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Linux和超级计算机

[日期:2018-11-30] 来源:Linux公社  作者:醉落红尘 [字体: ]

Linux和超级计算机

当我们坐在这里,在2008年(更广为人知的是“机器人生活的未来”),我们心爱的Linux是无可争议的超级计算之王。在世界500强超级计算机中,大约0台不运行Linux(大约……0台)。

世界上最复杂、最强大的计算机——执行人类有史以来设计的最密集的处理任务——都依赖于Linux。对于这个小小的自由软件内核来说,这是一个了不起的成就,对于全世界的Linux爱好者和开发人员来说,这也是一个值得夸耀的地方。

但情况并非总是如此。

事实上,直到20世纪90年代末,Linux才成为超级计算雷达上的一个亮点。而且,又过了十年,Linux才在传说中的“世界上最强大的计算机500强”排行榜上占据了主导地位。

一条又长又奇怪的路

要理解我们是如何在计算机历史上取得如此惊人的成就,我们需要回到“大而强大的计算机”——或者至少更接近它的年代:上世纪50年代初。

Tony Bennett 和 Perry Como统治了电视广播,《地球停转之日》在影院上映,《我爱露西》在电视上首次亮相,那感觉像很久以前了吗?

在这个时候,我们已经建立了很长,很久以前,一个绅士叫西摩Cray-whom我认为减刑工作penny-farthing和动人的游戏非常喜欢篮球和stick-designed机器军队安全机构,几年前(1949年),创建处理加密和电子为美国军事情报活动。这家新公司需要一台更强大的机器,而Cray正是制造这台机器的合适人选(不管他是否愿意)。

超级计算机之父,Seymour Cray

图1所示。超级计算机之父,Seymour Cray

这就产生了一台名为Atlas II的机器。

Atlas II重19吨,是一个具有开创性的动力装置,它是第一批使用随机存取存储器(又名RAM)的计算机之一,其形式是36个威廉姆斯管(阴极射线管,就像旧CRT电视和显示器中的阴极射线管一样,能够存储1024位数据)。

1952年,克雷请求授权发布和销售这款电脑。武装部队安全局同意了这一要求(只要取消一些他们认为不应该由公众掌握的超级特别指令)。其结果是1953年初发布的Univac 1103,开启了超级计算机时代。

由此,超级计算机产业诞生了。

注:武装部队安全局?它仍然存在。现在你可能会用一个更熟悉的名字来认识它:国家安全局。没错,我们可以相信美国国家安全局(NSA)帮助启动了超级计算。

在20世纪70年代、80年代和90年代,超级计算机继续蓬勃发展。更快的机器被制造出来。卖出了更多的机器。各国政府、企业和研究人员越来越依赖这些庞然大物来处理不断增长的数据集。

但有一个大问题:软件真的很难制作。

最早的超级计算机,如Univac 1103,使用的是简单的分时操作系统——通常是在内部开发的,或者是作为原型交付的,比如名字可爱的Chippewa操作系统。

注:奇普瓦操作系统是在奇普瓦县奇普瓦河上的奇普瓦瀑布镇开发的。威斯康辛州有11000人的小镇是西摩·克雷的出生地。可以说,它也是超级计算机的诞生地。

超级计算机之父,Seymour Cray

图2。NASA刘易斯飞行推进实验室的Univac 1103(图片来自https://images.nasa.gov/details-GRC-1955-C-39782.html)

随着时间的推移,为这些超级计算机开发、测试和正确发布操作系统(以及相应的软件堆栈)所需的工程投资(在许多情况下)比硬件本身的创建花费的时间更长,成本也更高。显然,事情需要改进。

多年来,解决方案以许可和移植现有UNIX系统的形式出现。这带来了大量经过良好测试(通常)和良好理解(有时)的软件的目录,这些软件可以启动针对这些powerhouses的特定于任务的软件的开发。

这是如此的流行和成功,以至于UNIX变体——例如UNICOS, AT&T UNIX系统v的Cray端口——在超级计算市场上占据了极端的地位。在500台最快的计算机中,只有少数(不到5%)运行UNIX以外的系统。

注:UNIX System V(最初由AT&T公司提出)是SCO与Linux有关的著名诉讼中的一个关键组成部分。Richard Stallman曾经说过System V“是Unix的次版本”。

虽然这很好……这并不是理想的。许可证费用很高。进步的步伐是缓慢的(比应该的要慢)。超级计算机行业已经做好准备,准备迎接变革。
出现了一个野生Linux

1998年6月,这种变化以Linux的形式出现。

被称为“阿瓦隆集群”(Avalon Cluster)的世界第一台linux超级计算机是在洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)研发的,成本(相对而言)仅为15.2万美元。

Michael Warren,理论天体物理学家

图3。Michael Warren,理论天体物理学家,站在阿瓦隆节点前(https://docs.huihoo.com/hpc-cluster/avalon/)

这只Linux-y巨兽由一组DEC Alpha计算机(总共68核)组成,由531MHz EV56 cpu供电,释放出巨大的193千万亿次浮点数,刚好可以帮助它成为地球上第314台最强大的计算机。

当然,获得第314名看起来不像是一场胜利,但每个人都必须从某个地方开始!在1998年,这简直是太神奇了。事实上,在当时,这是你能制造的最便宜的超级计算机之一,每千兆次运算1美元。

在预算紧张的研究实验室和公司中,这种性价比引起了很多关注。有了这个单一的系统,Linux就以“穷人的超级计算机系统”而闻名,这比它听起来要好的多,导致多个组织几乎立即投资于基于Linux的计算集群。

在两年内——到2000年左右——大约有50台超级计算机进入了我们最喜欢的自由软件内核的500强。两年内从零到10%的市场份额?我认为这是一个巨大的胜利。

很大程度上要感谢洛斯阿拉莫斯的那一小群DEC Alphas。

事情真的起飞了

如果你想知道整个行业的变化有多快,看看2002年至2005年间的超级计算领域就知道了。

在短短的三年时间里,Linux取代了UNIX,成为全国最大的计算机之王。Linux的市场份额从大约10%上升到接近80%。仅仅三年。

想一下。现在是2018年。想象一下,如果在2021年(仅仅三年之后),Linux在台式机上的市场份额跃升至80%(而Windows的市场份额则降至10%或20%)。除了想象起来很有趣(当然我也笑了),它还很好地提醒我们,计算机世界的波动性是多么惊人。幸运的是,在这种情况下,情况有所好转。

尽管Linux占据了80%的市场份额,但它显然并不满足。必须说明一点。必须向全世界展示Linux的强大功能和无限潜力。

最好是在电视上。亚历克斯特柏克。

Watson时代

2011年,Linux赢得了Jeopardy。

至少是一台linux驱动的超级计算机。

IBM开发的Watson由2880个POWER7 CPU核心(3.5GHz)和16tb RAM组成,由基于Linux的系统(SUSE Linux)提供动力。

而且,它轻而易举地击败了两位Jeopardy有史以来的冠军,这对于全世界的Linux倡导者来说无疑是最值得骄傲的时刻之一。全国各地的新闻文章和电视节目把这次活动宣传为“人与机器”的决战,机器获胜。

凭借先进的机器学习和较低的延迟,Watson有足够的能力每秒处理大约100万本书,这使得它能够证明自己在琐事游戏方面远远优于人类。在电视上。

然而,尽管Watson展现出了压倒性的智力,但它从未真正进入超级计算机500强的名单。事实上,它甚至从来没有接近过——甚至连最慢的机器也远远不够。如果这不是我们即将被电脑霸主奴役的明确迹象,我不知道是什么。

我想我们可以从它运行Linux这个事实中得到一些安慰。所以,有。

目前最先进的超级计算机

您是否在服务器或工作站上运行Red Hat Enterprise ?FedoraCentOS怎么样?

好吧,如果是这样,你在一家好公司——真的,疯狂,超棒的好公司。

截至2018年11月(最新的超级计算机500强榜单),世界上运行速度最快的计算机——IBM的“峰会”——运行的是红帽企业7.4。

IBM的Summit超级计算机

图4。IBM的Summit超级计算机(来自ORNL的图像启动了Summit超级计算机,CC 2.0)

当我说“最快的计算机”时,可能有点轻描淡写。这台机器的速度超过143千兆次每秒——50千兆次每秒,比任何一台计算机都要快。事实上,它比第一台Linux超级计算机Avalon集群快740多万倍。

Summit由4,356个独立节点组成,每个节点使用Mellanox双轨EDR infini带宽相互连接,每个节点由双Power9 22核处理器和6个NVIDIA Tesla V100 gpu供电。

总功率:8805 kW。是啊,你大概不想让这个坏小子开着微波炉吧。可能会烧断保险丝。

功耗数字一样疯狂,IBM峰会(目前坐在橡树岭国家实验室)使用大约一半(不是开玩笑)接下来的两个超级计算机的力量:IBM的塞拉(现货数量2)和中国number-three-ranked三维力控TaihuLight-both近相关性能。

神威太湖之光也是linux驱动的(使用神威内部开发的RaiseOS),时钟高达93千万亿次。在峰会召开之前,太湖之光一直是超级计算机之王,在过去两年里一直占据着超级计算机性能排行榜的主导地位。

这些只是前3名。数字4到500也都运行Linux。

完全占据统治地位

这是正确的。每一台超级计算机——至少是每一台突破速度障碍进入500强的超级计算机——都在运行Linux。每一个人。目前世界上最快的计算机的100%市场份额。

有人可能会说,已经达到100%的市场份额,没有地方可去……会下降。随着计算行业(尤其是超级计算)的波动,Linux最终可能会从我们高高在上的黄金宝座上被推翻。

我说,不。这是一个挑战。在过去的几十年里,UNIX一直保持着霸主地��。我打赌能打破那个记录的还会是Linux自己。

引用来源:

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