Viernes, Octubre 20, 2017

¿Por qué casi todos los superordenadores del mundo usan Linux?

Sí, todos tenemos ganas de que salgan los nuevos procesadores Kaby Lake de Intel, cuyos máximos exponentes serán el i7-7700K y el i5-7600K. Ambos procesadores supondrán mejoras en consumo y rendimiento con respecto a los procesadores actuales basados en la arquitectura Skylake. Un ordenador con uno de estos nuevos procesadores y una NVIDIA GTX 1080 alcanzaría, sumando la capacidad de procesamiento, 10 teraflops.

125 petaflops: el superordenador más potente del mundo

Esos 10 teraflops son 12.500 veces menos operaciones de coma flotante por segundo (o flops, utilizados para medir el rendimiento de un ordenador o un componente en cálculos de precisión simple) que el ordenador más potente del mundo en la actualidad, que tiene 125 petaflops (125.000 teraflops) de procesamiento.

Este superordenador es conocido como Piz Daint, y se encuentra en Lugano, Suiza. Este superordenador está formado a su vez por otros ordenadores con procesadores Intel y tarjetas gráficas NVIDIA. Actualmente utiliza procesadores Intel Xeon E5-v3, pero se actualizará para soportar los v5 basados en Skylake.

El Piz Daint está formado por ordenadores Cray XC. Hasta ahora tenía la versión XC30, y ahora utiliza el Cray XC50, con el que podría llegar a alcanzar los 500 petaflops. Con los 125 petaflops que ha pasado a tener ahora, el Piz Daint se convierte en el superordenador más rápido del mundo junto con el Sunway TaihuLight de China.

Además de los mejores procesadores, estos superordenadores cuentan con redes de fibra óptica que permiten comunicar rápidamente la información entre todos los ordenadores, de tal manera que actúen como uno en conjunto. Además, los ordenadores Cray XC50 soportarán SSD, que están poco a poco reemplazando a los discos duros como sistemas de almacenamiento para servidores y superordenadores, debido a su menor tamaño, consumo y velocidad.

Aplicaciones de los superordenadores

Estos superordenadores se utilizan para hacer grandes y complejos cálculos. Son muchas las empresas que contratan a las que se encargan de gestionar los superordenadores para realizar cálculos y simulaciones complejas, entre las que se encuentran:

 

  • Tiempo y clima. Predecir el tiempo es una tarea muy compleja, y requiere de muchos cálculos. La mejora en la precisión de las previsiones en los últimos años está relacionada con el aumento de potencia en los ordenadores, que pueden dividir el planeta en cuadrantes menores, y así predecir con más exactitud los cambios. También se analizan cambios climatológicos, como el calentamiento global, analizando los cambios de temperatura en diferentes partes del mundo.
  • Industria. Sin los superordenadores, las industrias naval, aeronáutica y automovilística no habrían avanzado tan rápido. Gracias a los superordenadores, se puede estimar el desgaste que van a tener las piezas de los medios de transporte, así como simulaciones para ver cual es la más eficiente, como puede ser un ala de un avión o el chasis de un coche.
  • Medicina. Gracias a los superordenadores, se pueden desarrollar nuevos fármacos y estimar qué efectos puede tener su aplicación en el cuerpo humano. También se utilizan para investigar nuevos tratamientos de cáncer. En definitiva, cualquier simulación o ensayo médico que requiera un complejo cálculo matemático requiere de un superordenador si se quiere obtener un resultado en un espacio aceptable de tiempo.

El 99,6% de los superordenadores del mundo utiliza Linux

Los superordenadores son cada vez más rápidos. En la lista de los 500 más potentes, son ya 117 los que han superado el petaflop, mientras que hace un año eran sólo 81. El ordenador menos potente en el puesto 500 el año pasado tenía 206,3 teraflops, frente a los 349,3 teraflops del último de la lista publicada este mes de noviembre.

superordenador-cableado-fibra-optica

En total, son 498 superordenadores los que utilizan Linux, frente a sólo dos superordenadores chinos que utilizan IBM AIX, que es una variante de Unix. Este sistema desaparecerá el año que viene, ya que los nuevos ordenadores situados en el puesto 500 tendrán unos 500 teraflops de rendimiento, dejando atrás los 434,8 de los ordenadores con IBM AIX. En 2003, el 96% de los superordenadores usaban Unix, frente al 0.04% actual. ¿Por qué ocurre esto? Hay muchas razones.

  1. Sistema operativo libre. Linux es open source, por lo que es 100% personalizable a cualquier nivel. Además, esto permite que, si se encuentra algún fallo de seguridad o algo que pueda mejorar el rendimiento, la solución se puede aplicar de inmediato, frente a un sistema operativo propietario como Windows o el propio AIX (propietario de IBM) en el que hay que esperar a que la compañía lance un parche de seguridad para el fallo.
  2. Menor consumo de recursos. Al ser totalmente personalizable, se puede elegir ejecutar las aplicaciones más vitales para disminuir el consumo de recursos. Windows, por ejemplo, tiene programas funcionando en segundo plano que perjudicarían el rendimiento a escala de un superordenador. Además, en Linux no hace falta tener un antivirus vigilando la seguridad del sistema, y las tareas se pueden automatizar de manera más sencilla.
  3. Modularidad de Linux. Este es uno de los factores más importantes. Un sistema cerrado impide la personalización para adaptarlo a los recursos que quieres utilizar del ordenador, mientras que Linux es totalmente abierto y se pueden añadir los módulos sin afectar al resto del sistema operativo. Gracias a este diseño modular, se pueden optimizar mejor los recursos y reducir el consumo energético.
  4. Kernel genérico: El código fuente del kernel puede escribirse para superordenadores o para dispositivos móviles. Es decir, puede ocupar entre 2 MB o 2 TB; todo depende del esfuerzo que se le aplique.
  5. Escalabilidad. Este es, probablemente, el factor más importante. La adaptabilidad es la capacidad que tiene el sistema para adaptarse a cargas mayores. Gracias a esto, se puede medir fácilmente la eficiencia, el consumo, y el rendimiento del ordenador. Añadir un ordenador nuevo a la red permite que la capacidad de procesamiento sea escalable.
  6. Precio. Utilizar Linux cuesta lo que dediques a modificar el sistema a tu gusto, ya que su licencia es gratis, además de ser más seguro. Utilizar Windows o AIX supondría pagar muchas tener que pagar también muchas licencias.
  7. No hace falta reiniciar. Tener encendido un superordenador esperando a que se reinicie podría llevar horas. Si tenemos en cuenta que un superordenador puede llegar a consumir 15.000 kWh, es una pérdida de dinero porque no se está utilizando ese ordenador para calcular nada. Con Linux, las actualizaciones se aplican de tal manera que no hace falta reiniciar el sistema gracias a su diseño modular. Si un ordenador está actualizándose o necesita ser reiniciado, el resto pueden seguir funcionando sin problemas gracias a la escalabilidad.

El superordenador más potente de España

En nuestro país también tenemos superordenadores, y el máximo exponente de esta categoría es el MareNostrum. Este ordenador se sitúa en la actualidad en 129º puesto a nivel mundial, siendo el más potente de España y uno de los mejores a nivel europeo. Su capacidad de procesamiento máxima teórica en función de la frecuencia de sus procesadores supera el petaflop, mientras que a efectos prácticos ésta capacidad se sitúa en los 925 teraflops.

Este ordenador se encuentra en Barcelona y fue instalado en 2004, año desde el cual ha ido recibiendo actualizaciones a nivel de hardware. Utiliza, como no podía ser de otra manera, SUSE, una de las distribuciones de Linux más populares. Utiliza procesadores Intel Xeon E5 2670, y está construido en una antigua capilla en la Universidad Politécnica de Cataluña.

 

Fuente: adslzone

 

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