C’est presque un cas d’école. Mercator Océan, le centre français d’analyse et de prévision océaniques, est une société civile ayant pour partenaires les cinq acteurs nationaux de l’océanographie opérationnelle que sont le CNRS, l’IFREMER, l’IRD, Météo France et le SHOM. Sa mission : réaliser des prévisions tridimensionnelles en haute résolution de l’état physique des océans jusqu’à 14 jours. Un métier à haute valeur ajoutée, pour lequel le calcul intensif est absolument indispensable.

Tous les jours, grâce au modèle NEMO développé par le CNRS, des paramètres tels que la température, la salinité, l’état des courants de surface ou de profondeur sont recueillis sur tous les océans du globe. Il s’y ajoute des données altimétriques et des mesures issues de bouées techniques (3000 de ces bouées circulent en mer). Les modèles utilisés sont globalement identiques à ceux de la météo. Ils intègrent des millions de données, ce qui nécessite des capacités compute et mémoire importantes.

Une infrastructure partagée

Afin de sécuriser au maximum les processus, toutes les chaînes opérationnelles tournent sur les ordinateurs de Météo France. Des moyens informatiques externes, tels que ceux disponibles chez Météo France, l’ECMWF ou l’IDRIS, sont également utilisés pour la R&D. Mais Mercator Océan dispose également en propre d’un cluster de 1,23 Tflops, secondé par un système dédié au support R&D.

Basée à Toulouse, Mercator Océan fournit donc un service d’intérêt général pour la France et l’Europe. Les données océaniques produites sont utilisées par différents acteurs locaux, nationaux et internationaux dans les secteurs de l’environnement, de la sécurité maritime, de la défense, de la gestion des ressources marines et du développement durable. De plus, les programmes pilotés par Mercator Océan offrent à la communauté scientifique des outils et des fonctions d’assistance pour la recherche océanographique. Enfin, ils contribuent au développement d’applications commerciales dans le domaine de l’océanographie et des industries qui lui sont liées.

Carte des températures de surface de la zone IBI (Iberian-Biscaye-Ireland) réalisée à partir d’un modèle à 2km de résolution.

La Commission Européenne considère l’océanographie comme l’une des trois composantes principales de son programme de surveillance de la terre et des océans (GMES – Global Monitoring for Environment and Security). A ce titre, afin de préparer la mise en place d’un service opérationnel au niveau européen, la Commission cofinance un projet ambitieux, MyOcean, dont Mercator Océan est chef de file depuis 2009.

Evolution instantanée

Répondre à l’ensemble de ces besoins mobilise des modèles prévisionnels de l’état des océans qui requièrent des puissances de traitement importantes et utilisent beaucoup d’énergie. Lorsque le système de support R&D, dont le puissance ne dépassait pas 232 Gflops, est arrivé en fin de cycle, Mercator Océan a décidé de le remplacer par un cluster HPC constitué de serveurs Dell PowerEdge C6100 (4 lames bi-socket Xeon et 48 Go de RAM par unité 2U). Pour Bertrand Ferret, Responsable des systèmes d’information de Mercator Océan, “cette mise à jour devenait nécessaire, tant en termes de performances que de réduction des coûts énergétiques.”

Visualisation du Gulf Stream par la température de surface au 1er janvier 2011. Modèle au 1/12ème.

Dans un tel contexte de production, une expertise “avant-vente” s’imposait. Mercator Océan avait en effet besoin de tester la configuration au sein de son propre environnement, avec ses propres mesures. Dell a donc fourni un serveur d’essai à la DSI puis, après validation technique, le contrat a été conclu. Deux semaines plus tard, la machine était livrée, après avoir été intégralement configurée chez le constructeur.

“La rapidité de livraison était importante car l’augmentation de notre puissance de calcul R&D devait répondre aux besoins de nouveaux projets en cours“, précise Bertrand Ferret. “Pour que le système entre en production, il fallait y transférer toute une section de notre suite de données. L’objectif était donc d’installer la solution en moins de 15 jours, pour limiter les interruptions de service HPC local.” Ce sont les responsables techniques de Mercator Océan qui ont dirigé les opérations. Le support du constructeur s’est ensuite déplacé sur le site de production, pour optimiser complètement certains paramètres d’exploitation.

Bénéfices concrets

Typiquement, les coûts énergétiques et les coûts de refroidissement représentent au minimum 10 % du TCO d’une infrastructure HPC. Pour les réduire, les serveurs livrés par Dell intègrent des ventilateurs à haute performance qui diminuent la consommation énergétique de la machine alors même que sa densité est élevée. A titre de comparaison, l’ancien cluster de 42U consommait environ 12 kW en fonctionnement de croisière. Son remplaçant a fait chuter cette consommation de moitié, à 6 kW, en ne mobilisant que 12U d’espace physique.

Côté performance, le facteur d’augmentation atteint pas moins de 6X. Un chiffre en ligne avec l’amélioration continue des codes de Mercator Océan et la multiplication des volumes de données à traiter. Indépendamment de la nature adaptative de ce progrès, les bénéfices en termes de productivité au quotidien sont sensibles, avec en prime une importante réduction de l’occupation d’espace au sol qui permet d’envisager sereinement différentes stratégies d’extensions futures.

Enfin, différents niveaux de SLA ont permis à Mercator Océan d’adapter la disponibilité de son infrastructure à la criticité de ses applications. Peu après le déploiement du nouveau cluster, un composant défectueux a quasiment détruit la carte mère d’une des lames serveurs. En quelques heures, le problème a pu être diagnostiqué et résolu sur site. Peu de temps après le retour en production, le responsable qualité du constructeur s’est déplacé pour valider définitivement l’intervention.