“Ze heet Stella”, zegt hij, “Dat staat voor Supercomputer Technology for Linked Lofar Applications”. Aan het woord is Hans Gankema. Hij is het hoofd van de afdeling Serverbeheer van het Rekencentrum van de Rijksuniversiteit Groningen (RuG) en het gespreksonderwerp is de IBM Blue Gene/L, oftewel de snelste computer van Europa.
Als Gankema met cijfers over deze supercomputer begint, dan gaat het je al snel duizelen. Natuurlijk springt de 27,4 Teraflops in het oog, waarmee de computer op de vierde plaats wereldwijd terechtkomt van de top-500 van snelste supercomputers ter wereld (eind juni wordt de nieuwe lijst weer vastgesteld, zie daarvoor: http://www.top500.org), maar er zijn ook gebieden waarin Stella alle andere computers naar de kroon steekt.
Zo zal, wanneer deze computer eens op volle kracht draait, het de supercomputer zijn met de snelste netwerkverbinding. Momenteel is de computer intern wel op volle sterkte, maar aan de infrastructuur eromheen wordt nog gebouwd. Nu hangt de computer nog met een redelijk gewone 100 Megabit-verbinding aan het testveld. Maar als het LOFAR-project waar Stella voor is gebouwd eenmaal zijn complete omvang heeft bereikt, wordt de externe verbinding opgeschaald naar 256 tot 320 Gigabit.
Doorgeefclusters
Men is aan het onderzoeken waarmee men deze 'breedbandverbinding' tot stand zal brengen. "Waarschijnlijk met 10 Gigabit-adapters", zegt Gankema: "Die techniek, adapters en switches, is tegenwoordig al heel betaalbaar aan het worden." Voor die netwerkverbinding wordt een heel stel clusters van honderden pc-servers opgebouwd, dat uiteindelijk niets anders zal doen dan het netwerkverkeer voor Stella opvangen, verwerken en doorgeven. Dat doorgeven tussen de clusters gebeurt overigens via Infiniband.
Stella ontleent de computerkracht aan 6.144 dualcore 700 MHz PowerPC-processoren, waarvan met name de 'floating point' prestaties opvallen. "Zou je dezelfde prestaties willen halen met gewone pc's", aldus Gankema, "dan zou je er theoretisch aan rekenkracht alleen al dertigduizend pc's voor nodig hebben. Maar zo'n pc-cluster zal in de praktijk nooit deze prestatie halen. Alleen al door de onderlinge communicatie die dan spaak loopt. Dat is ook het unieke van zo'n IBM Blue Gene; de uiterst efficiënte onderlinge communicatie van de nodes, een intern netwerk dat in een soort donut-vorm is ontworpen."
Slechts zes rekken
Eenmaal in de rekenhal van het Rekencentrum wordt duidelijk hoe snel de ontwikkelingen in de techniek gaan. De supercomputer die in de top-500 naast Stella staat (op nummer drie), een NEC computer in Yokohama, Japan (35,8 teraflops), is nog van het formaat 'voetbalvelden'. Stella daarentegen beslaat 'maar' zes diepzwarte 19-inch racks. Dat is wel exclusief alle computers die gebruikt zullen worden voor het aansturen, zoals de clusters van honderden blade-pc's, waarvoor nu nog rijen van 19-inch kasten zijn gereserveerd.
Tot de randapparatuur horen verder ook nog een Service Node en Front End Nodes en opslagfaciliteiten. Met de Front End Node wordt Stella bediend. Om de forse hoeveelheden 'throughput' op te slaan is nogal wat aan opslagcapaciteit nodig. Gedacht wordt aan een disk-array van een halve tot enkele petabyte (1 petabyte is 1.000 terabyte, oftewel 1.000.000 gigabyte). Het liefste wil je dat in een enkel bestandssysteem onderbrengen, "maar de ervaring leert dat groter dan 2 terabyte nog niet altijd goed gaat in een enkel systeem", aldus Gankema. Met deze petabytes moet het mogelijk worden om minimaal een half jaar aan LOFAR-gegevens op te slaan. Maar wat is dat eigenlijk, LOFAR?
LOFAR
LOFAR staat voor Low Frequency Array en is een project dat is gestart door astronomen. Vanuit de ruimte worden laagfrequente radiosignalen opgevangen. Als je nu meerdere antennes hebt, en je ontvangt op die antennes hetzelfde signaal, kun je door de tijd erbij te betrekken bepalen waar dat signaal vandaan kwam. Zo kun je in de ruimte kijken: een telescoop met radio-signalen dus.
De initiatiefnemers van LOFAR hebben bedacht dat ze voor hun doel vijfentwintigduizend antennes nodig hebben, die op een behoorlijke afstand van elkaar staan (tientallen tot honderden kilometers). Aan die antennes wordt nog gewerkt, want ze moeten 'slim' worden uitgevoerd, zodat ze bijvoorbeeld de normale '3FM' radiosignalen er uitfilteren, en bovendien moeten ze ook goedkoop worden, want iedere euro die je per stuk bespaart, zijn er 25.000. De antennevelden worden middels glasvezelkabels verbonden aan de RuG, want een enkel antenneveld heeft nog een behoorlijke bandbreedte nodig.
Resultaten
LOFAR heeft nu al een positieve 'spin-off'. Het netwerk van antennes wordt aangevuld met sensoren voor landbouwkundig onderzoek, geofysici plaatsen sensoren voor bodemonderzoek en meteorologen kunnen het klimaat met sensoren vrij nauwkeurig in de gaten houden. Er zijn andere positieve aspecten. Zo zullen mensen in afgelegen gebieden blij zijn dat ze dankzij LOFAR van glasvezel worden voorzien. "Ieder onderdeel van dit project heeft zijn eigen dynamiek", zegt Gankema.
Totdat LOFAR zijn volledige omvang heeft bereikt, kunnen Nederlandse wetenschappers (ook van andere disciplines) gebruik maken van de rekenkracht van Stella. Sommigen staan nu al versteld van die reusachtige kracht. Gankema: "Er lopen hier wetenschappers binnen met taken die als 'onmogelijk' werden gekwalificeerd op andere systemen. Die stonden ervan versteld dat zo'n taak al klaar was nog voordat ze een kop koffie hadden gehaald. Dat ding is echt snel."
