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RZPD (Deutsches Ressourcenzentrum für Genomforschung GmbH) - Klare Spielregeln, fehlertolerantes Hardwaredesign und intensive Belastungstests
  
 

Überall in der Welt forschen Wissenschaftler mit dem Ziel, neuartige Medikamente und Therapien zu entwickeln. Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms spielt dabei eine besonders wichtige Rolle. In der Abfolge der Bausteine des Genoms sind all die Informationen kodiert, die zur Entfaltung der Bau- und Leistungsmerkmale eines Menschen notwendig sind.

Im Dienst der Forschung
In den letzten Jahren wurde im Rahmen des internationalen Humangenomprojektes die Abfolge von 3 Milliarden Basenpaaren in der menschlichen DNA vollständig identifiziert. Auf der Grundlage dieser Sequenzierung werden die Wirkungsweise vieler tausend Gene erforscht und die genetischen Ursprünge häufiger Erkrankungen untersucht.

Das RZPD (Deutsches Ressourcenzentrum für Genomforschung GmbH) in Berlin und Heidelberg stellt als Dienstleister für Forschungseinrichtungen in der ganzen Welt  die größte Bibliothek mit noch unbekannten und bereits entschlüsselten genetischen Informationen zur Verfügung. Um von den 35 Millionen Klonen, die sich in den Kühltruhen des RZPD befinden, genau denjenigen herauszufinden, der ein spezielles Gen enthält, können Wissenschaftler „On Demand“ auf Datenbanken mit biologischen Informationen zugreifen und High-Performance-Computing-Jobs, etwa Vergleiche bekannter und veränderter DNA-Sequenzen, ausführen lassen.

Höchste Verfügbarkeit und optimale Auslastung
„Unsere Kunden starten zu jeder Tages- und Nachtzeit Berechnungen oder Datenbankabfragen. Jeder erwartet, dass jederzeit rasch Ergebnisse vorliegen“, schildert CIO Dr. Bernd Drescher die Anforderungen an die IT beim Ressourcenzentrum. Die Verfügbarkeit der Datenbanken und Rechnerkapazitäten rund um die Uhr sicherzustellen war bisher schwierig: Bei der Erprobung neuer Berechnungsverfahren für Gensequenzen kam es in der Vergangenheit immer wieder zu Systemabstürzen.

„In unserer gewachsenen Infrastruktur konnten wir beste Verfügbarkeit nur mit hohem Administrationsaufwand gewährleisten. Andererseits lagen zeitweise Kapazitäten einfach brach“, so Drescher weiter. Gemeinsam mit COMPAREX entwickelte RZPD das Konzept einer dynamischen IT-Infrastruktur mit folgenden Zielen:
  • Eine flexible Lastverteilung sollte die Verfügbarkeit signifikant erhöhen.
  • Die Ressourcen sollten gleichmäßiger genutzt und mehr Jobs parallel und in kürzerer Zeit abgearbeitet werden.
  • Eine skalierbare Konfiguration sollte das Aufstocken der Kapazitäten im Bedarfsfall bedeutend vereinfachen.
  • Die Administration sollte durch Konsolidierung und intelligente Managementsoftware erleichtert und so die Kosten gesenkt werden.
In drei Schritten zur dynamischen Infrastruktur
In der gewachsenen Infrastruktur waren die Hardware-Systeme bestimmten Dienstleistungen fest zugewiesen. Um eine dynamische Zuordnung von Servern zu Anwendungen zu ermöglichen, wurde als erster Schritt eine völlig neue Namens- und Adresskonvention eingeführt.

Jeder Dienst und jeder Server erhält nun einen Namen sowie eine IP-Adresse aus dem administrativen Adressraum. Die administrativen Adressen werden ausschließlich von der Managementsoftware SteelEye LifeKeeper für die dynamische Lastverteilung verwendet. Mit diesen Regeln wird die logische Ebene der Anwendungen klar von der physikalischen Ebene der Hardware-Systeme getrennt.

Im zweiten Schritt entwarfen die Projektmitarbeiter von RZPD und COMPAREX ein fehlertolerantes Hardwaredesign auf der Basis eines IBM BladeCenter mit 14 Blades. Die Blades wurden als austauschbare „Rechenköpfe“ konfiguriert, das heißt ohne interne Plattenspeicher. Für die Speicheraufgaben wurde ein neues Speicher-Subsystem IBM DS4000 mit 5 TB Kapazität ausgewählt.

Alle Systeme in der dynamischen Infrastruktur booten aus dem SAN. Durch diese Trennung von Rechner- und Speicherkapazitäten können nun alle Komponenten modular erweitert und ausgetauscht werden. Die Datensicherung mit Hilfe einer Library wurde in ein entferntes Gebäude verlagert, um einen noch besseren Schutz vor Datenverlust zu gewährleisten.

Vor dem Produktivstart wurden sämtliche Anwendungen in die neue dynamische Infrastruktur kopiert. Während der Produktionsbetrieb wie gewohnt weiterlief, testeten die Spezialisten von RZPD und COMPAREX die neue Konfiguration auf Herz und Nieren.

In Performancetests erwies sich, dass die angestrebte Belastbarkeit tatsächlich erreicht wurde. Ebenso wurde die korrekte Funktion aller beteiligten Komponenten bestätigt. Nach diesem dritten Schritt erhielt die dynamische Infrastruktur zusammen mit der neuen Namens- und Adresskonvention die Freigabe für den Produktionsbetrieb.

Infrastruktur mit bester Passform
Seit Mai 2005 stellt die dynamische Infrastruktur bei RZPD täglich ihre Vorteile unter Beweis: „So haben wir uns die optimale Nutzung unserer IT vorgestellt“, freut sich Dr. Drescher. „Sie passt genau zu den Anforderungen, die unsere Kunden täglich an uns stellen“.

Aufgrund der flexiblen Lastverteilung sind die Systeme rund um die Uhr für die Anwender verfügbar. Weder Systemfehler noch geplante oder ungeplante Wartungsarbeiten unterbrechen den Betrieb. Biologische Berechnungen können mit geringem Administrationsaufwand in die betriebsarmen Zeiten - nachts und an Wochenenden - verlegt werden. Alle Ressourcen sind optimal ausgelastet.

Mit Sicherheit COMPAREX
Seit 2003 besteht eine enge Partnerschaft zwischen RZPD und COMPAREX. COMPAREX unterstützte RZPD beim Aufbau der dynamischen IT-Infrastruktur von Anfang an: Von der Idee, über die Konzeptarbeit und detaillierte Planung bis hin zur Beschaffung der notwendigen Hardware- und Software-Produkte. Während der Projektphasen Installation, Konfiguration und Testing waren täglich erfahrene COMPAREX Mitarbeiter vor Ort. Heute übernimmt COMPAREX Aufgaben in den Bereichen Betrieb, Wartung und Service. Für das Anschlussprojekt „Datensicherheit“ erarbeiten RZPD und COMPAREX derzeit die Detailplanung


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