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ReCaS, il supercomputer italiano potente come 13mila PC

Fuori brucia Acheronte, dentro prenderebbe il raffreddore anche un pinguino. Fuori impazzano le polemiche sul Sud che non sarebbe in grado di spendere adeguatamente i soldi europei, dentro c'è la dimostrazione del contrario. Benvenuti nel ReCaS di Bari, il super calcolatore costruito in tempi da record dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dall'Università degli Studi di Bari "Aldo Moro". 

Data Center ReCaS di Bari
Data Center ReCaS di Bari

Il progetto ReCaS (Rete di Calcolo per SuperB e altre applicazioni) è stato finanziato proprio con i fondi dell'Europa. I 13,7 milioni di euro necessari sono arrivati dal Programma Operativo Nazionale per la Ricerca e la Competitività per le Regioni della Convergenza (Puglia, Calabria, Sicilia e Campania). Questa bella palazzina colorata, che odora ancora di nuovo, è un bel pugno nell'occhio delle polemiche sul meridione piagnone. Il ReCaS di Bari è una delle più importanti infrastrutture pubbliche italiane per il calcolo e l'immagazzinamento dei dati.

slide ReCaS

ReCaS ha una potenza di calcolo equivalente a 13.000 computer, una capacità di memoria oltre 6.000 terabyte e può scambiare dati con l'esterno ad una velocità superiore a 10 Gbit/sec. È integrato nelle e-Infrastructure nazionali e sovrannazionali: l'Infrastruttura di Grid Italiana (IGI), la Worldwide LHC Compunting GRID (WLGC), la European GRID Infrastructure (EGI) e la EGI Federated Cloud.

Data Center ReCaS di Bari
Da sin. i docenti Vincenzo Spinoso, Roberto Bellotti e Giorgio Maggi

Il Data Center ReCaS di Bari è stato progettato e costruito sia per garantire le risorse di calcolo scientifico per grandi esperimenti di fisica subnucleare o di astrofisica, con dati provenienti dai Laboratori del CERN e dai satelliti, che per eseguire i calcoli ad alte prestazioni per comunità di ricercatori – biologi, medici, ingegneri, geologi – che necessitano di enormi risorse di calcolo.

D'altronde il Centro di Calcolo Scientifico di BARI, antesignano del ReCaS, è stato utilizzato per le ricerche svolte dai fisici subnucleari baresi che hanno contribuito alla scoperta del Bosone di Higgs nel 2012. Anche le prossime grandi sfide della Fisica fondamentale, soprattutto con gli esperimenti ai laboratori del CERN, vedranno il Data Center ReCaS funzionare a pieno regime per l'analisi e la memorizzazione della enorme quantità di dati sperimentali che verranno prodotti.  

Data Center ReCaS di Bari

La visita guidata, riservata a Tom's Hardware, è condotta dai docenti Roberto Bellotti (Dipartimento Interateneo di Fisica "M. Merlin", Università degli Studi di Bari e INFN, coordinatore della Scuola di Fisica medica universitaria e responsabile del progetto Prisma), Giorgio Maggi (Dipartimento Interateneo di Fisica "M. Merlin", Politecnico di Bari e INFN) e Vincenzo Spinoso (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare).

La palazzina di ottocento metri quadrati ha due piani. Quello superiore ospita gli uffici, mentre al piano terra sono sistemati gli apparati: server, tape library IBM System Storage TS3500, UPS per l'alimentazione, switch centrali Huawei CloudEngine 12812, firewall, sistemi di refrigerazione, eccetera, avvolti da nugoli di fibra ottica e circondati da migliaia di lucine intermittenti che attestano l'attività in corso. All'esterno c'è un generatore ausiliario a gasolio, in grado di sopperire alla mancanza di energia elettrica anche per lunghi periodi. Nella farm non è mai giorno o notte, il super computer lavora per tutti, indipendentemente dai fusi orari e dalla frontiere.

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Il Data Center ReCaS di Bari – e questa è una grande novità – non fa soltanto ricerca di base ed è anche al servizio delle imprese e delle pubbliche amministrazioni. L'Agenzia regionale pugliese per l'ambiente, ad esempio, fa capo al super computer per le previsioni meteo su Taranto, per individuare in anticipo i giorni in cui il vento soffierà verso la città e dunque far ridurre la produzione delle grandi industrie, come prevede il Piano di risanamento della qualità dell'aria del quartiere Tamburi, che si trova a ridosso dell'Ilva. La prossima tappa sarà l'analisi e la gestione dei Big Data da parte degli enti pubblici. Burocrazia permettendo, che quando si mette di traverso è più fastidiosa di Acheronte.

Scheda Tecnica ReCaS-Bari

Il Data Center di ReCaS-Bari è stato realizzato nell'ambito del progetto ReCaS (PON Ricerca e Competitività 2007-2013, Avviso 254/Ric), il cui obiettivo è quello di potenziare alcune infrastrutture di calcolo già esistenti a Catania, Cosenza, Napoli e, appunto, Bari, dove dal 2009 è in funzione il centro BC2S (Bari Computing Centre for Science) presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Bari. Il cluster BC2S attualmente ospita una potenza di calcolo di 4000 core distribuiti su 250 nodi di calcolo, e circa 1700 TB di spazio disco condiviso su file system Lustre; fornisce inoltre calcolo GPU su due macchine Tesla C2070.

Il nuovo centro ReCaS di Bari viene concepito come un sito unico, costruito mettendo insieme i finanziamenti ricevuti dall'Università di Bari e dall'INFN, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

La potenza di calcolo offerta vanta 128 server con CPU AMD Opteron Processor 6376, da 64 core per macchina, per un totale di 8192 core già all'atto dell'accensione; ogni server di calcolo ospita 256GB di RAM, offrendo alla tipica applicazione per singolo core circa 4GB di RAM per processo; lo spazio disco disponibile è di 3552 TB, e utilizza macchine DELL MD3680f.

Una parte separata della farm di calcolo è dedicata al calcolo HPC (high performance computing), e ospita 20 server con processore Intel Xeon CPU E5-2650L v2 @ 1.70GHz, per complessivi 800 core; ciascun nodo è interconnesso con gli altri via tecnologia Infiniband e ospita una scheda grafica NVIDIA K40.

Una novità rispetto al predecessore BC2S è la presenza di una tape library IBM System Storage TS3500, che consente l'archiviazione su nastro dei dati presenti su disco. Attualmente esporta circa 2.5 PB di capacità su nastro.

Anche i dati degli utenti, le cosiddette "home", risentono di una novità: al posto del file system Lustre usato in BC2S viene adottato il nuovo file system CEPH, che consente di registrare dati trasparentemente in triplice copia, assicurando un'altissima affidabilità contro la perdita dei dati stessi.

L'alimentazione è fornita da due UPS modulari ad elevata efficienza. Essi permettono di realizzare il massimo risparmio energetico, grazie alla possibilità di alimentare carichi con qualunque sfasamento senza alcun declassamento di potenza. I vantaggi sono enormi, in termini di energia e di costi, flessibilità, adattabilità, ridondanza e tolleranza ai guasti.

Ciascun server è sempre dotato di doppia alimentazione ridondata, in modo che quando un alimentatore viene disalimentato oppure si rompe l'altro prende in carico il sistema. I due alimentatori di ciascuna macchina sono collegati a due diverse linee; ciascuna linea è alimentata da un UPS diverso. Pertanto i due blocchi di UPS alimentano "in parallelo" e in alta affidabilità tutta la farm di calcolo, cosicché in ogni momento è possibile spegnere un UPS e la corrispondente linea di alimentazione, ad esempio per manutenzione, senza nessun impatto sul regime di alimentazione delle macchine di calcolo. Un generatore ausiliario a gasolio eÌ€ in grado di sopperire alla mancanza di energia elettrica per i lunghi periodi.

La rete LAN è a "matrice piatta" (tutti i server collegati direttamente allo switch centrale), diversamente da BC2S che utilizzava uno switch centrale collegato a switch periferici ("top of rack"). I collegamenti punto-punto su fibra vanno a 10Gbps, attraverso due switch centrali Huawei CloudEngine 12812, configurati in modalità attiva-passiva, equipaggiati con 480 porte e 400 ottiche. Ciascuno switch Huawei è capace fornire fino a 576 connessioni. Una rete separata per il management è implementata con switch dedicati, su una sottorete dedicata; in tal modo, la rete di management è isolata, garantendo la possibilità di accedere alle macchine in remoto anche in caso di gravi malfunzionamenti della rete dati. Un firewall evoluto (Fortigate 800c) permette di elaborare uno stream di 20Gbps.

Il nuovo Data Center ReCaS eredita dal passato di BC2S anche il forte orientamento all'uso di software open source, adottando ad esempio HTCondor come batch system, Zabbix come sistema di monitoring, Lustre e CEPH per lo storage condiviso, Foreman e Puppet per installazione e configurazione automatica, Redmine per il sistema di ticketing. Con la stessa filosofia, ReCaS Bari adotta OpenStack come piattaforma per fornire delle cloud private come servizio presso il Dipartimento di Fisica, e eredita il bagaglio di competenze e di soluzioni maturate all'interno del PON PRISMA (PiattafoRme cloud Interoperabili per SMArt-government).