OS/stora system: Linux marscherar - Windows dröjer

När Windows Datacenter får stöd för fler processorer och 64-bitars ordlängd kan det bli attraktivt även för superdatorer. Största systemet är idag Unisys ES7000 med 32 processorer, som inte riktigt når upp till superdatorklass. Under tiden knaprar Linux på marknaden underifrån. På bilden ett hembyggt system från Japanska RWCP.

M ed »superdator» avses främst stora system som kan räkna flyttal mycket snabbt. Typiska användningsområden är väderprognoser och simulering av bilkrockar. Även system för analys av större datalager kvalar in som superdatorer fastän flyttalsprestanda inte är det viktigaste för sådana tillämpningar. En bra lista på system i första kategorin är www.top500.org.

Trenden idag är att de traditionella superdatorerna sakta men säkert konkurreras ut av billiga standardsystem. Från ena hållet kommer Linux-baserade kluster och från andra hållet kommer snart Microsoft Datacenter Server.

 

För några år sedan dominerade vektorprocessorer. En vektorprocessor utför samma instruktion på en lång rad tal samtidigt. Nackdelen med sådana datorer är att det är svårt att få kompilatorer att skapa effektiv maskinkod för dem. Dessutom är det inte lätt att dela systemresurserna mellan flera samtidiga program.

Begränsningarna i vektorarkitektur har lett till utvecklingen av massivt parallella processorer (MPP). De består av ett stort antal likadana noder, var och en med processorer och lokalt minne. Någon form av dataväxel sköter kommunikationen mellan noderna.

En fördel är att det är lätt att kompilera effektiv kod och dela upp systemresurserna per program. I likhet med vektormaskiner måste dock programmen anpassas till systemet. Utvecklarna måste ta hänsyn till vilket minne som är mest lättåtkomligt och hur delprogram på de olika noderna ska synkroniseras och byta data med varandra. Den största fördelen är emellertid att det går att bygga stora system med billiga standardkomponenter, av samma sort som används i persondatorer.

 

En av de drivande krafterna bakom byggandet av superdatorer av klustrade standardsystem har faktiskt varit USAs Accelerated Strategic Computing Initiative. Projektets mål är att minska behovet av kärnvapentest genom att istället simulera sprängningar.

En hybrid är NUMA-kluster (Non Uniform Memory Architecture). Där delar alla processorer på en och samma globala adressrymd för minne, även om varje processornod har separat minne. Fördelen är att programmerarna inte explicit behöver sköta kommunikationen mellan olika noder, det håller operativsystemet och det delade minnet reda på. Standardtillämpningar kan alltså i de flesta fall köras direkt på klustret.

Beowulf-kluster baserade på Linux är MPP-system, medan exempelvis Unisys ES7000 med Windows Datacenter använder NUMA-teknik (den är på gränsen mellan ett vanligt multiprocessorsystem och NUMA).

 

Även om alternativ teknik är på frammarsch domineras superdatorerna av IBMs SP2-datorer. IBM står för nära hälften av top500-listan medan Linux-system står för några procent. Någon maskin med Windows 2000 Datacenter finns överhuvudtaget inte med, vilket bland annat beror på att det är en helt ny produkt som släppts i höst. Däremot finns det en Windows NT-baserad superdator på top500-listan, utan Microsofts klusterprogram.

 

Microsoft är idag hämmade av låsningen till 32-bitars Intelarkitektur. En 32-bitars pekare eller register kan som mest omfatta 4 Gbyte, vilket alltså är den teoretiska gränsen för vad ett program enkelt kan använda. Med diverse programtekniskt fula knep kan dock moderna Intelprocessor och Datacenter använda upp till 64 Gbyte per processornod.

Microsoft arbetar dock med att ta fram en 64-bitars version av Windows, vilket gör nya tillämpningar möjliga. Den kommer »vilket år som helst». För att kunna köra »superdator»-program måste operativet också anpassas för mer än 32 processorer per kluster, vilket inte bör vara svårt. Möjligheten att använda välkända grafiska program och utvecklingsverktyg för Windows i superdatormiljö kommer då att göra windowsbaserade system attraktiva.

 

Nuvarande licensmodell talar mot Microsoft. I större kluster kan kostnaden för att licensiera Windows Server vara en avgörande del av totalkostnaden. Övriga leverantörer står för både maskinvara och operativsystem, vilket ger större möjligheter till prisanpassning. I Linux-fallet är dessutom operativet helt gratis.

Även med ändringarna ovan lär det dock dröja några år innan något Windows-system finns bland de 100 snabbaste datorerna i världen. IBM, SGI, Cray med flera har närmare tio års tekniskt försprång.

  (20001207)

Läs mer om

Linux