Die Europäische Südsternwarte ESO blickt mit modernster Technik ins Weltall. Allein das Verbundteleskop ALMA in der chilenischen Atacama-Wüste erzeugt ein TByte an Daten pro Tag. Die Garchinger Zentrale verteilt die Forschungsdaten auf High-, Middle- und Low-Performance-Storage, unter anderem auf Fujitsus »ETERNUS DX440« mit 50 TByte.

Von Alexander Tlusti, Fujitsu Technology Solutions

Mit ihren Teleskopen und Instrumenten schafft die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) die Voraussetzungen für astronomische Spitzenforschung. Getragen wird die Organisation durch ihre Mitgliedsländer: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und Großbritannien. Der Hauptsitz der ESO mit den wichtigsten wissenschaftlichen und technischen Abteilungen und der Verwaltung der Organisation befindet sich in Garching bei München. Die jährlichen Beitragszahlungen der ESO-Mitgliedsstaaten belaufen sich auf rund 140 Millionen Euro. Die Organisation beschäftigt derzeit etwa 700 Mitarbeiter. Die Konstruktion und der Betrieb astronomischer Spitzentechnik stellen hohe Anforderungen an die beteiligten Wissenschaftler, Techniker und Ingenieure, bieten gleichzeitig aber auch einzigartige Möglichkeiten für die Zusammenarbeit mit der Industrie und für den Technologietransfer.

High-Performance-Speicher für Daten aus dem All

In der Garchinger Zentrale der ESO laufen die Daten der angeschlossenen Teleskope zusammen. So betreibt die Organisation mit dem Very Large Telescope (VLT) in Chile eines der modernsten optischen Teleskope der Welt. Es besteht aus vier Teleskopen mit je 8,2 Meter Spiegeldurchmesser und vier beweglichen 1,8-Meter-Hilfsteleskopen, die sich optisch zusammenschalten lassen. Auf diese Weise lassen sich Aufnahmen mit einer Winkelauflösung von Tausendstel Bogensekunden erstellen. Auf solchen Aufnahmen könnte man von der Erde aus theoretisch die beiden Scheinwerfer eines Autos unterscheiden, das sich auf dem Mond befindet. Dass hierbei Nacht für Nacht große und sehr wertvolle Datenmengen entstehen, liegt auf der Hand. Die ESO verfügt daher über diverse Sybase-Datenbanken, um wissenschaftliche Aufnahmen und technische Daten aus dem Kosmos zugänglich zu machen.

»Astronomen aus den Mitgliedsstaaten und aus aller Welt rufen regelmäßig Beobachtungsdaten aus unserem wissenschaftlichen Archiv ab«, erklärt Dieter Suchar, Head of the Operations Technical Support Department bei der ESO. »Um die Daten zuverlässig liefern zu können, verwenden wir Speichersysteme, auf die schnell zugegriffen werden kann.«

Gefordert: Performance und einfache Verwaltung

»Um die verschiedenen Anforderungen erfüllen zu können, haben wir unsere Daten auf High-, Middle- und Low-Performance-Storage verteilt«, erläutert Suchar. »Während wir im mittleren Bereich bereits gute Erfahrungen mit der `ETERNUS DX90´ von Fujitsu sammeln konnten, haben wir uns für High-Performance-Storage noch mal ganz neu auf dem Speicher-Markt umgesehen – und uns erneut für Fujitsu entschieden.« Nach einer mehrmonatigen Teststellung fiel die Wahl auf das Modell »ETERNUS DX440«. Damit verfügt die ESO über ein modernes Plattenspeichersystem, das dank redundanter Komponenten und RAID-Schutz als echter Datensafe fungiert. Ausbaubar bis zu 960 Festplatten im 2,5-Zoll-Format, bietet das Array eine hohe Skalierbarkeit. Die ESO nutzt das System mit einer Kapazität von 50 TByte. »Wir sind hochzufrieden mit der überragenden Performance unserer Eternus DX440«, lobt Suchar. »Bei unseren System-Administratoren kam auch die Eternus-SF-Storage-Management-Suite sehr gut an. Konfiguration und Verwaltung laufen darüber absolut reibungslos.«

Shared Storage für ESO-Kunden

Neben den eigentlichen Aufnahmen, die die Teleskope erstellen, gilt es auch die Metadaten zu speichern. »Bei der Auswertung muss später ersichtlich sein, unter welchen Bedingungen die Aufnahmen entstanden sind«, erklärt Suchar. »Dies bezieht sich etwa auf die Windgeschwindigkeit oder die Temperatur an den Teleskopen. Da diese Daten während der ganzen Nacht aufgenommen und gespeichert werden, erhöht sich die produzierte Datenmenge bei jedem unserer Observatorien natürlich enorm.« Den Praxistest in der Garchinger ESO-Zentrale hat das Speichersystem von Fujitsu glänzend bestanden: »Angeschlossen an unsere Sybase-Datenbank-Server läuft der Datenfluss über die Eternus DX440 mit einer Geschwindigkeit von 2.500 Mbit/s. Auch die Performance als Shared Storage ist extrem hoch. Wenn andere Applikationen gleichzeitig auf das System zugreifen, können wir immer noch 1.400 Mbit/s bieten.«

Größtes Verbundteleskop der Welt

Zu den neuesten und größten Sternwarten-Projekten, an denen ESO beteiligt ist, gehört ALMA, das das europäische Institut mit Betreibern aus Nordamerika, Ostasien und Chile ins Leben gerufen hat. ALMA steht für »Atacama Large Millimeter Array« – dahinter verbirgt sich nichts Geringeres als das bisher größte bodengebundene astronomische Projekt. In der größten Ausbaustufe, die im Jahr 2013 abgeschlossen sein soll, wird es aus 66 verfahrbaren Antennen mit zwölf bzw. sieben Meter Durchmesser bestehen. Das neue Verbundteleskop soll das Licht einiger der kältesten Objekte im Universum auffangen.

Die Wellenlänge der untersuchten Strahlung liegt bei etwa einem Millimeter, im Grenzbereich zwischen Infrarot- und Radiostrahlung. Die Millimeter- und Submillimeter-Strahlung, die den Blick auf das immer noch rätselhafte kalte Universum ermöglicht, wird beim Durchgang durch die Erdatmosphäre durch den in der Atmosphäre enthaltenen Wasserdampf stark abgeschwächt. Teleskope für diese Art von Astronomie müssen daher an hochgelegenen, trockenen Standorten gebaut werden. Deswegen befindet sich ALMA in über 5.000 Meter Höhe über dem Meeresspiegel auf der Hochebene Chajnantor in der chilenischen Atacama-Wüste, einem der weltweit höchstgelegenen Beobachtungsstandorte.

Datenspeicherung in 2.900 Meter Höhe

Im Jahr 2011 starteten bereits die ersten wissenschaftlichen Beobachtungen von ALMA. »Hierbei entsteht ein kontinuierlicher Datenstrom«, erklärt Alessio Checcucci, zuständig für das ALMA Archiv bei der ESO. »Das Observatorium produziert etwa ein Terabyte Forschungsdaten pro Tag.« Checcucci, der seinen Arbeitsplatz ebenfalls bei der ESO-Zentrale in Garching hat, war selbst ein halbes Jahr vor Ort in Chile. »Über vier Glasfaser-Leitungen werden die Daten 40 Kilometer von ALMA bergab geschickt.« Hier, auf etwa 2.900 Höhenmetern, steht das Kontrollzentrum, wo Tag für Tag die Rohdaten von den Teleskopen zusammenlaufen.

»Dafür benötigten wir ein Speichersystem, das höchsten Anforderungen gewachsen ist«, erläutert Checcucci. »Und auch wir haben uns nach einem Vergleich verschiedener Systeme für Fujitsu entschieden.« Während in der Garchinger Zentrale eine Eternus DX440 zum Einsatz kommt, reicht für ALMA die etwas kleinere DX410-Version, die sich mit bis zu 480 Festplatten (2,5 Zoll) bestücken lässt und auf alle Übertragungstechniken – von Fibre Channel über FCoE bis hin zu iSCSI – ausgelegt ist.

Optimaler Support in Chile

»Wir haben das System zunächst in Garching getestet, erst dann hat Fujitsu es nach Chile geliefert«, führt Checcucci weiter aus. Die Eternus DX410 S2 bei ALMA in Chile ist mit einer Gesamtspeicherkapazität von zehn TByte ausgestattet und an einen Cluster mit vier »PRIMERGY«-Servern von Fujitsu angeschlossen. Von hier aus werden die Daten wiederum ins Hauptrechenzentrum in Santiago de Chile geschickt und in den regionalen Zentren der ALMA-Projektpartner in Deutschland, den USA und Japan repliziert. Gerade diese Möglichkeit der Datenreplikation auf Systeme in anderen Standorten ist eine wichtige Komponente der Eternus-DX-Systeme – und unabdingbar, um größtmögliche Datensicherheit zu gewährleisten.

Erweiterung im laufenden Betrieb

Ob in Garching oder in der chilenischen Atacama-Wüste: Die IT-Manager von ESO haben jeweils die Möglichkeit, ihre Eternus-DX-Systeme mit unterschiedlichsten 2,5-Zoll-, 3,5-Zoll-, SAS-, Nearline-SAS- und SSD-Laufwerken zu bestücken, auch gemischte Konfigurationen sind möglich. Die Festplatten lassen sich einfach im laufenden Betrieb ohne Betriebsunterbrechung hinzufügen. Schließlich machen die Teleskope ja auch keine Pause – sie beobachten das ganze Jahr über durchgehend den Kosmos und benötigen Speichersysteme, die ebenso ausdauernd und verlässlich arbeiten..