Superkomputery są prawdziwymi gigantami świata obliczeń, zdolnymi do wykonywania bilionów operacji na sekundę. Stosowane są w różnych dziedzinach, od badań naukowych po prognozowanie pogody i modelowanie klimatu. Choć można by oczekiwać, że te zaawansowane maszyny będą działać na zastrzeżonych systemach operacyjnych, rzeczywistość jest inna: większość z nich działa na systemie Linux.
Dlaczego Linux?
1. Otwartość i Elastyczność: Linux, będący projektem open source, oferuje nieograniczoną elastyczność. Naukowcy i inżynierowie mogą dostosowywać i optymalizować system do swoich specyficznych potrzeb. W przypadku superkomputerów, gdzie każda optymalizacja może przynieść ogromne korzyści w wydajności, ta elastyczność jest kluczowa.
2. Stabilność i Wydajność: Linux jest znany z niezwykłej stabilności i wydajności. Jego zdolność do efektywnego zarządzania zasobami systemowymi sprawia, że jest idealnym wyborem dla superkomputerów, które muszą działać przez długie okresy bez przestojów.
3. Bezpieczeństwo: W środowiskach, gdzie przetwarzane są ogromne ilości danych, bezpieczeństwo jest priorytetem. Architektura Linuxa, wraz z częstymi aktualizacjami zabezpieczeń, zapewnia wysoki poziom ochrony przed zagrożeniami.
Historia Linuxa w superkomputerach
W początkowych latach superkomputery korzystały z różnych systemów operacyjnych, w tym z rozwiązań zastrzeżonych. Jednak z biegiem czasu, gdy Linux zyskał na popularności i dojrzałości, coraz więcej instytucji badawczych i firm zaczęło dostrzegać jego zalety. Przełom nastąpił na początku lat 2000, kiedy to duże superkomputery, takie jak Beowulf, zaczęły wykorzystywać Linux do zarządzania klastrami.
Dominacja Linuxa na liście TOP500
Lista TOP500, która klasyfikuje najszybsze superkomputery na świecie, jest dowodem na dominację Linuxa. W najnowszych rankingach niemal 100% z superkomputerów na tej liście działa na różnych dystrybucjach Linuxa. To imponujące osiągnięcie pokazuje, jak Linux ewoluował od systemu operacyjnego hobbystów do lidera w świecie zaawansowanych obliczeń.
Statystyki poszczególnych superkomputerów zostały przygotowane zgodnie z benchmarkiem LINPACK i od bardzo wielu lat są znormalizowane. Pamiętajmy, że TOP500.org działają już od ponad 25 lat i prezentują zmiany w świecie superkomputerów jako kilka metryk t.j. ilość cores, wydajność (dzisiaj są to Petaflopsy na sekundę), wydajność maksymalna (w piku Petaflopsów na sekundę) oraz ile mocy w kilowatach potrzebuje taki klaster superkomputerowy do działania z pełną mocą.
Przykłady superkomputerów działających na Linuxie
Poniżej przedstawiam dane z raportu Styczeń 2024 TOP500 superkomputerów (dane publikowane co pół roku):
1. Frontier – HPE Cray EX235a, AMD Optimized 3rd Generation EPYC 64C 2GHz, AMD Instinct MI250X, Slingshot-11, HPE DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory
United States
- 8 699 904 cores
- 1 206.00 Rmax (PFlop/s)
- 22 786 kW Power
2. Aurora – HPE Cray EX – Intel Exascale Compute Blade, Xeon CPU Max 9470 52C 2.4GHz, Intel Data Center GPU Max, Slingshot-11, Intel
DOE/SC/Argonne National Laboratory
United States
- 9 264 128 cores
- 1 012.00 Rmax (PFlop/s)
- 38 698 kW Power
3. Eagle – Microsoft NDv5, Xeon Platinum 8480C 48C 2GHz, NVIDIA H100, NVIDIA Infiniband NDR, Microsoft Azure
Microsoft Azure
United States
- 2 073 600 cores
- 561.20 Rmax (PFlop/s)
- – kW Power
4. Supercomputer Fugaku – Supercomputer Fugaku, A64FX 48C 2.2GHz, Tofu interconnect D, Fujitsu
RIKEN Center for Computational Science
Japan
- 7 630 848 cores
- 442.01 Rmax (PFlop/s)
- 29 899 kW Power
5. LUMI – HPE Cray EX235a, AMD Optimized 3rd Generation EPYC 64C 2GHz, AMD Instinct MI250X, Slingshot-11, HPE
EuroHPC/CSC
Finland
- 2 752 704 cores
- 379.70 Rmax (PFlop/s)
- 7 107 kW Power
Przyszłość superkomputerów z Linuxem
Rozwój superkomputerów nie zwalnia tempa, a wraz z nim rośnie rola Linuxa. Z coraz większymi wymaganiami w dziedzinach takich jak sztuczna inteligencja, analiza dużych zbiorów danych i symulacje klimatyczne, Linux pozostaje niezastąpionym systemem operacyjnym. Jego otwarta natura, możliwość dostosowywania i niezrównana wydajność sprawiają, że będzie on kontynuować swoją dominację w świecie superkomputerów.
Znaczenie strategiczne superkomputerów
Superkomputery mają ogromne znaczenie strategiczne, ponieważ umożliwiają krajom wyprzedzanie innych technologicznie poprzez:
- Badania i Innowacje: Kraje posiadające superkomputery mogą prowadzić zaawansowane badania naukowe, od modelowania klimatu po odkrycia w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych. Przykładowo, superkomputer Fugaku w Japonii jest używany do modelowania pandemii COVID-19, co pomaga w opracowywaniu skutecznych strategii walki z wirusem.
- Obrona i Bezpieczeństwo: Superkomputery są wykorzystywane w badaniach nad bronią, kryptografią oraz symulacjami bojowymi. Dzięki temu, państwa mogą rozwijać zaawansowane technologie obronne i zapewniać bezpieczeństwo narodowe.
- Przemysł i Gospodarka: Przemysł motoryzacyjny, lotniczy oraz energetyczny korzystają z superkomputerów do przeprowadzania skomplikowanych symulacji i analiz. To pozwala na optymalizację procesów produkcyjnych, rozwój nowych materiałów i zwiększenie efektywności energetycznej.
Podsumowanie
Linux, będący symbolem otwartości i współpracy, zdobył serca i umysły inżynierów i naukowców na całym świecie. Jego dominacja w superkomputerach jest dowodem na jego wyjątkową zdolność do adaptacji i wydajności. W miarę jak zapotrzebowanie na moc obliczeniową rośnie, Linux będzie nadal napędzał innowacje i odkrycia, które kształtują naszą przyszłość.