Governance Guidelines

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Bundes-Höchstleistungsrechenzentrum Universität Stuttgart (HLRS)

14.6.1996, geändert am 01. 03.2017

Richtlinien für die Organisation, die Nutzung und den Betrieb

Präambel

1. Organisation
1.1 Aufgaben des Höchstleistungsrechenzentrums - HLRS
1.2 Lenkungsausschuß

2. Kooperationen
2.1 Europäische Ebene
2.2 Nationale Ebene
2.3 Landesebene
2.4 Industrie
    2.4.1 Zugang zu Ressourcen
    2.4.2 Mittelstand
    2.4.3 Solution Center

3. Nutzung und Betrieb
3.1 Abgabe der Ressourcen
3.2 Verteilung der Ressourcen
3.3 Vergabe von Kontingenten
3.4 Entgeltberechnung
3.5 Zugang zum HLRS
3.6 Standards
3.7 Betriebsformen
3.8 Sicherheit
3.9 Anwenderunterstützung
   3.9.1 Informationsdienste und Benutzerberatung
   3.9.2 Unterstützung für Software-Entwickler
   3.9.3 Softwarepakete und Lizenzen
   3.9.4 Visualisierung

Präambel

Die Einrichtung des Höchstleistungsrechenzentrums Stuttgart soll es Wissenschaft und Forschung ermöglichen, Höchstleistungsrechner auf dem jeweils neuesten Stand der Technologie einzusetzen. Im Rahmen europaweiter, nationaler und landesweiter HPC Strukturen soll das HLRS sicherstellen, dass die deutsche Wissenschaft und insbesondere auch die angewandte Forschung dort, wo sie Höchstrechnerleistung benötigt, eine internationale Spitzenstellung erhalten bzw. erringen kann. Die Rechner sind deshalb sehr großen Rechenproblemen vorbehalten. Der Zugang erfolgt im Rahmen nationaler und landesweiter Konzepte aufgrund eines Projektantrags. Zur Erzielung von Synergien können Kooperationen mit anderen öffentlichen und Forschungspartnern eingegangen werden. Die Finanzierung des HLRS tragen der Bund und das Land gemeinsam im Rahmen eines Bund-Länder-Abkommens. Das Land garantiert, dass grundsätzlich 100 % der im Rahmen des Bund-Länder-Abkommens finanzierten Ressourcen der öffentlichen Forschung zur Verfügung gestellt werden. Die Rechenzeit wird hierbei nach wissenschaftsgeleiteten Kriterien im Wettbewerb vergeben. Die Beteiligung der Nutzerinnen und Nutzer am Höchstleistungsrechenzentrum wird durch einen Lenkungsausschuss gewährleistet. Der Lenkungsausschuss bestimmt das Anwendungsprofil, vergibt Rechenkontingente an Nutzerinnen und Nutzer und wirkt unter anderem bei Ausbau und Festlegung der Betriebsformen mit. Für eine effiziente bundesweite Nutzung der Höchstleistungsrechner ist ein leistungsfähiger breitbandiger Ausbau des deutschen Wissenschaftsnetzes unbedingt erforderlich.

1. Organisation

1.1 Aufgaben des Höchstleistungsrechenzentrums - HLRS

Das HLRS gibt seine Rechenzeit zu den vom Lenkungsausschuss festgesetzten Konditionen und Kontingenten an die Nutzerinnen und Nutzer aus Wissenschaft und Forschung weiter.

Dabei übernimmt das HLRS die folgenden Aufgaben:

  • Erarbeitung der Benutzungsordnung und Betriebsform
  • Durchführung von Beschaffungen
  • Benutzerverwaltung
  • Ressourcenverwaltung
  • Beratung der Benutzer über die Nutzung der Anlagen und der zur Verfügung gestellten Software
  • Aufstellung und Pflege eines Informationssystems über die Systeme und Dienste
  • Bereitstellung und Betrieb von überregionalen und lokalen Netzanschlüssen
  • Betriebssystemaufgaben wie verteiltes Filesystem und Speicherung der Daten für die Dauer des jeweiligen Projektes
  • Bereitstellung von Programmierumgebungen
  • Bereitstellung von Methoden und Werkzeugen für Höchstleistungsrechner, Anwendungssoftware und Visualisierungsmethoden
  • Partnerschaft bei der Durchführung wissenschaftlicher Projekte
  • Erstellung eines jährlichen Rechenschaftsberichts an den Lenkungsausschuss


1.2 Lenkungsausschuss

Der Lenkungsausschuss begleitet und berät die Arbeit des Höchstleistungsrechenzentrums, insbesondere übernimmt er die folgenden Aufgaben:

  • Bestimmung der Anwendungsprofile
  • Aufstellung von Regeln für die Vergabe von Rechenkapazität
  • Entscheidung über Projektanträge und Vergabe der Rechenkapazität in Abstimmung mit europäischen, nationalen und landesweiten Konzepten
  • Mitwirkung bei der Hard- und Softwareauswahl
  • Billigung der Abrechnungsformalismen, in Abstimmung mit europäischen, nationalen und landesweiten Konzepten
  • Mitwirkung bei der Festlegung von Betriebsformen zur Abdeckung der Anwenderprofile
  • Mitwirkung bei der Erstellung der Nutzungs- und Betriebsordnung
  • Stellungnahme zum Rechenschaftsbericht des Höchstleistungsrechenzentrums

Der Lenkungsausschuss kann zur Unterstützung seiner Aufgaben Unterausschüsse bilden, denen auch Nichtmitglieder angehören können. Der Lenkungsausschuss setzt sich aus 12 Mitgliedern zusammen: Sechs werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, sechs von der Landesrektorenkonferenz vorgeschlagen. Die Mitglieder werden vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst gemäß der Geschäftsordnung des Lenkungsausschusses berufen. Ein Vertreter des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg sowie der Leiter des HLRS nehmen an den Sitzungen des Lenkungsausschusses beratendteil. Weitere Gäste können entsprechend der GO des Lenkungsausschusses an den Sitzungen teilnehmen. Der Lenkungsausschuss wird beim Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg eingerichtet. Die Aufgaben der Geschäftsstelle übernimmt das HLRS der Universität Stuttgart.Das MWK erlässt eine Geschäftsordnung im Benehmen mit dem Lenkungsausschuss. Der Lenkungsausschuss tagt mindestens einmal jährlich.

2. Kooperationen

Das HLRS übernimmt seine Rolle im Rahmen einer Vielzahl von europäischen, nationalen und landesweiten Kooperationen sowie im Rahmen seiner bestehenden und zukünftigen Kooperationen mit Partnern aus der Wirtschaft. Im Folgenden werden diese beschrieben.

2.1 Europäische Ebene
Im Rahmen des europäischen Höchstleistungsrechnens übernimmt das HLRS in Abstimmung mit nationalen Konzepten eine führende Rolle in Europa. Die konkrete Umsetzung seiner Aufgaben als europäisches Zentrum erfolgt in enger Abstimmung mit den deutschen Partnern des Höchstleistungsrechnens (Gauss Centre for Supercomputing (GCS)) sowie den Fördergebern des HLRS (Bund und Land). Die weiteren Aufgaben ergeben sich aus einem europäischen Gesamtkonzept für das Höchstleistungsrechnen (derzeit realisiert über die Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE))

2.2 Nationale Ebene
Das HLRS beteiligt sich an nationalen Konzepten der Versorgung mit Höchstleistungsrechnern. Derzeit wird dies durch das Gauss Centre for Supercomputing e.V. (GCS) realisiert.

Gauss Centre for Supercomputing
Das GCS ist der Zusammenschluss der drei nationalen deutschen Höchstleistungsrechenzentren in Garching (LRZ), Jülich (JSC) und Stuttgart (HLRS).
Das gemeinsame Investitions- und Beschaffungskonzept nutzt die Synergiepotentiale der drei GCS-Zentren und bietet die notwendige Flexibilität, um zeitnah auf Anforderungen der Wissenschaft und Wirtschaft reagieren zu können und stellt somit eine effiziente Verwendung der eingesetzten Fördermittel sicher.
Der kontinuierliche und zwischen den GCS-Zentren abgestimmte Systemausbau ist das Kernelement des GCS und stellt sicher, dass der deutschen Wissenschaft jederzeit ein System bzw. eine Ausbaustufe auf der Basis der neuesten Technologie zur Verfügung gestellt werden kann. Die Beschaffungen der Systeme der Standorte werden durch GCS soweit koordiniert, dass eine optimale Unterstützung durch drei unterschiedliche Systemarchitekturen in allen infrage kommenden Anwendungsbereichen gegeben ist.
Insgesamt stellt das GCS sicher, dass die deutsche Wissenschaft und Wirtschaft auch zukünftig für Forschung auf Spitzenniveau Zugriff auf eine international führende Technologie-Ausstattung und die dazu benötigten Dienstleistungen erhält.

2.3 Landesebene
bwHPC:
Im Rahmen des landesweiten Konzeptes für das Hoch- und Höchstleistungsrechnen des Landes Baden-Württemberg (bwHPC) übernimmt das HLRS die Rolle des Spitzenzentrums (Tier-0 und Tier-1) das sich mit den anderen Ebenen der Versorgungspyramide an den anderen Standorten in Baden-Württemberg eng abstimmt. Für das Gesamtkonzept übernimmt das HLRS die Verantwortung für die Schulung sowie für die wissenschaftliche Thematik der Ingenieursanwendungen im Bereich des Höchstleistungsrechnens

SICOS BW GmbH:
Die SICOS BW GmbH mit Sitz in Stuttgart wurde im Sommer 2011 vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Stuttgart mit zwei wesentlichen Aufgaben gegründet:

  • Koordination zwischen dem HLRS in Stuttgart und dem Steinbuch Center for Computing (SCC) in Karlsruhe
  • Erleichterung des Zugangs zu Simulation und Höchstleistungsrechnen sowie Big und Smart Data Themen speziell für kleine und mittlere Unternehmen (KMU)

Insbesondere in der Abstimmung im Land spielt die SICOS daher eine große Rolle.

2.4 Industrie

2.4.1 Zugang zu Ressourcen
HWW Höchstleistungsrechner für Wissenschaft und Wirtschaft GmbH
Die Höchstleistungsrechner für Wissenschaft und Wirtschaft GmbH ist ein Gemeinschaftsunternehmen des Landes Baden-Württemberg, des Karlsruher Instituts für Technologie, der Universität Stuttgart sowie der Unternehmen T-Systems und Porsche. Ziel der hww GmbH ist es, Höchstleistungsrechner der Spitzenklasse und das zur Nutzung nötige Know-How für Unternehmen und Organisationen aus Wissenschaft und Wirtschaft in unkomplizierter Weise als Service zugänglich zu machen. Damit wird diese für die Wettbewerbsfähigkeit kritische Schlüsseltechnologie auch für Organisationen zugänglich, die die dafür notwendigen Investitionen nicht selbst tätigen können oder wollen.
Zur Unterstützung mittelständischer Unternehmen und Organisationen bei der Nutzung von Höchstleistungsrechnern wird durch die Sicos BW GmbH entsprechende Hilfestellung angeboten. Zur Unterstützung bei Fragen rund um spezielle industrielle Themen stehen die Solution Center zur Verfügung.
Das HLRS stellt seine Rechner der HWW gegen Vollkosten zur Verfügung und stimmt sich eng mit der HWW über die industrielle Nutzung der Systeme ab.

2.4.2 Mittelstand
SICOS BW GmbH

Die SICOS BW GmbH mit Sitz in Stuttgart wurde im Sommer 2011 vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Stuttgart mit zwei wesentlichen Aufgaben gegründet:

  • Koordination zwischen dem HLRS in Stuttgart und dem Steinbuch Center for Computing (SCC) in Karlsruhe
  • Erleichterung des Zugangs zu Simulation und Höchstleistungsrechnen sowie Big und Smart Data Themen speziell für kleine und mittlere Unternehmen (KMU)

Aufgabe der SICOS BW GmbH ist es, über den Wert und die Möglichkeiten von Simulation und Hoch- /Höchstleistungsrechnen, aber auch Big und Smart Data zu informieren und zu be raten – um kleineren und mittleren Unternehmen die Sicherung Ihrer Wettbewerbsfähigkeit zu erleichtern.

2.4.3 Solution Center
ür die bessere Integration von Forschung und Industrie sowie den verbesserten Transfer von Know -How im Höchstleistungsrechnen bestehen Solution Center. Diese konstituieren sich als eine Kooperation aller relevanten Partner aus Industrie und Forschung, die sich rund um ein Thema (z.B Automotive, Energy, Smart Data, Media) positionieren.

3. Nutzung und Betrieb

3.1 Abgabe der Ressourcen
Die Rechenanlagen des HLRS werden vom HRLS betrieben. Durch heterogene Nutzungsanforderungen ergeben sich auch konkurrierende Anforderungsprofile, die durch geeignete Betriebsformen und Ressourcenabrechnungen gelöst werden müssen.
Oberstes Betriebsziel ist dabei, dass die gemeinsam von Bund und dem Land Baden-Württemberg finanzierten Ressourcen während der Nutzungs zeit grundsätzlich dem Wissenschaftsbereich zur Verfügung stehen müssen. Dabei ist das vom Lenkungsausschuss festgelegte Anwendungsprofil zugrunde zu legen.
Eine Abgabe an industrielle Nutzer, wie sie im Rahmen dieser Guidelines beschrieben wird, ist grun dsätzlich zulässig. Die so der Wissenschaft entzogenen Ressourcen müssen jedoch grundsätzlich durch Wiederverwendung der aus der industriellen Nutzung resultierenden Einnahmen für das Höchstleistungsrechnen kompensiert werden.

3.2 Verteilung der Ressourcen
Nutzungskontingente werden vom Lenkungsausschuss auf Antrag vergeben. Der Lenkungsausschuss erlässt dazu Richtlinien. Für Test- und Einführungszwecke können dem HLRS Ressourcen überlassen werden.
Die Nutzung ist ausschließlich großen Anwendungen vorbeha lten, die auf anderen Rechenanlagen nicht durchgeführt werden können.
Maximal bis zu 10% der Gesamtkapazität können im Rahmen der in diesen Guidelines beschriebenen industriellen Kooperationen gegen marktübliches Entgelt Dritten zur Verfügung gestellt werden.


3.3 Vergabe von Kontingenten

Das HLRS führt eine vom Lenkungsausschuss zu billigende Bewertung aller für den Rechenlauf spezifischen Parameter durch, dies sind unter anderem:

  • Rechenzeit
  • Speicheranforderung
  • I/O-Bedarf
  • externer Speicherbedarf
  • Prioritäten
  • Effizienz

Diese Bewertungskriterien sind für jeden Rechnertyp spezifisch. Die Bewertung des HLRS wird vom Lenkungsausschuss in die Vergabeentscheidung mit einbezogen.

3.4 Entgeltberechnung
Für die Nutzung der Rechnerressourcen des HLRS gelten folgende Bestimmungen:

  • Für Anträge von Mitgliedern der staatlich finanzierten Hochschulen in der Bundesrepublik ist die Nutzung im Rahmen ihrer Dienstaufgaben entgeltfrei, soweit nicht besondere Kosten (z.B. Softwarelizenzgebühren, Speicher) verursacht werden.
  • Für Anträge von Mitgliedern von überwiegend öffentlich geförderten Forschungseinrichtungen, die durch den Lenkungsausschuss bewilligt werden, ist die Nutzung im Rahmen ihrer Dienstaufgaben entgeltfrei.
  • Für sonstige Anträge von Mitgliedern anderer Einrichtungen und für Anträge im Rahmen von Nebentätigkeiten ist ein marktübliches Entgelt vorgesehen.

Die Inanspruchnahme der Ressourcen des HLRS wird in einer gesonderten Verwaltungs- und Benutzungsordnung geregelt.

3.5 Zugang zum HLRS
Dem Netzzugang zum HLRS kommt für die Anwendbarkeit der Rechenanlagen entscheidende Bedeutung zu. Die heute im deutsche n Wissenschaftsnetz verfügbaren Kapazitäten werden an zukünftige Anforderungen angepasst werden müssen. Für die Nutzbarkeit des HLRS ist deshalb ein kontinuierlicher Ausbau des Wissenschaftsnetzes von entscheidender Bedeutung.
Die Netzversorgung der Univer sitäten ist in Deutschland noch sehr uneinheitlich. Das HLRS hält alle kompatiblen Anschlussmöglichkeiten vor und berät Benutzer bei der Einrichtung von Zugangsmöglichkeiten.
Für die Sicherstellung des Zugangs zum HLRS ist eine Abstimmung der nationalen und regionalen Netzinfrastrukturen erforderlich.
Die Anbindung der Höchstleistungsrechner an das lokale Netz wird mit den jeweils schnellsten verfügbaren Technologien erfolgen.

3.6 Standards
Auch im Höchstleistungsrechnen sind Standards, die ein problemloses Zusammenspiel der Rechner der Nutzer und des HLRS ermöglichen, notwendig. Das HLRS übernimmt dabei die strategische Rolle, sich an Standardisierungsgremien zu beteiligen, aktuelle Standards zu nutzen und durch Verbreitung unter seinen Nutzern zu fördern.

3.7 Betriebsformen
Das HLRS hat die Aufgabe, durch fortschrittliche Betriebsformen neue Möglichkeiten des Höchstleistungsrechnens zu schaffen. Anderseits müssen die Betriebsformen eine optimale Nutzung der Ressourcen gewährleisten. Dabei muss die Nutzung der vollen Ressourcen durch eine Anwendung möglich sein, ohne dass sie von anderen konkurrierenden Anwendungen gestört wird. Außerdem müssen die verschiedensten Formen des verteilten Rechnens und Visualisierens ermöglicht werden, um komplexe Anwendungssysteme realisieren zu können.

3.8 Sicherheit
Der Zugang zu den Hochleistungsrechnern erfolgt in der Regel über weltweit offene Netze. Durch interne Sicherheitsmaßnahmen ist daher ein hohes Maß an Sicherheit zu gewährleisten.
Sicherheitskonzepte werden daher laufend aktualisiert und mit den Benutzereinrichtungen abgestimmt.

3.9 Anwenderunterstützung

3.9.1 Informationsdienste und Benutzerberatung
Das HLRS bietet im Rahmen seiner Informationsdienste vielfältige Beratungsangebote.
Die Information der Benutzer erfolgt über alle aktuellen multimedialen Informationsdienste insb. aber über die Webseite des HLRS.
Das HLRS hat ein Konzept für die Benutzerberatung, das laufend an die Bedürfnisse der Nutzer und des Betriebs angepasst wird. Dazu gehören u.a.

  • Schulungen
  • Patenschaften für Projekte
  • Workshops
  • Direkte Unterstützung der Benutzer

3.9.2 Unterstützung für Software-Entwickler
Das HLRS stellt seinen Benutzern Know-how im Bereich der Optimierung und Parallelisierung zur Verfügung. Dies umfasst auch Hilfe bei der Umstellung von Programmsystemen auf die Anlagen des HLRS. Tools zur Fehler-, Laufzeit- und Effizienzanalyse werden entwickelt bzw. bereitgestellt. Besonderes Gewicht liegt auf der Auswahl und kritischen Untersuchung von für Höchstleistungsrechner geeigneten Algorithmen und ihrer Programmierung.
Das HLRS wird andere Rechenzentren dabei unterstützen, auch lokal entsprechende Kompetenz aufzubauen.

3.9.3 Softwarepakete und Lizenzen
Anwenderunterstützung des HLRS umfasst den gesamten Problemlösungszyklus. Ausgehend von fachspezifischer Beratung und Problemanalyse werden Lösungsstrategien erarbeitet. Modellerstellung wird ebenso unterstützt wie Auswahl entsprechender Programmsyst eme und Pre- und Postprocessing.

Bei der Softwareauswahl muss das vom Lenkungsausschuss festgelegte Anwendungsprofil berücksichtigt werden. Der Bedarf und Einsatz spezieller Anwendersoftware muss vor Projektbeginn mit dem HLRS abgestimmt werden.

Bei der Empfehlung der Softwarepakete wird darauf geachtet, dass sie für Höchstleistungs rechner geeignet sind und die vorhandenen Supercomputerressourcen, insbesondere in Bezug auf CPU- und Hauptspeicherbedarf optimal genutzt werden, d.h. auch entsprechend optimierte, vektorisierte , cacheoptimierte und/oder parallelisierte Programmversionen zum Einsatz gelangen.

3.9.4 Visualisierung
Der Visualisierung von Berechnungsergebnissen dient eine breite Palette von Services. Diese reichen von der interaktiven Auswertung mit Hilfe verschiedener Pakete bis zur Produktion von Videofilmen mit Animation zeitabhängiger Simulationen. Die Nutzung von Geräten zur Visualisierung unterliegt der Verwaltungs- und Benutzungsordnung des HLRS. Kooperatives Arbeiten wird unterstützt und weiterentwickelt.