Supercomputer operating system
সুপার কম্পিউটার অপারেটিং সিস্টেম হল সুপার কম্পিউটারের জন্য তৈরি একটি অপারেটিং সিস্টেম। বিংশ শতাব্দীর শেষের দিক থেকে সুপার কম্পিউটার অপারেটিং সিস্টেমে বড় ধরনের পরিবর্তন এসেছে, কারণ সুপার কম্পিউটার স্থাপত্যের ক্ষেত্রে মৌলিক পরিবর্তন ঘটেছে। যদিও প্রাথমিক অপারেটিং সিস্টেমগুলি গতি অর্জনের জন্য প্রতিটি সুপারকম্পিউটারের সাথে কাস্টমাইজ করা হয়েছিল, প্রবণতাটি অভ্যন্তরীণ অপারেটিং সিস্টেম থেকে এবং লিনাক্সের কোনও রূপের দিকে সরে যাচ্ছে, এটি নভেম্বর 2017-এ শীর্ষ 500 তালিকার সমস্ত সুপারকম্পিউটার চালাচ্ছে। 2021 সালে, শীর্ষ 10টি কম্পিউটার যেমন রেড হ্যাট এন্টারপ্রাইজ লিনাক্স (আর. এইচ. ই. এল), বা এর কিছু রূপ বা অন্যান্য লিনাক্স ডিস্ট্রিবিউশন যেমন। উবুন্টু। আধুনিক সামঞ্জস্যপূর্ণ সুপারকম্পিউটারগুলি সাধারণত একাধিক ধরনের নোড ব্যবহার করে অন্যান্য পরিষেবা থেকে গণনাগুলিকে পৃথক করে, তারা সাধারণত বিভিন্ন নোডে বিভিন্ন অপারেটিং সিস্টেম চালায়, উদাহরণস্বরূপ, একটি ছোট এবং দক্ষ লাইটওয়েট কার্নেল যেমন কম্পিউট নোড কার্নেল (সিএনকে) বা কম্পিউট নোড লিনাক্স (সিএনএল) ব্যবহার করে কম্পিউট নোডে, তবে একটি বৃহত্তর সিস্টেম যেমন সার্ভারে লিনাক্স-ডেরিভেটিভ এবং ইনপুট/আউটপুট (আই/ও) নোডে। যদিও একটি ঐতিহ্যবাহী মাল্টি-ইউজার কম্পিউটার সিস্টেমে কাজের সময়সূচী কার্যকরীভাবে প্রক্রিয়াকরণ এবং পেরিফেরাল সংস্থানগুলির জন্য একটি টাস্কিং সমস্যা, একটি ব্যাপক সমান্তরাল সিস্টেমে, জব ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমকে গণনামূলক এবং যোগাযোগ সংস্থান উভয়ের বরাদ্দ পরিচালনা করতে হবে, পাশাপাশি যখন হাজার হাজার প্রসেসর উপস্থিত থাকে তখন অনিবার্য হার্ডওয়্যার ব্যর্থতার সাথে সুন্দরভাবে মোকাবিলা করতে হবে। যদিও বেশিরভাগ আধুনিক সুপারকম্পিউটার লিনাক্স অপারেটিং সিস্টেম ব্যবহার করে, প্রতিটি প্রস্তুতকারক তাদের ব্যবহৃত লিনাক্স-ডেরিভেটিভের নিজস্ব নির্দিষ্ট পরিবর্তন করেছে এবং কোনও শিল্প মান বিদ্যমান নেই, আংশিকভাবে কারণ হার্ডওয়্যার আর্কিটেকচারের পার্থক্যের জন্য প্রতিটি হার্ডওয়্যার ডিজাইনে অপারেটিং সিস্টেমকে অনুকূল করার জন্য পরিবর্তনের প্রয়োজন হয়। প্রসঙ্গ এবং সংক্ষিপ্ত বিবরণ সুপারকম্পিউটিংয়ের প্রথম দিনগুলিতে, মৌলিক স্থাপত্য ধারণাগুলি দ্রুত বিকশিত হচ্ছিল এবং সিস্টেম সফ্টওয়্যারকে হার্ডওয়্যার উদ্ভাবনগুলি অনুসরণ করতে হত যা সাধারণত দ্রুত মোড় নেয়। প্রাথমিক সিস্টেমে, অপারেটিং সিস্টেমগুলি গতি অর্জনের জন্য প্রতিটি সুপার কম্পিউটারের সাথে কাস্টমাইজ করা হত, তবুও সেগুলি বিকাশের তাড়াহুড়োতে, গুরুতর সফ্টওয়্যার মানের চ্যালেঞ্জ দেখা দেয় এবং অনেক ক্ষেত্রে সিস্টেম সফ্টওয়্যার বিকাশের ব্যয় এবং জটিলতা হার্ডওয়্যারের মতোই একটি সমস্যা হয়ে ওঠে। 1980-এর দশকে ক্রে-তে সফ্টওয়্যার বিকাশের খরচ তারা হার্ডওয়্যারে যা ব্যয় করেছিল তার সমান হয়ে যায় এবং এই প্রবণতা অভ্যন্তরীণ অপারেটিং সিস্টেম থেকে জেনেরিক সফ্টওয়্যারের অভিযোজনে সরে যাওয়ার জন্য আংশিকভাবে দায়ী ছিল। অপারেটিং সিস্টেম পরিবর্তনের প্রথম তরঙ্গ 1980-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে এসেছিল, কারণ বিক্রেতার নির্দিষ্ট অপারেটিং সিস্টেমগুলি ইউনিক্সের পক্ষে পরিত্যাগ করা হয়েছিল। প্রাথমিক সংশয়বাদ সত্ত্বেও, এই রূপান্তর সফল প্রমাণিত হয়েছিল। 1990-এর দশকের গোড়ার দিকে, সুপারকম্পিউটিং সিস্টেম সফ্টওয়্যারে বড় পরিবর্তন ঘটছিল। এই সময়ের মধ্যে, ইউনিক্সের ক্রমবর্ধমান ব্যবহার সিস্টেম সফ্টওয়্যারের দৃষ্টিভঙ্গিকে পরিবর্তন করতে শুরু করে। অপারেটিং সিস্টেম বাস্তবায়নের জন্য একটি উচ্চ স্তরের ভাষার (সি) ব্যবহার এবং প্রমিত ইন্টারফেসের উপর নির্ভরতা অতীতের সমাবেশ ভাষা ভিত্তিক পদ্ধতির বিপরীতে ছিল। হার্ডওয়্যার বিক্রেতারা তাদের সিস্টেমে ইউনিক্সকে অভিযোজিত করার সাথে সাথে ইউনিক্সে নতুন এবং দরকারী বৈশিষ্ট্য যুক্ত করা হয়েছিল, যেমন, দ্রুত ফাইল সিস্টেম এবং টিউনেবল প্রসেস সিডিউলার। যাইহোক, যে সমস্ত সংস্থাগুলি ইউনিক্সকে অভিযোজিত করেছিল তারা "সুপারকম্পিউটারের জন্য ইউনিক্স" তৈরি করার জন্য একটি শিল্প মান নিয়ে সহযোগিতা করার পরিবর্তে এতে অনন্য পরিবর্তন করেছিল। এটি আংশিকভাবে ছিল কারণ তাদের স্থাপত্যের পার্থক্যের জন্য প্রতিটি স্থাপত্যের সাথে ইউনিক্সকে অনুকূল করার জন্য এই পরিবর্তনগুলির প্রয়োজন ছিল। এইভাবে সাধারণ উদ্দেশ্যের অপারেটিং সিস্টেমগুলি স্থিতিশীল হয়ে ওঠার সাথে সাথে সুপার কম্পিউটারগুলি তাদের কাছ থেকে সমালোচনামূলক সিস্টেম কোড ধার করতে এবং মানিয়ে নিতে শুরু করে এবং চাকাটিকে পুনরায় উদ্ভাবন না করে তাদের সাথে আসা গৌণ ফাংশনগুলির সমৃদ্ধ সেটের উপর নির্ভর করে। যাইহোক, একই সময়ে সাধারণ উদ্দেশ্যে অপারেটিং সিস্টেমের জন্য কোডের আকার দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছিল। যখন ইউনিক্স-ভিত্তিক কোডটি 500,000 লাইনের দীর্ঘতায় পৌঁছেছিল, তখন এর রক্ষণাবেক্ষণ এবং ব্যবহার একটি চ্যালেঞ্জ ছিল। এর ফলে মাইক্রোকার্নেল ব্যবহার করার পদক্ষেপ নেওয়া হয় যা অপারেটিং সিস্টেমের ফাংশনগুলির একটি ন্যূনতম সেট ব্যবহার করে। কার্নেগি মেলন বিশ্ববিদ্যালয়ের ম্যাক এবং আইএনআরআইএ-র কোরাসওএস-এর মতো সিস্টেমগুলি প্রাথমিক মাইক্রোকার্নেলের উদাহরণ ছিল। অপারেটিং সিস্টেমকে পৃথক উপাদানগুলিতে পৃথক করা প্রয়োজন হয়ে পড়ে কারণ সুপারকম্পিউটারগুলি বিভিন্ন ধরনের নোড তৈরি করে, যেমন, গণনা নোড বনাম আই/ও নোড। এইভাবে আধুনিক সুপারকম্পিউটারগুলি সাধারণত বিভিন্ন নোডে বিভিন্ন অপারেটিং সিস্টেম চালায়, যেমন, কম্পিউট নোডে সিএনকে বা সিএনএল-এর মতো একটি ছোট এবং দক্ষ লাইটওয়েট কার্নেল ব্যবহার করে, তবে সার্ভারে লিনাক্স-ডেরিভেটিভ এবং আই/ও নোডের মতো একটি বৃহত্তর সিস্টেম ব্যবহার করে। সিডিসি 6600, সাধারণত বিশ্বের প্রথম সুপার কম্পিউটার হিসাবে বিবেচিত, চিপ্পেওয়া অপারেটিং সিস্টেম চালায়, যা পরে অন্যান্য সিডিসি 6000 সিরিজের কম্পিউটারে স্থাপন করা হয়েছিল। চিপ্পেওয়া ছিল আগের সিডিসি 3000 থেকে উদ্ভূত একটি সহজ কাজ নিয়ন্ত্রণ ভিত্তিক ব্যবস্থা, তবে এটি পরবর্তী ক্রোনোস এবং স্কোপ ব্যবস্থাকে প্রভাবিত করেছিল। প্রথম ক্রে-1 লস আলামোস ল্যাবে সরবরাহ করা হয়েছিল যার কোনও অপারেটিং সিস্টেম বা অন্য কোনও সফ্টওয়্যার ছিল না। লস আলামোস এর জন্য অ্যাপ্লিকেশন সফ্টওয়্যার এবং অপারেটিং সিস্টেম তৈরি করেছিলেন। ক্রে 1-এর জন্য প্রধান টাইমশেয়ারিং সিস্টেম, ক্রে টাইম শেয়ারিং সিস্টেম (সিটিএসএস), তারপর লিভারমোর ল্যাবে কুড়ি বছর আগে সিডিসি 6600 অপারেটিং সিস্টেমের জন্য লিভারমোর টাইম শেয়ারিং সিস্টেমের (এলটিএসএস) সরাসরি বংশধর হিসাবে তৈরি করা হয়েছিল। সুপারকম্পিউটারের বিকাশে, ক্রমবর্ধমান সফ্টওয়্যার খরচ শীঘ্রই প্রভাবশালী হয়ে ওঠে, যেমনটি 1980-এর দশকে ক্রে-তে সফ্টওয়্যার বিকাশের জন্য হার্ডওয়্যারের জন্য তাদের ব্যয়ের সমান বৃদ্ধি দ্বারা প্রমাণিত হয়। এই প্রবণতাটি আংশিকভাবে ইন-হাউস ক্রে অপারেটিং সিস্টেম থেকে ইউনিক্স ভিত্তিক ইউ. এন. আই. সি. ও. এস সিস্টেমে সরে যাওয়ার জন্য দায়ী ছিল। 1985 সালে, ক্রে-2 ছিল প্রথম সিস্টেম যা ইউ. এন. আই. সি. ও. এস অপারেটিং সিস্টেমের সাথে পাঠানো হয়েছিল। প্রায় একই সময়ে, ই. ও. এস অপারেটিং সিস্টেমটি ই. টি. এ সিস্টেমগুলি তাদের ই. টি. এ10 সুপারকম্পিউটারগুলিতে ব্যবহারের জন্য তৈরি করেছিল। কন্ট্রোল ডেটা কর্পোরেশনের প্যাসকেল-সদৃশ ভাষা সাইবিলে লেখা, ই. ও. এস সুপারকম্পিউটারগুলির জন্য স্থিতিশীল অপারেটিং সিস্টেম বিকাশের স্থায়িত্ব সমস্যাগুলি তুলে ধরেছিল এবং শেষ পর্যন্ত একই মেশিনে একটি ইউনিক্স-সদৃশ সিস্টেম দেওয়া হয়েছিল। ইটিএ সিস্টেম সফ্টওয়্যার বিকাশ থেকে শেখা পাঠগুলির মধ্যে একটি নতুন সুপার কম্পিউটার অপারেটিং সিস্টেম বিকাশের সাথে যুক্ত উচ্চ স্তরের ঝুঁকি এবং সিস্টেম সফ্টওয়্যার লাইব্রেরির বিশাল বিদ্যমান ভিত্তির সাথে ইউনিক্স ব্যবহারের সুবিধাগুলি অন্তর্ভুক্ত ছিল। 1990-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে, পুরানো অপারেটিং সিস্টেমে বিদ্যমান বিনিয়োগ সত্ত্বেও, ইউনিক্স-ভিত্তিক সিস্টেমগুলির ব্যবহারের প্রবণতা ছিল, যা একাধিক প্ল্যাটফর্ম জুড়ে বৈজ্ঞানিক কম্পিউটিংয়ের জন্য ইন্টারেক্টিভ গ্রাফিকাল ইউজার ইন্টারফেস (জিইউআই)-এর ব্যবহারকেও সহজতর করেছিল। একটি কমোডিটি ওএসের দিকে পদক্ষেপের বিরোধীরা ছিল, যারা লিনাক্স বিকাশের দ্রুত গতি এবং ফোকাসকে গ্রহণের বিরুদ্ধে একটি বড় বাধা হিসাবে উল্লেখ করেছিল। যেমন একজন লেখক লিখেছেন, "লিনাক্স সম্ভবত এগিয়ে যাবে, কিন্তু আমাদের কাছে এখন বড় মাপের সিস্টেম রয়েছে।" তা সত্ত্বেও, এই প্রবণতা গতি পেতে থাকে এবং 2005 সালের মধ্যে কার্যত সমস্ত সুপারকম্পিউটার ইউনিক্সের মতো কিছু ওএস ব্যবহার করে। ইউনিক্সের এই রূপগুলির মধ্যে রয়েছে আইবিএম এআইএক্স, ওপেন সোর্স লিনাক্স সিস্টেম এবং ক্রে থেকে ইউএনআইসিওএস-এর মতো অন্যান্য অভিযোজন। বিংশ শতাব্দীর শেষের দিকে, লিনাক্স সুপারকম্পিউটিং পাই-এর সর্বোচ্চ অংশ দখল করে বলে অনুমান করা হয়েছিল। আইবিএম ব্লু জিন সুপার কম্পিউটার কম্পিউট নোডে সিএনকে অপারেটিং সিস্টেম ব্যবহার করে, তবে আই/ও নোডে আই/ও নোড কার্নেল (আইএনকে) নামে একটি পরিবর্তিত লিনাক্স-ভিত্তিক কার্নেল ব্যবহার করে। সিএনকে হল একটি হালকা ওজনের কার্নেল যা প্রতিটি নোডে চলে এবং সেই নোডে একক ব্যবহারকারীর জন্য চলমান একটি একক অ্যাপ্লিকেশনকে সমর্থন করে। দক্ষ ক্রিয়াকলাপের জন্য, সিএনকে-র নকশাটি সহজ এবং ন্যূনতম রাখা হয়েছিল, শারীরিক স্মৃতিকে স্থিতিশীলভাবে ম্যাপ করা হয়েছিল এবং সিএনকে-কে সময়সূচী বা প্রসঙ্গ পরিবর্তনের প্রয়োজন বা সরবরাহ করা হয়নি। সিএনকে এমনকি কম্পিউট নোডে ফাইল আই/ও প্রয়োগ করে না, তবে এটি ডেডিকেটেড আই/ও নোডগুলিতে প্রতিনিধিত্ব করে। যাইহোক, ব্লু জিনের একাধিক গণনা নোড একটি একক আই/ও নোড ভাগ করে নেয়, আই/ও নোড অপারেটিং সিস্টেমের জন্য মাল্টি-টাস্কিং প্রয়োজন হয়, তাই লিনাক্স-ভিত্তিক অপারেটিং সিস্টেম নির্বাচন করা হয়। যদিও ঐতিহ্যবাহী বহু-ব্যবহারকারী কম্পিউটার ব্যবস্থা এবং প্রাথমিক সুপারকম্পিউটারগুলিতে, কাজের সময়সূচী কার্যকরভাবে প্রক্রিয়াকরণ এবং পেরিফেরাল সংস্থানগুলির জন্য একটি টাস্ক সময়সূচী সমস্যা ছিল, একটি ব্যাপক সমান্তরাল ব্যবস্থায়, জব ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমকে গণনামূলক এবং যোগাযোগ সংস্থান উভয়ের বরাদ্দ পরিচালনা করতে হবে। একটি সুপার কম্পিউটারের বিভিন্ন কনফিগারেশনে টাস্ক সিডিউলিং এবং অপারেটিং সিস্টেমটি সুর করা অপরিহার্য। একটি সাধারণ সমান্তরাল কাজের সময়সূচীর একটি মাস্টার সময়সূচী থাকে যা কিছু সংখ্যক স্লেভ সময়সূচীকে সমান্তরাল কাজগুলি চালু, পর্যবেক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ করার নির্দেশ দেয় এবং পর্যায়ক্রমে কাজের অগ্রগতির অবস্থা সম্পর্কে তাদের কাছ থেকে প্রতিবেদন গ্রহণ করে। কেউ কেউ, কিন্তু সব সুপার কম্পিউটার সিডিউলার নয়, কাজ সম্পাদনের স্থান বজায় রাখার চেষ্টা করে। ক্রে এক্সটি3 এবং ক্রে এক্সটি4 সিস্টেমে ব্যবহৃত পিবিএস প্রো সিডিউলার তার ত্রিমাত্রিক টরাস আন্তঃসংযোগের অবস্থানকে অনুকূল করার চেষ্টা করে না, তবে কেবল প্রথম উপলব্ধ প্রসেসর ব্যবহার করে। অন্যদিকে, ব্লু জিন সুপারকম্পিউটারগুলিতে আইবিএম-এর সময়সূচীর লক্ষ্য হল একই অ্যাপ্লিকেশন থেকে একটি 8x8x8 নোড গ্রুপের এক বা একাধিক মিডপ্লেনে কাজ বরাদ্দ করে স্থানীয়তাকে কাজে লাগানো এবং নেটওয়ার্কের দ্বন্দ্বকে হ্রাস করা। স্লার্ম ওয়ার্কলোড ম্যানেজার সময়সূচী একটি সেরা ফিট অ্যালগরিদম ব্যবহার করে এবং টাস্ক অ্যাসাইনমেন্টের অবস্থানকে অনুকূল করতে হিলবার্ট কার্ভ সময়সূচী সম্পাদন করে। তিয়ানহে-2-এর মতো বেশ কয়েকটি আধুনিক সুপারকম্পিউটার স্লার্ম ব্যবহার করে, যা সিস্টেম জুড়ে সম্পদের জন্য বিতর্ককে সালিশ করে। স্লার্ম ওপেন সোর্স, লিনাক্স-ভিত্তিক, খুব স্কেলযোগ্য, এবং প্রতি ঘন্টায় 100,000 এরও বেশি কাজের টেকসই থ্রুপুট সহ একটি কম্পিউটার ক্লাস্টারে হাজার হাজার নোড পরিচালনা করতে পারে। আরও দেখুন ডিস্ট্রিবিউটেড অপারেটিং সিস্টেম সুপারকম্পিউটার স্থাপত্য সুপারকম্পিউটার অপারেটিং সিস্টেমের ব্যবহার ভাগ রেফারেন্স অপারেটিং সিস্টেম সুপারকম্পিউটার অপারেটিং সিস্টেম