Die Projekte 2008

Der stetig steigende Energiebedarf für Betrieb und Kühlung von Computersystemen entwickelt sich zusehends zu einem großen Problem für Rechenzentren. Hohe Energiekosten sowie das Erreichen von Limits bei der Kühlung und Energieverteilung bringen viele bestehende Rechenzentren massiv in Bedrängnis - und ohne Abhilfe wird sich die Problematik in Zukunft noch deutlich verschlimmern. Ein spürbar gestiegenes Umweltbewusstsein und das Bewusstsein für eine gesamtgesellschaftliche Verantwortung beim Thema CO2-Emission sind weitere wichtige Faktoren, die das Thema Green-IT als zukunftsträchtiges top Thema in der IT-Industrie positioniert.

Bereits heute hat IBM eine Vielzahl von attraktiven Angeboten im Bereich Server und System-Management, mit deren Hilfe die Energieeffizienz im Rechenzentrum gesteigert werden kann. Allerdings sind viele der vorhandenen Lösungen heute noch auf einzelne Server oder homogene Umgebungen beschränkt. Dieses Extreme Blue Projekt wird sich damit beschäftigen, wie die heute verstreut vorhandenen Technologien zu einer ganzheitlichen Lösung integriert werden können, mit der sich nochmals signifikante Verbesserungen erzielen lassen.

Die Herausforderung an das Extreme Blue Team wird sein, Konzepte und Designs für ein "next generation" Energiemanagement-System zu entwickeln, mit dem sich in einer heterogenen Rechnerumgebung die Energieeffizienz dynamisch optimieren lässt. Durch eine konsequente Integration von bestehenden und neuen Technologien sollen Optimierungsstrategien entworfen und mit Hilfe eines Prototypen verifiziert werden. Ziel ist es, eine messbare Verringerung des Gesamtenergiekonsums für definierte Szenarien zu erzielen. Neben der technischen Implementierung ist auch eine Betrachtung der wirtschaftlichen Aspekte gefragt, um das Potential der erstellten Lösung konkret darzustellen zu können. Die Aufgabenstellung bietet große gestalterische Freiheitsgrade und Raum für kreative und innovative Ansätze.

Auf Sie wartet ein technisch anspruchsvolles Projekt, mit dessen Hilfe weitreichende Optimierungen des Energieverbrauchs in Rechenzentren ermöglicht werden und damit auch ein aktiver Beitrag zum Klimaschutz.

Sie arbeiten während des Projekts Seite an Seite mit IBM-Experten und sind eingebunden in das globale Wissens-Netzwerk, das sich über weltweit verteilte IBM Forschungs- und Entwicklungszentren erstreckt. Damit erhalten Sie wertvolle Einblicke in die Arbeitsweise des „Global Player“ IBM.

Stetig steigen die Anforderungen an Online-Spiele Server, bezüglich Datenintegrität, Sicherheit und Verfügbarkeit. Die Spiele nehmen immer komplexere Formen an. Deren Inhalte und die mit den Spielern verbundenen Daten werden von immer größerer Bedeutung für das Überleben eines Unternehmens. Gewöhnliche PC-Server erfüllen diese Anforderungen nur bedingt und werden in Zukunft von Spitzentechnologien abgelöst. Ein aktuelles Beispiel dafür ist der "Gameframe", ein Hybridsystem, bestehend aus sehr schnellen Cell/B.E. Prozessoren und einem hoch verfügbaren IBM System z, welches sich durch seine extrem hohe Ausfallsicherheit auszeichnet. Durch diese Kombination kommen die Vorzüge - Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit - beider Systeme voll zum Tragen. In diesen zukünftigen heterogenen Architekturen ist PCI Express als Interconnect-Technologie eine mögliche Option.

Im Spieleumfeld findet die Kommunikation zwischen Anwendungen in verteilten Systemen in der Regel über TCP BSD Sockets auf Ethernet Technologie statt. Die Kommunikation über TCP/IP geht mit einer erhöhten CPU-Last einher, welche durch zusätzliche Offload Funktionalität in der Netzwerk Hardware reduziert werden kann. Mit PCI Express als Interconnect-Technologie steht jedoch bereits eine sehr schnelle Kommunikationsplattform zur Verfügung. Sie unterscheidet sich bezüglich Ethernet darin, dass diese abgeschlossen, zuverlässig und addressbasiert arbeitet.

Ziel dieses Projektes ist es, anhand eines Prototypen zu untersuchen, wie ein mapping von Socket Kommunikation auf PCI Express realisiert werden kann. Dabei sollen über Sockets kommunizierende Anwendungen, ohne Modifikationen weiter lauffähig und nicht mehr von zusätzlicher Ethernet-Hardware abhängig sein.

Das Projekt ist in folgende Abschnitte gegliedert:

• Definition eines PCI-E basierenden Netzwerk-Übertragungsprotokolls
• Entwicklung eines Linux Netzwerk Treibers auf der Cell/B.E. Seite (HPC Ethernet Ersatz)
• Entwicklung einer Switch Applikation, die zwischen System z und den Cell/B.E. basierten Blades das Datarouting steuert
• Analyse, wie diese Technik als Grundlage für BSD Sockets ohne TCP/IP verwendet werden kann.

Zunächst wird eine Einarbeitung durch IBM Experten auf den Themen Linux Kernel Programmierung für Cell/B.E., Linux Netzwerk Stack und next generation PCI Express Hardware erfolgen. Für die Entwicklung und Tests steht Prototyp-Hardware zur Verfügung. Während drei Studenten den Fokus auf die technische Realisierung legen, wird einer der Studenten seinen Schwerpunkt auf die Analyse existierender Spezial-Hardware im XML und Java Umfeld und auf die Analyse existierender Applikationen für diese Anwendung setzen.

Sie arbeiten während des Projekts Seite an Seite mit IBM-Experten und sind eingebunden in das globale Wissens-Netzwerk, das sich über weltweit verteilte IBM Forschungs- und Entwicklungszentren erstreckt. Damit erhalten Sie wertvolle Einblicke in die Arbeitsweise des „Global Player“ IBM.

Um Warenflüsse analysieren und optimieren zu können, ist es von großer Bedeutung zu wissen, wo sich Waren zu welchem Zeitpunkt aufhalten. Um Personen aus einer Gefahrenzone evakuieren zu können, ist es von größter Bedeutung zu wissen, wo sich die Personen im Moment aufhalten. Diese Daten können mit den neuesten RFID-Systemen erhoben und verarbeitet werden. Die Darstellung dieser Daten im Computer ist aber bisher noch sehr einfach gehalten.

Die Verknüpfung dieser Daten, mit den Fähigkeiten von virtuellen Welten wie OpenSIM oder Second Life bietet hier ungeahnte Möglichkeiten. In diesem Projekt können Sie diese Möglichkeiten mit Ihrer Kreativität erschaffen und sammeln zudem Erfahrungen mit den "leading edge" Technologien RFID und virtuelle Welten. Bei der Entwicklung einer Brücke zwischen diesen beiden Technologien wenden Sie ihre Java und Programmierkenntnisse aus virtuellen Welten an oder Sie lassen Ihrer Phantasie freien Lauf beim Design des Inhalts von virtuellen Welten.

In der ersten Phase des Projekts bilden Sie die Position von Gegenständen aus der realen Welt in der virtuellen Welt nach. Dabei folgen die virtuellen Gegenstände den realen Gegenständen, sobald die RFID-Sensoren neue Positionswerte übermitteln. Analog gilt dies auch für Avatare (Personen in der virtuellen Welt), sie befinden sich stets an der gleichen Position wie ihre Pendants der realen Welt. In der zweiten Phase können Avatare das Geschehen in der realen Welt beeinflussen, z.B. kann ein Avatar eine Lampe in der virtuellen Welt anschalten und die Lampe der realen Welt folgt automatisch nach.

In der letzten Phase entwickeln Sie eine Augmented Reality Lösung zur Unterstützung für Servicetechniker. Der Servicetechniker bekommt dann vor Ort über eine Brille mit eingebautem Monitor Hilfe aus der virtuellen Welt. Ihm werden die Arbeitsschritte in der virtuellen Welt vorgemacht oder ein Kollege aus dem Leitstand kommt dem Servicetechniker virtuell zur Hilfe. Zum Projektabschluss wird eine Demo im IBM Kundencenter des Entwicklungszentrums Böblingen installiert.

Sie arbeiten während des Projekts Seite an Seite mit IBM-Experten und sind eingebunden in das globale Wissens-Netzwerk, das sich über weltweit verteilte IBM Forschungs- und Entwicklungszentren erstreckt. Damit erhalten Sie wertvolle Einblicke in die Arbeitsweise des „Global Player“ IBM.

Data Management Anwendungen machen einen Großteil der Workload in kommerziellen Rechenzentren aus. Eine Beschleunigung dieser Anwendungen erzielt einen hohen Nutzen für den Datendurchsatz und der Interaktivität der Anwendungen und reduziert die Kosten des Rechenzentrums. In diesem Projekt soll untersucht werden, wie hierfür dedizierte Hardware Beschleuniger eingesetzt werden können, also Chips, die bestimmte Teilaufgaben aus dem Bereich der Data Management Anwendungen implementieren.

Potentielle Teilaufgaben sind unter anderem bei der Datentransformation, der XML Verarbeitung, und der Algorithmen zur Verbesserung der Datenqualität oder auch im Kern eines Datenbanksystems angesiedelt. Im Bereich des wissenschaftlichen Rechnens konnten durch einen vergleichbaren Ansatz bereits Teilaufgaben um mehrere Größenordnungen beschleunigt werden und gleichzeitig konnte die Leistungsaufnahme des Systems stark reduziert werden. In diesem Projekt sollen vier Studierende als Team in enger Zusammenarbeit mit den Experten aus den Hardware-/ und Software Bereichen des Böblinger Forschungs- und Entwicklungszentrum untersuchen, inwieweit Hardware Beschleuniger bei Data Management Anwendungen eingesetzt werden können.

Das Projektteam soll einen Prototypen für eine ausgewählte Teilaufgabe erstellen und damit den Nutzen der Hardware Beschleunigung aufzeigen. Der Prototyp soll per HW/SW-Co-Design entwickelt werden. Die Aufgaben werden in einen Hardwareteil und einen Softwareteil zerlegt und beide Teile müssen implementiert werden, ebenso wie die Schnittstelle und die Datenübergabe dazwischen. Der Hardwareteil soll auf FPGA-Basis implementiert werden, was kurze Implementierungszyklen erlaubt. An diesem Prototypen sollen Messungen durchgeführt werden, welche die Effektivität des Entwurfs belegen. Basierend auf diesen Daten und Interviews mit entsprechenden IBM Funktionen, soll ein Business Case für die Hardware Beschleuniger entwickelt werden. Dieses Projekt bietet die einzigartige Möglichkeit, interdisziplinäre Erfahrungen auf breiter Ebene zu sammeln, sowohl bei der Entwicklung von Hardware, als auch bei der Entwickung von Software sowie beim Zusammenspiel dieser beiden Bereiche.

Sie arbeiten während des Projekts Seite an Seite mit IBM-Experten und sind eingebunden in das globale Wissens-Netzwerk, das sich über weltweit verteilte IBM Forschungs- und Entwicklungszentren erstreckt. Damit erhalten Sie wertvolle Einblicke in die Arbeitsweise des „Global Player“ IBM.