Supercomputer operating system
سپر کمپیوٹر آپریٹنگ سسٹم ایک آپریٹنگ سسٹم ہے جس کا مقصد سپر کمپیوٹرز کے لیے ہے۔ 20 ویں صدی کے اختتام کے بعد سے، سپر کمپیوٹر آپریٹنگ سسٹم میں بڑی تبدیلیاں آئی ہیں، کیونکہ سپر کمپیوٹر فن تعمیر میں بنیادی تبدیلیاں واقع ہوئی ہیں۔ اگرچہ ابتدائی آپریٹنگ سسٹم کو رفتار حاصل کرنے کے لیے ہر سپر کمپیوٹر کے مطابق بنایا گیا تھا، لیکن یہ رجحان اندرونی آپریٹنگ سسٹم سے اور لینکس کی کسی نہ کسی شکل کی طرف بڑھ رہا ہے، اس کے ساتھ نومبر 2017 میں ٹاپ 500 کی فہرست میں شامل تمام سپر کمپیوٹرز چل رہے ہیں۔ 2021 میں، ٹاپ 10 کمپیوٹرز مثال کے طور پر ریڈ ہیٹ انٹرپرائز لینکس (آر ایچ ای ایل)، یا اس کے کچھ ورژن یا دیگر لینکس ڈسٹری بیوشن جیسے۔ اوبنٹو۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ جدید بڑے پیمانے پر متوازی سپر کمپیوٹر عام طور پر متعدد قسم کے نوڈس کا استعمال کرتے ہوئے دیگر خدمات سے کمپیوٹیشن کو الگ کرتے ہیں، وہ عام طور پر مختلف نوڈس پر مختلف آپریٹنگ سسٹم چلاتے ہیں، مثال کے طور پر، کمپیوٹ نوڈس پر چھوٹے اور موثر ہلکے وزن والے دانے جیسے کمپیوٹ نوڈ کرنل (سی این کے) یا کمپیوٹ نوڈ لینکس (سی این ایل) کا استعمال کرتے ہوئے، لیکن ایک بڑا نظام جیسے سرور اور ان پٹ/آؤٹ پٹ (آئی/او) نوڈس پر لینکس سے ماخوذ۔ اگرچہ روایتی ملٹی یوزر کمپیوٹر سسٹم میں جاب شیڈولنگ درحقیقت پروسیسنگ اور پردیی وسائل کے لیے ایک ٹاسکنگ مسئلہ ہے، ایک بڑے پیمانے پر متوازی نظام میں، جاب مینجمنٹ سسٹم کو کمپیوٹیشنل اور مواصلاتی وسائل دونوں کی تقسیم کا انتظام کرنے کے ساتھ ساتھ جب دسیوں ہزار پروسیسرز موجود ہوں تو ناگزیر ہارڈ ویئر کی ناکامیوں سے شائستگی سے نمٹنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگرچہ زیادہ تر جدید سپر کمپیوٹر لینکس آپریٹنگ سسٹم استعمال کرتے ہیں، لیکن ہر کارخانہ دار نے اپنے استعمال کردہ لینکس سے ماخوذ میں اپنی مخصوص تبدیلیاں کی ہیں، اور صنعت کا کوئی معیار موجود نہیں ہے، جزوی طور پر اس وجہ سے کہ ہارڈ ویئر آرکیٹیکچرز میں فرق کے لیے آپریٹنگ سسٹم کو ہر ہارڈ ویئر ڈیزائن میں بہتر بنانے کے لیے تبدیلیوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ سیاق و سباق اور جائزہ سپر کمپیوٹنگ کے ابتدائی دنوں میں، بنیادی تعمیراتی تصورات تیزی سے تیار ہو رہے تھے، اور سسٹم سافٹ ویئر کو ہارڈ ویئر کی اختراعات پر عمل کرنا پڑتا تھا جو عام طور پر تیزی سے موڑ لیتے تھے۔ ابتدائی نظاموں میں، آپریٹنگ سسٹم کو رفتار حاصل کرنے کے لیے ہر سپر کمپیوٹر کے مطابق بنایا جاتا تھا، پھر بھی انہیں تیار کرنے کی جلدی میں، سافٹ ویئر کے معیار کے سنگین چیلنجز سامنے آئے اور بہت سے معاملات میں سسٹم سافٹ ویئر کی ترقی کی لاگت اور پیچیدگی اتنی ہی مسئلہ بن گئی جتنی کہ ہارڈ ویئر کی۔ 1980 کی دہائی میں کری میں سافٹ ویئر ڈویلپمنٹ کی لاگت اس کے ہارڈ ویئر پر خرچ ہونے کے برابر ہو گئی اور یہ رجحان جزوی طور پر اندرونی آپریٹنگ سسٹم سے عام سافٹ ویئر کی موافقت کی طرف بڑھنے کا ذمہ دار تھا۔ آپریٹنگ سسٹم میں تبدیلیوں کی پہلی لہر 1980 کی دہائی کے وسط میں آئی، کیونکہ وینڈر کے مخصوص آپریٹنگ سسٹم کو یونکس کے حق میں ترک کر دیا گیا تھا۔ ابتدائی شکوک و شبہات کے باوجود، یہ منتقلی کامیاب ثابت ہوئی۔ 1990 کی دہائی کے اوائل تک، سپر کمپیوٹنگ سسٹم سافٹ ویئر میں بڑی تبدیلیاں ہو رہی تھیں۔ اس وقت تک، یونکس کے بڑھتے ہوئے استعمال نے سسٹم سافٹ ویئر کو دیکھنے کے انداز کو تبدیل کرنا شروع کر دیا تھا۔ آپریٹنگ سسٹم کو نافذ کرنے کے لیے ایک اعلی سطحی زبان (سی) کا استعمال، اور معیاری انٹرفیس پر انحصار ماضی کے اسمبلی زبان پر مبنی طریقوں کے برعکس تھا۔ جیسے جیسے ہارڈ ویئر فروشوں نے یونکس کو اپنے سسٹم میں ڈھال لیا، یونکس میں نئی اور مفید خصوصیات شامل کی گئیں، مثال کے طور پر، تیز فائل سسٹم اور ٹیون ایبل پروسیس شیڈولر۔ تاہم، یونیکس کو اپنانے والی تمام کمپنیوں نے "یونیکس فار سپر کمپیوٹرز" بنانے کے لیے صنعتی معیار پر تعاون کرنے کے بجائے اس میں منفرد تبدیلیاں کیں۔ اس کی جزوی وجہ یہ تھی کہ ان کے آرکیٹیکچرز میں فرق کے لیے ان تبدیلیوں کی ضرورت تھی تاکہ یونکس کو ہر آرکیٹیکچر کے لیے بہتر بنایا جا سکے۔ اس طرح جیسے جیسے عام مقصد کے آپریٹنگ سسٹم مستحکم ہوتے گئے، سپر کمپیوٹرز نے ان سے کریٹیکل سسٹم کوڈ کو ادھار لینا اور اپنانا شروع کیا اور ان کے ساتھ آنے والے ثانوی افعال کے بھرپور سیٹ پر انحصار کیا، پہیے کو دوبارہ ایجاد کرنے کی ضرورت نہیں تھی۔ تاہم، ایک ہی وقت میں عام مقصد کے آپریٹنگ سسٹم کے لیے کوڈ کا سائز تیزی سے بڑھ رہا تھا۔ جب تک یونکس پر مبنی کوڈ 500,000 لائنوں تک پہنچ چکا تھا، اس کی دیکھ بھال اور استعمال ایک چیلنج تھا۔ اس کے نتیجے میں مائیکرو کرنلز کا استعمال کرنے کا اقدام ہوا جس میں آپریٹنگ سسٹم کے افعال کا کم سے کم سیٹ استعمال کیا گیا۔ کارنیگی میلن یونیورسٹی میں میک اور آئی این آر آئی اے میں کورس او ایس جیسے نظام ابتدائی مائیکرو کرنلز کی مثالیں تھیں۔ آپریٹنگ سسٹم کو الگ الگ اجزاء میں الگ کرنا ضروری ہو گیا کیونکہ سپر کمپیوٹرز نے مختلف قسم کے نوڈس تیار کیے، جیسے کہ کمپیوٹ نوڈس بمقابلہ I/O نوڈس۔ اس طرح جدید سپر کمپیوٹر عام طور پر مختلف نوڈس پر مختلف آپریٹنگ سسٹم چلاتے ہیں، مثال کے طور پر، کمپیوٹ نوڈس پر چھوٹے اور موثر ہلکے وزن والے دانے جیسے سی این کے یا سی این ایل کا استعمال کرتے ہوئے، لیکن ایک بڑا نظام جیسے سرور اور آئی/او نوڈس پر لینکس سے ماخوذ۔ ابتدائی نظام سی ڈی سی 6600، جسے عام طور پر دنیا کا پہلا سپر کمپیوٹر سمجھا جاتا ہے، نے چپپیوا آپریٹنگ سسٹم چلایا، جسے پھر سی ڈی سی 6000 سیریز کے مختلف کمپیوٹرز پر تعینات کیا گیا۔ چپیوا ایک سادہ کام پر قابو پانے والا نظام تھا جو پہلے کے سی ڈی سی 3000 سے ماخوذ تھا، لیکن اس نے بعد کے کرونوس اور اسکوپ سسٹم کو متاثر کیا۔ پہلا کری-1 لاس الاموس لیب کو بغیر کسی آپریٹنگ سسٹم، یا کسی دوسرے سافٹ ویئر کے پہنچایا گیا تھا۔ لاس الاموس نے اس کے لیے ایپلیکیشن سافٹ ویئر اور آپریٹنگ سسٹم تیار کیا۔ کری 1 کے لیے اہم ٹائم شیئرنگ سسٹم، کری ٹائم شیئرنگ سسٹم (سی ٹی ایس ایس)، پھر لیورمور لیبز میں بیس سال پہلے سے سی ڈی سی 6600 آپریٹنگ سسٹم کے لیے لیورمور ٹائم شیئرنگ سسٹم (ایل ٹی ایس ایس) کی براہ راست نسل کے طور پر تیار کیا گیا تھا۔ سپر کمپیوٹرز کی ترقی میں، سافٹ ویئر کی بڑھتی ہوئی قیمتیں جلد ہی غالب ہو گئیں، جیسا کہ 1980 کی دہائی میں کری میں سافٹ ویئر کی ترقی کی لاگت ہارڈ ویئر کے لیے ان کی لاگت کے برابر ہونے کا ثبوت ہے۔ یہ رجحان جزوی طور پر ان ہاؤس کری آپریٹنگ سسٹم سے یونکس پر مبنی یو این آئی سی او ایس سسٹم میں منتقل ہونے کا ذمہ دار تھا۔ 1985 میں، کری-2 پہلا نظام تھا جو یو این آئی سی او ایس آپریٹنگ سسٹم کے ساتھ بھیجا گیا تھا۔ تقریبا اسی وقت، ای او ایس آپریٹنگ سسٹم کو ای ٹی اے سسٹمز نے اپنے ای ٹی اے 10 سپر کمپیوٹرز میں استعمال کے لیے تیار کیا تھا۔ کنٹرول ڈیٹا کارپوریشن کی پاسکل جیسی زبان سائبل میں لکھی گئی، ای او ایس نے سپر کمپیوٹرز کے لیے مستحکم آپریٹنگ سسٹم تیار کرنے میں استحکام کے مسائل کو اجاگر کیا اور بالآخر اسی مشین پر یونکس جیسا سسٹم پیش کیا گیا۔ ای ٹی اے سسٹم سافٹ ویئر تیار کرنے سے سیکھے گئے اسباق میں ایک نیا سپر کمپیوٹر آپریٹنگ سسٹم تیار کرنے سے وابستہ اعلی سطح کا خطرہ، اور سسٹم سافٹ ویئر لائبریریوں کی اپنی بڑی موجودہ بنیاد کے ساتھ یونکس کے استعمال کے فوائد شامل ہیں۔ 1990 کی دہائی کے وسط تک، پرانے آپریٹنگ سسٹمز میں موجودہ سرمایہ کاری کے باوجود، رجحان یونکس پر مبنی سسٹمز کے استعمال کی طرف تھا، جس نے متعدد پلیٹ فارمز پر سائنسی کمپیوٹنگ کے لیے انٹرایکٹو گرافیکل یوزر انٹرفیس (جی یو آئی) کے استعمال کو بھی آسان بنایا۔ کموڈٹی او ایس کی طرف بڑھنے کے مخالفین تھے، جنہوں نے لینکس کی ترقی کی تیز رفتار اور توجہ کو اپنانے کے خلاف ایک بڑی رکاوٹ قرار دیا۔ جیسا کہ ایک مصنف نے لکھا ہے کہ "لینکس ممکنہ طور پر آگے بڑھے گا، لیکن اب ہمارے پاس بڑے پیمانے کے نظام ہیں"۔ اس کے باوجود، اس رجحان نے رفتار حاصل کرنا جاری رکھا اور 2005 تک، عملی طور پر تمام سپر کمپیوٹرز نے کچھ یونکس جیسے او ایس کا استعمال کیا۔ یونکس کے ان متغیرات میں آئی بی ایم اے آئی ایکس، اوپن سورس لینکس سسٹم، اور دیگر موافقت جیسے کری سے یو این آئی سی او ایس شامل تھے۔ 20 ویں صدی کے آخر تک، لینکس کو سپر کمپیوٹنگ پائی کا سب سے زیادہ حصہ کمانڈ کرنے کا تخمینہ لگایا گیا تھا۔ جدید نقطہ نظر آئی بی ایم بلیو جین سپر کمپیوٹر کمپیوٹ نوڈس پر سی این کے آپریٹنگ سسٹم کا استعمال کرتا ہے، لیکن آئی/او نوڈس پر آئی/او نوڈ کرنل (آئی این کے) نامی ایک ترمیم شدہ لینکس پر مبنی دانا استعمال کرتا ہے۔ سی این کے ایک ہلکا پھلکا دانا ہے جو ہر نوڈ پر چلتا ہے اور اس نوڈ پر ایک صارف کے لیے چلنے والی واحد ایپلی کیشن کو سپورٹ کرتا ہے۔ موثر آپریشن کی خاطر، سی این کے کے ڈیزائن کو سادہ اور کم سے کم رکھا گیا تھا، جس میں فزیکل میموری کو مستحکم طور پر نقشہ بنایا گیا تھا اور سی این کے کو نہ تو شیڈولنگ یا سیاق و سباق میں تبدیلی کی ضرورت تھی اور نہ ہی فراہم کی گئی تھی۔ سی این کے کمپیوٹ نوڈ پر فائل I/O کو بھی لاگو نہیں کرتا ہے، لیکن اسے وقف شدہ I/O نوڈس میں بھیجتا ہے۔ تاہم، یہ دیکھتے ہوئے کہ بلیو جین پر ایک سے زیادہ کمپیوٹ نوڈس ایک واحد I/O نوڈ کا اشتراک کرتے ہیں، I/O نوڈ آپریٹنگ سسٹم کو ملٹی ٹاسکنگ کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے لینکس پر مبنی آپریٹنگ سسٹم کا انتخاب ہوتا ہے۔ جبکہ روایتی ملٹی یوزر کمپیوٹر سسٹمز اور ابتدائی سپر کمپیوٹرز میں، جاب شیڈولنگ درحقیقت پروسیسنگ اور پردیی وسائل کے لیے ٹاسک شیڈولنگ کا مسئلہ تھا، ایک بڑے پیمانے پر متوازی نظام میں، جاب مینجمنٹ سسٹم کو کمپیوٹیشنل اور مواصلاتی وسائل دونوں کی تقسیم کا انتظام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ سپر کمپیوٹر کی مختلف ترتیبات میں ٹاسک شیڈولنگ اور آپریٹنگ سسٹم کو ٹیون کرنا ضروری ہے۔ ایک عام متوازی ملازمت کے شیڈولر کے پاس ایک ماسٹر شیڈولر ہوتا ہے جو کچھ غلام شیڈولرز کو متوازی ملازمتوں کو شروع کرنے، نگرانی کرنے اور کنٹرول کرنے کی ہدایت دیتا ہے، اور وقتا فوقتا ان سے ملازمت کی پیشرفت کی صورتحال کے بارے میں رپورٹیں وصول کرتا ہے۔ کچھ، لیکن تمام سپر کمپیوٹر شیڈولر کام پر عمل درآمد کے مقام کو برقرار رکھنے کی کوشش کرتے ہیں۔ کری ایکس ٹی 3 اور کری ایکس ٹی 4 سسٹمز پر استعمال ہونے والا پی بی ایس پرو شیڈولر اپنے تین جہتی ٹورس انٹر کنیکٹ پر لوکیٹی کو بہتر بنانے کی کوشش نہیں کرتا، بلکہ صرف پہلے دستیاب پروسیسر کا استعمال کرتا ہے۔ دوسری طرف، بلیو جین سپر کمپیوٹرز پر آئی بی ایم کے شیڈولر کا مقصد 8x8x8 نوڈ گروپ کے ایک یا زیادہ مڈپلین کو ایک ہی ایپلی کیشن سے ٹاسک تفویض کرکے لوکیٹی کا استحصال کرنا اور نیٹ ورک کے تنازعہ کو کم کرنا ہے۔ سلرم ورک لوڈ مینیجر شیڈولر ایک بہترین فٹ الگورتھم کا استعمال کرتا ہے، اور ٹاسک اسائنمنٹس کے لوکیٹی کو بہتر بنانے کے لیے ہلبرٹ وکر شیڈولنگ انجام دیتا ہے۔ کئی جدید سپر کمپیوٹرز جیسے کہ تیانھے-2 سلورم کا استعمال کرتے ہیں، جو پورے نظام میں وسائل کے لیے تنازعہ کو حل کرتے ہیں۔ سلرم اوپن سورس، لینکس پر مبنی، بہت توسیع پذیر ہے، اور فی گھنٹہ 100,000 سے زیادہ ملازمتوں کے مستقل تھرو پٹ کے ساتھ کمپیوٹر کلسٹر میں ہزاروں نوڈس کا انتظام کر سکتا ہے۔ تقسیم شدہ آپریٹنگ سسٹم سپر کمپیوٹر فن تعمیر بھی دیکھیں سپر کمپیوٹر آپریٹنگ سسٹم کے استعمال کا حصہ حوالہ جات آپریٹنگ سسٹم سپر کمپیوٹر آپریٹنگ سسٹم