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Di, 16. März 2004, 00:11

Linux auf 256 Prozessoren

SGI hat es geschafft, einen Altix-Rechner mit 256 Prozessoren mit einem einzelnen Linux-Kernel zu betreiben.

Viele Prozessoren unter einem Kernel zu betreiben stellt einen fundamentalen Unterschied zu einem Cluster aus ebenso vielen Rechnern dar. In letzterem sind alle Kernel unabhängig voneinander. Prozesse können normalerweise nicht zwischen verschiedenen Prozessoren wechseln. Auch wird kein gemeinsamer Speicher verwendet.

In Multiprozessor (MP)-Systemen dagegen bedient ein Kernel mehrere Prozessoren, die sich den verfügbaren Speicher teilen. Jeder Prozessor kann im Prinzip jeden Prozeß ausführen, sofern man nicht einen Prozeß fest an einen Prozessor bindet. Kann jeder Prozessor auf den ganzen Speicher mit der gleichen Geschwindigkeit zugreifen, spricht man von symmetrischen Multiprozessorsystemen (SMP). Solche Systeme unterstützt Linux seit 1996 mit der Freigabe von Kernel 2.0. Für das Gegenteil von SMP hat sich die Bezeichnung NUMA (Non-uniform memory access) eingebürgert. Hier kann ebenfalls jeder Prozessor auf den gesamten Speicher zugreifen, doch ist ein Teil des Speichers »nahe« bei einem bestimmten Prozessor untergebracht, auf den er schnell zugreifen kann, während der größere Teil längere Zugriffszeiten besitzt. SGI Altix ist solch ein NUMA-System.

Je mehr Prozessoren unter einem Kernel laufen, desto mehr Engpässe gibt es beim Zugriff auf Kernel-interne Datenstrukturen, die immer nur ein Prozessor zugleich bearbeiten kann. Durch geeignete Sperren und geschickte Anordnung der Datenstrukturen läßt sich dieses Problem verringern. Während Kernel 2.0 nur zwei Prozessoren passabel unterstützte, waren in Kernel 2.2 zwei Prozessoren gut zu betreiben und vier noch annehmbar. In Kernel 2.4 wurde diese Zahl wieder verdoppelt und Kernel 2.6 scheint jedes Limit zu sprengen. SGI konnte diese Zahl auf 256 Prozessoren erhöhen, die in Altix-Rechnern eingesetzt werden, die typischerweise einige Terabyte an Hauptspeicher haben. Bis zum Jahresende will SGI die Zahl der Prozessoren gar auf 512 steigern. Eingesetzt werden Itanium 2-Prozessoren von Intel mit 1,5 GHz.

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