用于超级计算机的Linux操作系统的优点和功能

我们在先前的文章中对此进行了讨论: 超过90％（更准确地说是94.2％）的超级计算机使用Linux作为其操作系统. 在本文中，我们将尝试探索Linux作为超级计算机操作系统的最佳选择的优势和功能.

的确，没有人比负责部署和维护超级计算机的团队具有更多资格，以阐明Linux作为超级计算机操作系统的功能. 在讨论Linux的重要功能特性之前，让我们首先看一下超级计算机领域的重要人物对Linux的看法；他们被问到选择Linux作为超级计算机操作系统的原因.

Mark Seager担任加利福尼亚州利弗莫尔的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的高级技术助理总监. 劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）运营的十台大型计算机跻身世界前500强超级计算机的前500强名单，其中包括世界上功能最强大的超级计算机: Blue Gene / L，排名第五. 当然，这些超级计算机使用Linux作为操作系统. 马克·西格（Mark Seager）说: “ Linux主导了高性能计算市场. ”高性能Linux集群为高性能计算奠定了基础，而高性能计算只有借助Linux才能实现.

Scott Gnau是Teradata Corporation的首席开发官. 该公司处理一些关键任务，并部署超级计算机来处理计算密集型任务. 这些超级计算机在Linux上运行. 斯科特说: “我们的解决方案旨在运行强大的商业智能和实时决策应用程序，包括欺诈检测和预防，客户细分，人力资源和趋势预测. 我们的解决方案在Novell的SUSE Linux企业服务器上运行. 该操作系统具有极高的可扩展性，可靠性，灵活性和易用性，是适合客户业务环境的最合适的Linux操作系统，我们选择Novell和SUSE Linux企业级平台，因为它具有一组业界领先的Linux可以支持关键任务企业环境的服务. ”

负责沃森超级计算机系统管理的埃迪·爱泼斯坦（Eddie Epstein）被问及为什么他们选择Linux作为超级计算机操作系统，他说: “该项目始于基于x86架构的刀片系统. 熟悉“这表明Linux在研究人员中享有盛誉.

亚历杭德罗·拉米雷斯（Alejandro Ramirez）是巴塞罗那超级计算中心（BSC）的团队负责人，该中心开发了世界上第一台基于ARM芯片的超级计算机. 他提到选择Linux作为超级计算机的操作系统表示: “广泛支持Linux操作系统是基本要素之一. ”他进一步补充说: “ ARM很好地支持Linux. ”

Irene Qualters是SGI软件的高级副总裁. Irene提到了将Linux作为其超级计算机操作系统的选择: “在SGI，我们一直关注高性能计算和出色的可扩展性，而SUSE Linux Enterprise Server是我们许多Altix和Altix XE客户的选择. ”

早在2000年，新墨西哥大学就建立了Los Lobos，这是使用Red Hat Linux的虚拟超级计算机. 最初的投资为150万美元. Frank Gilfeather博士被任命为新墨西哥大学高性能计算执行总监. Gilfeather表示: “我们有几个客户将从基于Linux群集的高性能计算中受益. 我们相信，在将来，这对于电子商务也将是重要的，因为越来越多的客户正在部署软件和消息队列系统，它们需要您在Linux群集中看到的那种强大功能: 这表明Linux操作系统提供了高性能. “他进一步说: ”大型Linux超级群集的出现是由于PC的普及所致. 组件的快速发展，Myrinet和其他高速商用技术（COTS）网络的发展以及开放软件运动的迅速普及……因此，与传统的超级计算机相比高性能计算机采用，可以构建真正的超级计算机以极其合理的费用. “ <

Stephen Scott是Oak Ridge国家实验室的计算机科学系的研究科学家，也是Linux超级计算机的早期用户/研究人员之一. 他说: “科学界会喜欢Linux，因为它与标准Unix非常相似. ”斯科特补充说: “大多数高性能环境都是Unix，但是所有免费的GNU工具都使Linux易于部署并且极具成本效益. ”

了解专家表达的一些观点之后，让我们仔细研究一下使Linux成为超级计算机操作系统的最佳选择的功能:

1. Linux的模块化

外行可能会认为典型的Linux由许多非常小的基本组件或模块组成. 每个模块执行不同的专门功能. 这些基本组件可以协同工作，以使操作系统平稳运行. Linux的这种模块化特性为每个人（无论是普通Linux用户还是超级计算机管理员）都提供了便利，您可以修改操作系统以满足自己的需求. 没有其他操作系统可以提供这种级别的自定义，尤其是Windows. 因此，可以将Linux修改为用于特定目的的超级计算机上，特别是用于增强性能或提高能源效率. 如今高性能计算机采用，大多数超级计算机都使用经过修改的Linux内核.

2. Linux内核的通用性

Linux内核尽可能多才多艺. 这意味着只要编写单个源代码，它就可以在大型超级计算机，小型设备甚至手持设备上运行. 无论是在大型系统还是小型系统上，如何使用Linux都完全取决于用户. 无需对内核进行根本的重大更改即可在更大或更小的系统上运行. 一般来说，Linux内核可以配置为小至2MB，大至1GB或1TB，而无需花费大量时间和精力.

3. 可扩展性

根据定义，可伸缩性是指服务器适应较大负载的能力. 您可以直接将可伸缩性视为衡量效率和性能的指标. 该系统必须具有极大的可扩展性，因此添加新服务器应该毫不费力. Linux具有极强的可扩展性，因为它可以轻松适应新的更大负载. 这就是为什么您会发现Linux在超级计算机上运行，​​而Android（使用Linux内核）在手机，冰箱甚至微波炉上运行的原因！

4. 开源

Linux是完全开放源代码的免费软件，并且完整的源代码集是完全开放的. 这意味着超级计算机管理员可以随意自定义此操作系统. 此外，如果超级计算机上出现性能故障或安全漏洞，管理员可以随时更改代码以获得最大的性能和最大的安全性（或实现任何其他目的），而不必等待专有的操作系​​统公司发布安全补丁.

超级计算机努力使性能最大化. 通常，给超级计算机分配任务，这些任务要求以非常高的速度处理计算任务. 相比之下，Windows具有许多不必要且无关的进程，这些进程只会降低超级计算机的性能. 但是，由于Windows是专有操作系统，因此无法更改代码以消除不必要的进程. 对于Linux，您可以更改代码并消除不必要的进程，从而提高计算机的性能.

5. 社区支持

作为开源操作系统，Linux得到了社区的大力支持，这是任何其他操作系统都无法比拟的.

6. 低成本

对于大型设备（如超级计算机），成本可能是一个大问题. 在超级计算机上部署Linux具有成本效益，因为Linux根本不需要支付专利使用费.

使用Linux作为操作系统的另一个原因是Linux的网络支持非常好. 添加或删除任何临时网络设备都比较容易. 无需重新启动系统！ Linux是一种稳定可靠的操作系统，可以在昂贵的大型服务器和计算机上运行，​​而不必担心太多. 最后，Linux更安全.

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