Supercomputer operating system
સુપર કોમ્પ્યુટર ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ એ સુપર કોમ્પ્યુટર્સ માટે બનાવાયેલ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ છે. 20મી સદીના અંતથી, સુપર કોમ્પ્યુટર ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સમાં મોટા ફેરફારો થયા છે, કારણ કે સુપર કોમ્પ્યુટર આર્કિટેક્ચરમાં મૂળભૂત ફેરફારો થયા છે. જ્યારે પ્રારંભિક ઓપરેટિંગ સિસ્ટમો ઝડપ મેળવવા માટે દરેક સુપરકોમ્પ્યુટરને અનુરૂપ બનાવવામાં આવી હતી, ત્યારે આ વલણ ઇન-હાઉસ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સથી દૂર અને લિનક્સના અમુક સ્વરૂપ તરફ આગળ વધી રહ્યું છે, જેમાં તે નવેમ્બર 2017 માં ટોચના 500 સૂચિ પરના તમામ સુપરકોમ્પ્યુટર્સને ચલાવી રહ્યું છે. 2021 માં, ટોચના 10 કમ્પ્યુટર્સ રેડ હેટ એન્ટરપ્રાઇઝ લિનક્સ (આરએચઇએલ), અથવા તેના કેટલાક પ્રકારો અથવા અન્ય લિનક્સ વિતરણ જેવા કે ચાલે છે. ઉબુન્ટુ. આધુનિક મોટા પાયે સમાંતર સુપરકોમ્પ્યુટર્સ સામાન્ય રીતે બહુવિધ પ્રકારનાં નોડ્સનો ઉપયોગ કરીને અન્ય સેવાઓમાંથી ગણતરીઓને અલગ કરે છે તે જોતાં, તેઓ સામાન્ય રીતે વિવિધ નોડ્સ પર વિવિધ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ ચલાવે છે, દા. ત., કોમ્પ્યુટ નોડ્સ પર કોમ્પ્યુટ નોડ કર્નલ (CNK) અથવા કોમ્પ્યુટ નોડ લિનક્સ (CNL) જેવા નાના અને કાર્યક્ષમ હળવા વજનના કર્નલનો ઉપયોગ કરીને, પરંતુ સર્વર અને ઇનપુટ/આઉટપુટ (I/O) નોડ્સ પર લિનક્સ-વ્યુત્પન્ન જેવી મોટી સિસ્ટમ. જ્યારે પરંપરાગત મલ્ટી-યુઝર કમ્પ્યુટર સિસ્ટમમાં જોબ શેડ્યુલિંગ એ પ્રક્રિયા અને પેરિફેરલ સંસાધનો માટે અસરકારક રીતે એક કાર્યશીલ સમસ્યા છે, ત્યારે મોટા પ્રમાણમાં સમાંતર સિસ્ટમમાં, જોબ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમને કોમ્પ્યુટેશનલ અને સંચાર સંસાધનો બંનેની ફાળવણીનું સંચાલન કરવાની જરૂર છે, તેમજ જ્યારે હજારો પ્રોસેસરો હાજર હોય ત્યારે અનિવાર્ય હાર્ડવેર નિષ્ફળતાઓ સાથે સુંદર રીતે વ્યવહાર કરવાની જરૂર છે. મોટાભાગના આધુનિક સુપરકોમ્પ્યુટર્સ લિનક્સ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે, તેમ છતાં દરેક ઉત્પાદકે તેઓ જે લિનક્સ-વ્યુત્પન્નનો ઉપયોગ કરે છે તેમાં તેના પોતાના ચોક્કસ ફેરફારો કર્યા છે, અને કોઈ ઉદ્યોગ ધોરણ અસ્તિત્વમાં નથી, અંશતઃ કારણ કે હાર્ડવેર આર્કિટેક્ચરમાં તફાવતોને કારણે દરેક હાર્ડવેર ડિઝાઇનમાં ઓપરેટિંગ સિસ્ટમને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે ફેરફારોની જરૂર પડે છે. સંદર્ભ અને ઝાંખી સુપરકમ્પ્યુટિંગના શરૂઆતના દિવસોમાં, મૂળભૂત સ્થાપત્ય વિભાવનાઓ ઝડપથી વિકસિત થઈ રહી હતી, અને સિસ્ટમ સોફ્ટવેરને હાર્ડવેર નવીનતાઓને અનુસરવી પડતી હતી જે સામાન્ય રીતે ઝડપી વળાંક લેતી હતી. પ્રારંભિક સિસ્ટમોમાં, ઓપરેટિંગ સિસ્ટમો ઝડપ મેળવવા માટે દરેક સુપરકોમ્પ્યુટરને અનુરૂપ બનાવવામાં આવતી હતી, તેમ છતાં તેમને વિકસાવવાની ઉતાવળમાં, ગંભીર સોફ્ટવેર ગુણવત્તાના પડકારો સામે આવ્યા હતા અને ઘણા કિસ્સાઓમાં સિસ્ટમ સોફ્ટવેર વિકાસની કિંમત અને જટિલતા હાર્ડવેર જેટલી જ સમસ્યા બની ગઈ હતી. 1980ના દાયકામાં ક્રે ખાતે સોફ્ટવેર વિકાસ માટેનો ખર્ચ હાર્ડવેર પર તેમણે જેટલો ખર્ચ કર્યો હતો તેટલો જ થયો હતો અને તે વલણ આંતરિક ઓપરેટિંગ સિસ્ટમોમાંથી જેનેરિક સોફ્ટવેરના અનુકૂલન તરફ આગળ વધવા માટે અંશતઃ જવાબદાર હતું. ઓપરેટિંગ સિસ્ટમમાં ફેરફારોની પ્રથમ લહેર 1980ના દાયકાના મધ્યમાં આવી હતી, કારણ કે યુનિક્સની તરફેણમાં વિક્રેતા વિશિષ્ટ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સને છોડી દેવામાં આવી હતી. પ્રારંભિક સંશયવાદ હોવા છતાં, આ સંક્રમણ સફળ સાબિત થયું. 1990ના દાયકાની શરૂઆત સુધીમાં, સુપરકમ્પ્યુટિંગ સિસ્ટમ સોફ્ટવેરમાં મોટા ફેરફારો થઈ રહ્યા હતા. આ સમય સુધીમાં, યુનિક્સના વધતા ઉપયોગથી સિસ્ટમ સોફ્ટવેરને જોવાની રીત બદલવાની શરૂઆત થઈ ગઈ હતી. ઓપરેટિંગ સિસ્ટમનો અમલ કરવા માટે ઉચ્ચ સ્તરની ભાષા (સી) નો ઉપયોગ અને પ્રમાણિત ઇન્ટરફેસો પર નિર્ભરતા ભૂતકાળની એસેમ્બલી ભાષા લક્ષી અભિગમોથી વિપરીત હતી. જેમ જેમ હાર્ડવેર વિક્રેતાઓએ યુનિક્સને તેમની સિસ્ટમોમાં અનુકૂલિત કર્યું, યુનિક્સમાં નવી અને ઉપયોગી સુવિધાઓ ઉમેરવામાં આવી, દા. ત., ઝડપી ફાઇલ સિસ્ટમો અને ટ્યુન કરી શકાય તેવી પ્રક્રિયા સમયપત્રકો. જો કે, યુનિક્સને સ્વીકારનારી તમામ કંપનીઓએ "યુનિક્સ ફોર સુપરકોમ્પ્યુટર્સ" બનાવવા માટે ઉદ્યોગના ધોરણ પર સહયોગ કરવાને બદલે તેમાં અનન્ય ફેરફારો કર્યા હતા. આનું આંશિક કારણ એ હતું કે તેમના આર્કિટેક્ચરમાં તફાવતોને દરેક આર્કિટેક્ચરમાં યુનિક્સને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે આ ફેરફારોની જરૂર હતી. આમ જેમ જેમ સામાન્ય હેતુ માટેની ઓપરેટિંગ સિસ્ટમો સ્થિર બની, સુપરકોમ્પ્યુટરોએ તેમની પાસેથી નિર્ણાયક સિસ્ટમ કોડ ઉધાર લેવાનું અને સ્વીકારવાનું શરૂ કર્યું અને ચક્રને પુનઃશોધવાની જરૂર વગર, તેમની સાથે આવતા ગૌણ કાર્યોના સમૃદ્ધ સમૂહ પર આધાર રાખ્યો. જો કે, તે જ સમયે સામાન્ય હેતુ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ માટેના કોડનું કદ ઝડપથી વધી રહ્યું હતું. યુનિક્સ-આધારિત કોડ 500,000 લાઈનો સુધી પહોંચી ગયો ત્યાં સુધીમાં તેની જાળવણી અને ઉપયોગ એક પડકાર હતો. આના પરિણામે માઇક્રોકર્નલનો ઉપયોગ કરવાની ચાલ આવી જેણે ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ કાર્યોના ન્યૂનતમ સમૂહનો ઉપયોગ કર્યો. કાર્નેગી મેલોન યુનિવર્સિટી ખાતે મેક અને આઈ. એન. આર. આઈ. એ. ખાતે કોરસઓએસ જેવી પ્રણાલીઓ પ્રારંભિક માઇક્રોકર્નલના ઉદાહરણો હતા. ઓપરેટિંગ સિસ્ટમને અલગ ઘટકોમાં અલગ કરવી જરૂરી બની હતી કારણ કે સુપરકમ્પ્યુટરોએ વિવિધ પ્રકારના ગાંઠો વિકસાવ્યા હતા, દા. ત., ગણતરી ગાંઠો વિરુદ્ધ I/O ગાંઠો. આમ આધુનિક સુપરકોમ્પ્યુટર્સ સામાન્ય રીતે વિવિધ નોડ્સ પર વિવિધ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ ચલાવે છે, દા. ત., કોમ્પ્યુટ નોડ્સ પર નાના અને કાર્યક્ષમ હળવા વજનના કર્નલ જેમ કે CNK અથવા CNL નો ઉપયોગ કરીને, પરંતુ સર્વર અને I/O નોડ્સ પર લિનક્સ-વ્યુત્પન્ન જેવી મોટી સિસ્ટમ. પ્રારંભિક સિસ્ટમો CDC 6600, જેને સામાન્ય રીતે વિશ્વનું પ્રથમ સુપરકોમ્પ્યુટર માનવામાં આવે છે, તે ચિપ્પેવા ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ ચલાવતું હતું, જે પછી અન્ય વિવિધ CDC 6000 શ્રેણીના કમ્પ્યુટર્સ પર તૈનાત કરવામાં આવ્યું હતું. ચિપ્પેવા અગાઉના સીડીસી 3000માંથી મેળવવામાં આવેલી એક સરળ નોકરી નિયંત્રણ લક્ષી પ્રણાલી હતી, પરંતુ તેણે પછીની ક્રોનોસ અને સ્કોપ પ્રણાલીઓને પ્રભાવિત કરી હતી. પ્રથમ ક્રે-1 કોઈ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ અથવા અન્ય કોઈ સોફ્ટવેર વિના લોસ એલામોસ લેબમાં પહોંચાડવામાં આવ્યું હતું. લોસ એલામોસે તેના માટે એપ્લિકેશન સોફ્ટવેર અને ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ વિકસાવી હતી. ક્રે 1 માટેની મુખ્ય સમય વહેંચણી પ્રણાલી, ક્રે ટાઇમ શેરિંગ સિસ્ટમ (સીટીએસએસ), પછી લિવરમોર લેબ્સ ખાતે વીસ વર્ષ અગાઉની સીડીસી 6600 ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ માટે લિવરમોર ટાઇમ શેરિંગ સિસ્ટમ (એલટીએસએસ) ના સીધા વંશજ તરીકે વિકસાવવામાં આવી હતી. સુપરકોમ્પ્યુટર્સના વિકાસમાં, સોફ્ટવેરના વધતા ખર્ચ ટૂંક સમયમાં પ્રભાવશાળી બની ગયા હતા, જેનો પુરાવો 1980ના દાયકામાં ક્રે ખાતે સોફ્ટવેરના વિકાસ માટેના ખર્ચમાં હાર્ડવેર માટેના ખર્ચની સમકક્ષ વૃદ્ધિ દ્વારા મળે છે. તે વલણ આંશિક રીતે ઇન-હાઉસ ક્રે ઓપરેટિંગ સિસ્ટમથી યુનિક્સ પર આધારિત યુએનઆઇસીઓએસ સિસ્ટમ તરફ જવા માટે જવાબદાર હતું. 1985માં, ક્રે-2 એ યુએનઆઇસીઓએસ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ સાથે મોકલનાર પ્રથમ સિસ્ટમ હતી. તે જ સમયે, ઇ. ઓ. એસ. ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ ઇ. ટી. એ. સિસ્ટમ્સ દ્વારા તેમના ઇ. ટી. એ. 10 સુપરકોમ્પ્યુટર્સમાં ઉપયોગ માટે વિકસાવવામાં આવી હતી. કંટ્રોલ ડેટા કોર્પોરેશનની પાસ્કલ જેવી ભાષા સાયબિલમાં લખાયેલી, ઇઓએસે સુપરકોમ્પ્યુટર્સ માટે સ્થિર ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ વિકસાવવામાં સ્થિરતાની સમસ્યાઓ પર પ્રકાશ પાડ્યો હતો અને આખરે તે જ મશીન પર યુનિક્સ જેવી સિસ્ટમ રજૂ કરવામાં આવી હતી. ઇ. ટી. એ. સિસ્ટમ સોફ્ટવેર વિકસાવવાથી શીખેલા પાઠમાં નવી સુપરકોમ્પ્યુટર ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ વિકસાવવા સાથે સંકળાયેલ ઉચ્ચ સ્તરનું જોખમ અને તેના સિસ્ટમ સોફ્ટવેર લાઈબ્રેરીઓના વિશાળ આધાર સાથે યુનિક્સનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદાઓનો સમાવેશ થાય છે. 1990 ના દાયકાના મધ્ય સુધીમાં, જૂની ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સમાં પ્રવર્તમાન રોકાણ હોવા છતાં, યુનિક્સ-આધારિત સિસ્ટમ્સના ઉપયોગ તરફ વલણ હતું, જેણે બહુવિધ પ્લેટફોર્મ્સમાં વૈજ્ઞાનિક કમ્પ્યુટિંગ માટે ઇન્ટરેક્ટિવ ગ્રાફિકલ યુઝર ઇન્ટરફેસો (GUI) ના ઉપયોગને પણ સરળ બનાવ્યો. કોમોડિટી ઓએસ તરફના પગલામાં વિરોધીઓ હતા, જેમણે લિનક્સ વિકાસની ઝડપી ગતિ અને ધ્યાનને અપનાવવા સામે મુખ્ય અવરોધ તરીકે ટાંક્યું હતું. જેમ કે એક લેખકે લખ્યું હતું કે "લિનક્સ કદાચ આગળ વધશે, પરંતુ હવે આપણી પાસે મોટા પાયે સિસ્ટમો છે". તેમ છતાં, તે વલણ વેગ મેળવવાનું ચાલુ રાખ્યું અને 2005 સુધીમાં, વર્ચ્યુઅલ રીતે તમામ સુપરકમ્પ્યુટરોએ કેટલાક યુનિક્સ જેવા ઓએસનો ઉપયોગ કર્યો. યુનિક્સના આ પ્રકારોમાં IBM AIX, ઓપન સોર્સ લિનક્સ સિસ્ટમ અને ક્રેના UNICOS જેવા અન્ય રૂપાંતરણોનો સમાવેશ થાય છે. 20મી સદીના અંત સુધીમાં, લિનક્સ સુપરકમ્પ્યુટિંગ પાઇનો સૌથી વધુ હિસ્સો ધરાવતું હોવાનો અંદાજ હતો. આધુનિક અભિગમો આઇબીએમ બ્લુ જીન સુપરકોમ્પ્યુટર કોમ્પ્યુટ નોડ્સ પર સીએનકે ઓપરેટિંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ આઇ/ઓ નોડ્સ પર આઇ/ઓ નોડ કર્નલ (આઈએનકે) નામના સુધારેલા લિનક્સ-આધારિત કર્નલનો ઉપયોગ કરે છે. સી. એન. કે. એ હલકો કર્નલ છે જે દરેક નોડ પર ચાલે છે અને તે નોડ પર એક જ વપરાશકર્તા માટે ચાલતી એક જ એપ્લિકેશનને સપોર્ટ કરે છે. કાર્યક્ષમ કામગીરી માટે, સી. એન. કે. ની ડિઝાઇનને સરળ અને ન્યૂનતમ રાખવામાં આવી હતી, જેમાં ભૌતિક મેમરીને સ્થિર રીતે મેપ કરવામાં આવી હતી અને સી. એન. કે. ને સમયપત્રક અથવા સંદર્ભ સ્વિચિંગની જરૂર નહોતી. સી. એન. કે. કમ્પ્યુટ નોડ પર ફાઇલ I/O નો અમલ પણ કરતું નથી, પરંતુ તેને સમર્પિત I/O નોડ્સમાં રજૂ કરે છે. જો કે, બ્લુ જીન મલ્ટિપલ કમ્પ્યુટ નોડ્સ પર એક જ I/O નોડ હોય છે તે જોતાં, I/O નોડ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમને મલ્ટી-ટાસ્કિંગની જરૂર પડે છે, તેથી લિનક્સ આધારિત ઓપરેટિંગ સિસ્ટમની પસંદગી થાય છે. જ્યારે પરંપરાગત મલ્ટી-યુઝર કોમ્પ્યુટર સિસ્ટમ્સ અને પ્રારંભિક સુપરકોમ્પ્યુટર્સમાં, જોબ શેડ્યુલિંગ એ પ્રક્રિયા અને પેરિફેરલ સંસાધનો માટે કાર્ય સુનિશ્ચિત કરવાની સમસ્યા હતી, ત્યારે મોટા પ્રમાણમાં સમાંતર પ્રણાલીમાં, જોબ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમને કોમ્પ્યુટેશનલ અને સંચાર સંસાધનો બંનેની ફાળવણીનું સંચાલન કરવાની જરૂર છે. સુપર કોમ્પ્યુટરના વિવિધ રૂપરેખાંકનોમાં કાર્ય સમયપત્રક અને ઓપરેટિંગ સિસ્ટમને ટ્યુન કરવી જરૂરી છે. લાક્ષણિક સમાંતર જોબ શેડ્યૂલર પાસે મુખ્ય શેડ્યૂલર હોય છે જે અમુક સ્લેવ શેડ્યૂલરને સમાંતર નોકરીઓ શરૂ કરવા, મોનિટર કરવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે સૂચના આપે છે, અને સમયાંતરે તેમની પાસેથી નોકરીની પ્રગતિની સ્થિતિ વિશે અહેવાલો મેળવે છે. કેટલાક, પરંતુ તમામ સુપરકોમ્પ્યુટર શેડ્યૂલર નોકરીના અમલીકરણનું સ્થાન જાળવવાનો પ્રયાસ કરે છે. ક્રે એક્સટી3 અને ક્રે એક્સટી4 પ્રણાલીઓ પર વપરાતું પીબીએસ પ્રો શેડ્યૂલર તેના ત્રિ-પરિમાણીય ટોરસ ઇન્ટરકનેક્ટ પર સ્થાનને શ્રેષ્ઠ બનાવવાનો પ્રયાસ કરતું નથી, પરંતુ ફક્ત પ્રથમ ઉપલબ્ધ પ્રોસેસરનો ઉપયોગ કરે છે. બીજી બાજુ, બ્લુ જીન સુપરકોમ્પ્યુટર્સ પરના આઇ. બી. એમ. ના શેડ્યૂલરનો હેતુ સ્થાનિકતાનો ઉપયોગ કરવાનો અને 8x8x8 નોડ જૂથના એક અથવા વધુ મિડપ્લેનને સમાન એપ્લિકેશનમાંથી કાર્યો સોંપીને નેટવર્કની તકરારને ઘટાડવાનો છે. સ્લર્મ વર્કલોડ મેનેજર શેડ્યૂલર શ્રેષ્ઠ ફિટ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરે છે, અને કાર્ય સોંપણીઓના સ્થાનને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે હિલ્બર્ટ કર્વ શેડ્યુલિંગ કરે છે. ટિયાનહે-2 જેવા કેટલાક આધુનિક સુપરકોમ્પ્યુટર્સ સ્લર્મનો ઉપયોગ કરે છે, જે સમગ્ર સિસ્ટમમાં સંસાધનો માટે વિવાદની મધ્યસ્થી કરે છે. સ્લર્મ એ ઓપન સોર્સ, લિનક્સ-આધારિત, ખૂબ જ સ્કેલેબલ છે, અને પ્રતિ કલાક 100,000 થી વધુ નોકરીઓના સતત થ્રુપુટ સાથે કમ્પ્યુટર ક્લસ્ટરમાં હજારો નોડ્સનું સંચાલન કરી શકે છે. ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ સુપરકોમ્પ્યુટર આર્કિટેક્ચર પણ જુઓ સુપરકોમ્પ્યુટર ઓપરેટિંગ સિસ્ટમનો વપરાશ હિસ્સો સંદર્ભો ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ સુપરકોમ્પ્યુટર ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ