Przejście CERN na Debiana 13
CERN od dłuższego czasu korzystał z systemu Linux, w szczególności z Red Hat Enterprise Linux. Jednak w wyniku nowych wymagań, część maszyn sterujących akceleratorami w CERN-ie nie będzie mogła zaktualizować do nowszych wersji systemu. Aby uniknąć kosztownej wymiany działającej elektroniki, laboratorium zdecydowało się na migrację do Debiana 13, który nie podnosi wymagań komputerów ponad ich aktualne możliwości.
Ogłoszenie migracji
Kwestia migracji była znana już wcześniej, jednak szczegóły zostały doprecyzowane niedawno, kiedy to Federico Vaga i Nikos Tsipinakis, inżynierowie CERN-u, ogłosili proces migracji podczas MiniDebConf w Winterthur. Zmiana dotyczy komputerów, które komunikują się bezpośrednio z elektroniką kompleksu akceleratorów. System operacyjny musi oczywiście współpracować z urządzeniami zaprojektowanymi na potrzeby tego laboratorium. Debian, jako sformalizowany projekt, potwierdził plan uruchomienia Debiana 13 na tej grupie maszyn do końca 2026 roku. RHEL i AlmaLinux będą jednak kontynuowane w pozostałych zastosowaniach.
RHEL 9 i 10 a wymagania procesorowe
Red Hat Enterprise Linux 9 oraz CentOS Stream 9 wskazują x86-64-v2 jako minimalne wymaganie. Oznacza to, że określony zestaw możliwości procesora, w tym instrukcje przetwarzania danych, nie jest dostępny w starszych układach. Generalnie, kompilator posiada możliwości, które pozwalają na tworzenie programów, które zakładają obecność tych instrukcji. Niemniej jednak, procesor, który ich nie obsługuje, nie będzie w stanie prawidłowo wykonać takiego kodu, nawet jeśli jego ogólna wydajność wystarcza do dotychczasowych zadań. W przypadku RHEL 10 producent podniósł wymagania do x86-64-v3, co wyklucza znaczną liczbę starszych konstrukcji.
CERN szacował kilka lat temu, że wymogi stawiane przez RHEL 9 wykluczają około 47% ocenianych komputerów sterujących. Wymagania RHEL 10 eliminowałyby kolejne 17%, obejmując także procesory Intela z rodziny Ivy Bridge. Ostateczną barierą są zestawy instrukcji, co czyni rok produkcji komputera mniej istotnym. Z kolei Debian 13 zachowuje szerszą kompatybilność ze starszymi procesorami x86-64, nie wykluczając używanych maszyn, a jednocześnie wprowadza niezbędne usprawnienia, w tym w zakresie zabezpieczeń.
Wymiana komputerów – katastrofa organizacyjna
Akceptacja kosztów związanych z podniesionymi wymaganiami z pewnością wpłynęłaby nie tylko na komputery, ale także na elektronikę używaną w CERN-ie. Zespół rozważał przejście na CentOS Stream, aby maksymalnie wykorzystać istniejącą infrastrukturę i usługi. Niestety maszyna sterująca aparatami CERN-u stanowi część większego systemu, który obejmuje niestandardowe płytki drukowane, unikalne połączenia oraz, co najważniejsze, oprogramowanie. Wymiana sprzętu pociągnęłaby konieczność weryfikacji zgodności całego zestawu z urządzeniami, którymi zarządza. Laboratorium korzysta z własnych sterowników w jądrze, które umożliwiają komunikację z nietypową elektroniką. Zmiana systemu operacyjnego to jedno; wymagałaby także opracowania odpowiednich mechanizmów uruchamiania i obrazów systemu oraz weryfikacji działania programów sterujących maszynami. Byłaby to tzw. „głupia robota” — niepotrzebna na tym etapie, żmudna i zdecydowanie kosztowna.
Analiza kosztów wymiany
Dokonano analizy kosztów. Pozostanie w ekosystemie Red Hat wiązałoby się z koniecznością wygospodarowania budżetu na sumę około 5,4 miliona franków szwajcarskich. Analiza uwzględniała przeprojektowanie około 11 płytek drukowanych, zatrudnienie sześciu specjalistów oraz reorganizację i ponowne okablowanie szaf.
Debian 13 – wymagana praca
Zachowanie zgodności z procesorem stanowi jeden z elementów rozwiązania problemów. CERN wymaga powtarzalnego procesu budowania pakietów oraz publikowania ich w repozytoriach dostępnych dla maszyn. Debian dysponuje odpowiednimi narzędziami, ale według inżynierów są one zbyt wyspecjalizowane, aby efektywnie obsłużyć unikalne środowisko laboratorium. Problematyczne jest również zarządzanie wieloma wersjami tego samego pakietu, które są niezbędne do utrzymania różnych konfiguracji urządzeń.
Czytaj również: To może być oficjalnie „rok Linuxa”. Wcale mnie to nie dziwi.
Zespół już ocenił Debusine, narzędzie, które nie spełniło wszystkich wymagań wdrożenia. Inżynierowie opracowali zatem rozszerzenie systemu Koji, które dodaje obsługę pakietów Debiana i pozwala wykorzystać istniejącą infrastrukturę CERN-u. Wiadomo, że wewnątrz najważniejszego laboratorium na świecie działa już wiele komputerów pod kontrolą Debiana. Migracja ponad 2200 maszyn pozostaje celem na koniec 2026 roku. Po tej dacie starsza elektronika będzie mogła nadal funkcjonować pod kontrolą aktualnego systemu, bez konieczności stosowania skomplikowanych obejść lub ponoszenia niebotycznych kosztów.
Jak widać, nawet w świecie Linuksa mogą występować sytuacje podobne do tych, które miały miejsce w Microsofcie i Windows. „Jedenastka” wykluczyła z możliwości aktualizacji ogromną liczbę maszyn konsumenckich i firmowych, z uwagi na sztywne kryteria dotyczące generacji procesorów, które system obsłuży, a także wymóg obecności mechanizmu TPM 2.0. Osiągnięcia modderów oraz power-userów pokazują, że Windows 11 funkcjonuje prawidłowo nawet na niewspieranych procesorach, a w szczególności na tych zbliżonych do 8. generacji układów Intela.