této lokalitě.
Zpočátku bylo v pronajatých kolokačních prostorách instalováno 15 serverů, které sloužily jako učební pomůcka. Následně bylo ve třech fázích specializovaným poskytovatelem služeb přemístěno 300 serverů HPC, které již byly v provozu v předchozím sídle, spolu s přibližně 400 servery a úložnými zařízeními. O přesun úložných systémů se postaral výrobce systému. Helmholtz Mnichov je s datovým centrem spojen dvěma redundantními vyhrazenými linkami, které zajišťují vysokou šířku pásma a spolehlivost.
V současné době jsou servery s CPU i GPU chlazeny běžným způsobem chlazení vzduch-voda. V budoucnu budou stojany pro HPC cluster chlazeny přímo kapalinou. Společnost NTT GDC již provozuje jedno z největších datových center s kapalinovým chlazením na světě v Utahu v USA. Společnost NTT GDC již léta navrhuje svá datová centra tak, aby bylo možné kdykoli dodatečně instalovat kapalinové chlazení. Chladicí páteř je oddělena od kolokačních oblastí zákazníků a její architektura je navržena tak, aby umožňovala přímou instalaci systémů kapalinového chlazení.
Špičkový výzkum dnes vyžaduje výkonnou IT infrastrukturu. Provoz našeho HPC clusteru na místě v našem vlastním datovém centru již nebyl schůdný. Když jsme v roce 2021 plánovali nové zařízení, dimenzovali jsme ho s ohledem na požadavky pro rok 2030 — očekáváme však, že těchto požadavků na výkon dosáhneme v roce 2026, tedy o celé čtyři roky dříve. Skoky ve výkonu GPU jsou obrovské a zároveň se stále zvyšují nároky na zabezpečení. Zkušenosti ukázaly, že naše rozhodnutí bylo správné: držet krok s tímto vývojem je možné jen ve spolupráci s vysoce schopným poskytovatelem kolokace.
Dosažené výsledky a přínosy
Dynamické partnerství pohání inovace ve spolehlivých vysokovýkonných výpočtech pro biologický výzkum
Ještě před několika lety se o všechny úkoly spojené s IT v Helmholtz Mnichov staraly samotné výzkumné týmy. Následně byl zahájen přechod na centralizovaný model řízení IT, který má za cíl zefektivnit provoz a optimalizovat využívání IT zdrojů. Dnes IT tým umožňuje výzkumným pracovníkům v Helmholtz Mnichov soustředit se výhradně na své odborné činnosti, zatímco spravuje složitou výpočetní infrastrukturu. Na výpočetní výkon výzkumného ústavu se obvykle spoléhá 600 až 700 uživatelů v rámci zhruba 500 paralelně probíhajících projektů. Přesunutím datového centra do kolokačních prostor společnosti NTT GDC dosáhl Helmholtz Mnichov nové úrovně efektivity a flexibility.
Výpočetní výkon lze snadno přidat, což vede ke zkrácení dodacích lhůt. Tato vyšší agilita je cenná zejména u časově náročných projektů.
Pod vedením odborníků společnosti NTT GDC lze prozkoumat nové možnosti chlazení. Řešení současných potřeb a budoucích požadavků je klíčem k udržení vedoucí pozice ve výzkumu v oblasti věd o živé přírodě.
Další služby, jako je příprava specializovaných zpráv pro klienty nebo drobné úpravy stojanů v datovém centru, usnadňují každodenní práci týmu.
Spolupráce s odborníky ze společnosti NTT GDC se již vyplácí. Zatímco mnoho výzkumných institucí váhá s budováním a provozem vlastních HPC clusterů, Helmholtz Mnichov dokazuje, že je to v rámci kolokačního datového centra proveditelné a smysluplné.