Sauber-F1-Team rechnet auf HP-Cluster

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Die Leistung ist im Motorsport nicht nur an Pferdestärken, sondern auch an die Aerodynamik der Rennfahrzeuge geknüpft. Deshalb beschäftigen sich die Ingenieure und Mechanik-Spezialisten beim Formel-1-Rennstall Sauber mit der Entwicklung neuer Designs, um die Aerodynamik weiter zu optimieren. Im ersten Schritt werden dafür CFD-Analysen zur Berechnung der numerischen Fluiddynamik durchgeführt. Weist das Design den gewünschten Grad an Aerodynamik auf, kommt es im zweiten Schritt in den Windkanaltest. Damit jedoch alle Rennteams die gleichen Voraussetzungen bei ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeit haben und Formel-1-Giganten mit hohen IT-Budgets keinen Wettbewerbsvorteil genießen, beschränkt die FIA (Fédération Internationale de l‘Automobile) die zu nutzende Rechenleistung für CFD-Analysen auf 25 Teraflops in 24 Stunden (ein Teraflop sind eine Billion Gleitkommaoperationen pro Sekunde). Die Herausforderung für Sauber war es daher, einen IT-Partner zu finden, dessen Lösung für einen höheren Durchsatz sorgt und dabei die beschränkte Teraflop-Anzahl nicht übersteigt.

Gesteigerter Durchsatz

Mit dem HP-Moonshot-Cluster ist es Sauber gelungen, den Durchsatz pro Teraflop für CFD-Analysen fast zu verdoppeln. Das bedeutet, Sauber-Designteams können schnellere und verlässlichere Forschungsergebnisse erzielen als zuvor. Auf dieser Grundlage lassen sich die Rennwagendesigns bestmöglich ausarbeiten, noch bevor man ihre Aerodynamik in kosten­intensiven Windkanaltests prüft. Zudem ermöglicht die flexible Architektur der Hardwarelösung eine schnelle Skalierung der CFD-Umgebung.
„Die CFD-Analyse war schon immer eine kritische Station in unserem Entwicklungsprozess. Durch die Verdopplung des Durchsatzes mithilfe von HP Moonshot sind nun doppelt so viele Wiederholungen von CFD-Durchläufen möglich. So können wir bei der Entwicklung des Fahrzeugdesigns verschiedene Aerodynamik-Konfigurationen für Bestandteile wie Kühlung oder Heckspoiler ausprobieren“, sagt Tomo Sato, Head of CFD für das Sauber-F1-Team. „Mit diesem Wissen lassen sich unsere Möglichkeiten im Voraus besser kalkulieren, noch bevor wir Geld aufwenden, um die einzelnen Fahrzeugkomponenten zu bauen und die Rennwagen im Windkanal zu testen. Letztendlich sparen wir uns viele Tage Entwicklungszeit und verbessern die Fahrleistungen auf der Rennstrecke.“

Lasten verteilen

Bevor Sauber auf das HP-System umgestiegen ist, liefen alle CFD-Prozesse auf einer einzigen Plattform. Mit Moonshot lassen sich die Arbeitslasten auf mehrere Plattformen verteilen, um die Leistungsfähigkeit und die Effizienz zu steigern. Mit dieser flexiblen Architektur kann Sauber heute bei einem Serverausfall innerhalb weniger Minuten auf einen anderen Moonshot-Server ausweichen. Der Entwicklungsprozess wird somit kaum beeinträchtigt. Die CFD-Kernprozesse laufen auf den Servern HP ProLiant m350 mit dem ­Intel-Atom-Prozessor C2750.

Breite Zusammenarbeit

Sauber setzt auch in weiteren Bereichen auf HP. Bei mehrtägigen Rennen kann es beispielsweise vorkommen, dass das Entwicklerteam direkt von der Rennstrecke den Auftrag erhält, das Fahrzeugdesign in kürzester Zeit anzupassen. In solchen Fällen ist eine sehr leistungsfähige CFD-Verarbeitung notwendig, die jedoch die beschränkte Teraflop-Anzahl nicht übersteigen darf. Das Sauber-F1-Team nutzt dafür die Server HP ProLiant SL230s mit dem Intel-Xeon-Prozessor E5-2660 v2. Für die Arbeitslasten, die vor oder nach der eigentlichen Analyse verarbeitet werden, gelten die Teraflop-Beschränkungen der FIA nicht. Sauber setzt dafür den Server HP ProLiant BL460c Gen9 mit Intel-Xeon-Prozessor E5-2600 ein, der eine noch höhere Rechenleistung bereitstellt. Auch die Unternehmensanwendungen wie die Strategie-Software für Rennen und die Rundenzeit-Simulationen laufen bei Sauber auf diesen Servern. rt

Peter Widmer ist Category Manager ProLiant Moonshot EMEA bei HP.

 

HP Moonshot

HP Moonshot ist die weltweit erste Work­load-defined-Server-Plattform. Anstelle von Standard-Prozessoren werden zusammen mit Prozess-Herstellern speziell auf die Anwendung optimierte Systeme entwickelt. Das Augenmerk liegt dabei auf Energieeffizienz bei gleichzeitig maximaler Leistung. Dadurch lassen sich die Serversysteme für spezifische Arbeitslasten auslegen. Zudem ist auch die Hardware modular aufgebaut und somit sehr flexibel.
Die Grundlage eines jeden Systems ist das HP-Moonshot-1500-Chassis, eine skalierbare Plattform, die das gesamte System mit Energie, Kühlung, Management und Fabric versorgt. Dieses Gehäuse nimmt bis zu 45 einzelne Hot-Plug-fähige Server-Cartridges auf, wobei es im Server-Rack lediglich 4,3 Höheneinheiten, also etwa 19,1 Zentimeter Platz benötigt.
Zahlreiche Lösungs-Cartridges stehen zur Verfügung, die für verschiedene Arbeitslasten optimiert wurden. Bei den Prozessor-Cartridges kommen statt herkömmlicher Allzweck-Prozessoren energieeffiziente „Systems on a Chip“ (SOC) zum Einsatz, die alle für einen Rechner nötigen Komponenten wie Mainboard, CPU, Grafik, Chipsatz und Speicher besitzen und deshalb als einzelne Server arbeiten können. Eine Cartridge kann bis zu vier SOC-Module aufnehmen. Dadurch lassen sich in einem einzigen Gehäuse bis zu 180 Server unterbringen. Durch ihre Architektur verbrauchen Moonshot-Systeme bis zu 89 Prozent weniger Energie und benötigen bis zu 80 Prozent weniger Platz als herkömmliche Systeme. Sie ermöglichen damit Kosteneinsparungen von bis zu 77 Prozent.
Anlass für die Entwicklung des Systems war die zunehmende Verbreitung von Trends wie Mobility, Cloud Computing, Social Media, dem Internet der Dinge (IoT) und Big Data. Die HP-Lösung ist für den damit verbundenen starken Zuwachs an Anwendungen mit hohem Input/Output-Durchsatz ausgelegt. Mögliche Einsatzbereiche des Systems sind beispielsweise das Video Transcoding, Mobile Workspace oder Echtzeit-Datenanalysen.

  • In der diesjährigen Formel-1-Saison kommt der Sauber-C34-Ferrari zum Einsatz.
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