Free Cooling

• Enseignant: Olivier Richard
• Public: 1 3I4, 2 RICM4 (Option Réseau)

• Etudiants 2010/2011

  • Nabil Kaced
  • Alban Moreau
  • Baptiste Morin

Etude et réalisation d'une solution de contrôle free-cooling pour baie de serveurs de calcul

Introduction

L'évolution du matériel et de leur coût dans le domaine des serveurs informatiques pour le calcul scientifique est telle que les problémes lié à la consommation énergétique deviennent de plus en plus aïgus.

Un levier possible pour limiter le problème est de considérer un mode de climatisation alternatif. Un système intéressant est l'approche du Free-Cooling qui consiste simplement à injecter assez d'air extérieur pour permettre un refroidissement suffisant. Il est important de noter qu'il est nécessaire de disposer d'un asservisement en témpérature pour compenser des températures extérieurs trop faible.

Réalisation

Il s'agit de à participer à la réalisation d'une solution de Free-Cooling pour l'installation de 20 à 25 Kw (correspondant de une à deux baies de serveurs). Il s'agira notamment de co-réaliser la solution d'asservisement et de sécurité et qui dialogera avec l'insfrastructure de calcul global.

• Asservissement et sécurisation utilisant la kit Stellaris Luminary Lm3s6965
• Maquettage et simulation d'une installation de calcul climatisé
• Couplage de l'asservissement avec le logiciel de gestion de tâche et ressource OAR.
• Prévision / optimisation des zones de disponibilité des ressources
• Interface web de contrôle et de gestion

Ressources

• Document global sur le projet de Free Cooling: File:Free cooling lig projet.pdf.
• Un autre projet sur Grenoble: FreeCooling au LPLC.
• Gestionnaire de tâche et de ressource: OAR et wiki OAR.
• Le portail web utilise ExtJS pour la partie navigateur.

Rapport du Projet

La nouvelle version du projet est disponible ici.

Le rapport du Projet est disponible à cette adresse.

Evolution

En l'état le projet possède de nombreuses évolutions (liaison avec OAR, interface de contrôle/gestion sur le réseau, ...) mais un projet autour de la modélisation en lien avec des méthodes puissantes est aussi possible. Les phénomènes thermiques autour de l'enceinte de confinement sont modélisables, cela fait appel à la thermique et à la mécanique des fluides. De nombreuses données sont possibles (températures et mesures par exemple) et peuvent être récupérées pour effectuer des calculs dessus.

Au sein du Laboratoire Jean Kuntzmann est développé la bilbiothèque FEEL++, c'est une librairie C++ qui permet de résoudre les équations aux dérivées partielles dans les 3 dimensions par la méthode des éléments finis. Avec une bonne prise en main de Feel, on est capable de modéliser l'ensemble des entités du projet avec des maillages, puis d'effectuer des calculs dessus afin d'observer les variations de températures mais aussi celle des flux de chaleur. Un étudiant a effectué son stage autour de cette librairie, son rapport est disponible ici (en anglais).

Le site de la librairie est www.feelpp.org, vous y trouverez les sources de la bibliothèque qui est très largement documentée. Cet aspect du projet Free Cooling peut se manifester de manière incrémentale :

• Modélisation de la salle (outils: Gmsh et Paraview)
• Equations thermiques et mécanique des fluides
• Conditions aux limites particulières de la salle (grâce aux données des capteurs et de la configuration de l'enceinte)
• Paramètres pouvant changer
• Visualisation

Les étudiants voulant travailler dessus doivent avoir une solide base mathématiques mais aussi des connaissances en C++ (Feel utilise de nombreux namespaces et templates). A terme, ces travaux pourront servir d'outil de prédiction pour savoir s'il est utile d'utiliser le cluster dans telle ou telle tranche horaire par exemple. Ce cadre du projet avec Feel est modélisable de manière quasi-identique que celui du Free Cooling (un diagramme UML peut faire transparaitre cette correspondance). L'idée de donner une visualisation concrète des variations dimensionnées des entités physiques est une approche intéressante d'un problème thermique.

Notes

• Lien wiki de la réalisation technique hébergée sur le wiki OAR : Go_Free!
• Possibilité d'extension en stage et participation éventuel au Google Summer Of Code