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Rechencluster: Speedflyer

Speedflyer - der Rechencluster des Zentrums für Aviatik

Systembeschreibung

Für den Betrieb von numerischen Modellierungstools und -softwares hat der Fachbereich Meteorologie, Umwelt und Luftverkehr einen kleinen, aber leistungsfähigen Computercluster beschafft. Der Cluster mit dem Namen «Speedflyer» besteht aus zwei Nodes, welche jeweils mit zwei Intel Xeon Platinum 8164 Prozessoren mit je 26 Prozessorkernen, 768 GB RAM und 140 TB Speicher ausgestattet sind. Im Ganzen verfügt der Cluster über 104 verwendbare Prozessorkerne, 1536 GB RAM, 220 TB Speicher in RAID6-Konfiguration und modernste InfiniBand Interfaces für die system-interne Kommunikation. Mit dieser Ausstattung ist der Cluster ein wertvolles Werkzeug, um die Laufzeiten von numerischen Simulationen verkürzen und Simulationen rund um die Uhr laufen lassen zu können. Aufgrund der Verbundenheit mehrerer Teammitglieder mit den Alpen wurden die beiden Nodes des Speedflyers mit «Castor» und «Pollux», nach den Zwillingsbergen im Monte Rosa-Massiv in den Walliser Alpen, benannt.

Der Speedflyer ist mit einer Serverversion von Linux Ubuntu 18.04.3 LTS ausgestattet. Mit dem Environment Modules Package ist es möglich, den Cluster je nach Anforderungen für bestimmte Anwendungen individuell zu konfigurieren. Der Fachbereich Meteorologie, Umwelt und Luftverkehr nutzt den Cluster für Simulationen mit den numerischen Wettermodellen PALM und WRF. Zudem wird der Cluster, in Bezug auf die Forschung im Air Traffic Management, zur Kollisionsrisikomodellierung im Rahmen von Projekten am Zentrum für Aviatik verwendet. In Zukunft wird auch die Gruppe Aerodynamik des Zentrums für Aviatik zu den Nutzern von Castor und Pollux gehören und Open Source-Codes wie OpenFOAM oder SU2 verwenden, wovon ersteres bereits auf dem Cluster konfiguriert wurde.

Speedflyer Anwendungen

PALM Modellsystem:

Bei PALM-4U handelt es sich um ein modernes meteorologisches Modelliersystem, welches sich besonders für Untersuchungen der atmosphärischen Grenzschicht und urbanen Szenarien eignet. PALM ist ein Large Eddy Simulation-Tool und ist für Simulationen auf grossen parallelisierten Rechenarchitekturen optimiert worden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wettermodellen basiert PALM auf einem kartesischen Rechengitter in alle Koordinatenrichtungen, was eine genauere Repräsentation von Topografie und Gebäuden erlaubt, als wenn in vertikaler Richtung Sigma-Koordinaten verwendet würden. Die implementierten Strahlungs- und Bodenmodelle und die Möglichkeit, Simulationsdomains mit unterschiedlicher Auflösung ineinander einzubetten und Simulationen mit Daten von grösserskaligen Modellen anzutreiben, erlaubt es, hochauflösende Simulationen mit sehr realistischen Randbedingungen durchzuführen. Mit den über 100 Prozessorkernen des Speedflyers können solche Simulationen innert nützlicher Frist durchgeführt werden. Am Zentrum für Aviatik wenden wir PALM für praxisnahe Szenarien an und generieren Datengrundlagen, die bei der Entscheidungsfindung unterstützen können und beispielsweise in Szenarien mit komplexer Topografie und damit schwer greifbaren Strömungssituationen wichtige Einblicke liefern können. Dies ist insbesondere in der Schweiz mit ihrer einzigartigen Landschaft und Wetterphänomenen relevant. PALM ist ein geeignetes Werkzeug für wichtige Fragestellungen in der Aviatik und erlaubt neue Einblicke zu Themen wie Unfalluntersuchungen, Infrastrukturplanung und Forschungsfragen.

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