個人超級電腦

這篇文章是回答一位用戶的問題。

問：站長，我是一個在讀研究生，正在學習分散式計算、高性能集群計算方面的知識，Laxcus分散式操作系統也是我的學習模板之一，但是我發現，無論是編程開發還是使用操作，Laxcus和Slurm、HTCondor都非常不一樣，請問站長，Laxcus的產品定位是什麼，我應該怎麼理解Laxcus分散式操作系統？

答：你這個問題很大！以前大家都在問各種技術，現在有人開始探討Laxcus分散式操作系統背後的產品設計和理念了，是不是我們的問答欄目升級了^_^？那我就來試著答一下。
先說產品定位。Laxcus分散式操作系統的目標，就是通過硬體的電腦集群和軟體的分散式技術，把原來高高在上的超級電腦投送到個人用戶手上，打造一臺每個人都會用，每個人都用戶得起的“個人超級電腦”，換句話說，這就是一個“個人超算”,或者說是“桌面起算”。
這麼說是有它的理由的。這十年裡，隨著雲計算產業的掘起，原來大規模、超大規模存儲計算的硬體環境，已經從大型機、高性能伺服器、超級電腦，切換到雲服務平臺和PC伺服器上面。Laxcus分散式操作系統順應了這股潮流，通過新的網路通信技術和軟體技術，把低端硬體設備連接起來，再結合虛擬化技術、冗餘容錯等手段，將大規模、超大規模的存儲計算成本，降到白菜價價格。
另外在ICT應用市場，也有幾個明顯的變化：1. 應用業務向雲端遷移已經是大勢所趨。2. 用戶對存算一體的需求越來越大，越來越複雜,同時對降本增效的要求越來越高；3.這些業務，越來越需要大量電腦聯機處理，這些原來屬於企業級業務，但是實際上隨著各種“智慧型”業務向個體場景遷移延伸，也為“個人超算”提供了大量市場機會。所以Laxcus分散式操作系統也在藉著這股東風，深度嵌入這個新興市場。
現在“個人超算”這個市場環境，有點象上世紀70年代的PC革命，當年的喬布斯，就是看到了個人電腦市場的巨大潛力，通過重新設計的硬體和軟體，把電腦從高不可攀的地位拉下來，讓每個人對電腦用得起、用得上，大家對電腦不再仰望。這樣的市場一旦出現，產業生態也就會隨之跟上建立起來。目前的“個人超算”市場，其實也適用這個道理。
所以說，我們把Laxcus分散式操作系統打造成一臺“個人超算”，是有它的緣由和背景的。Laxcus的目標和PC革命一樣，讓每個人對超級電腦不再“高山仰止”，使每個人面對超級電腦時，都能用得起、用得上。
再來說軟體。
Laxcus分散式操作系統的本質仍然是軟體，只不過它是能夠運行應用軟體的基礎軟體。
在這一點上，Laxcus分散式操作系統和Windows、Linux是一樣的，都是應用軟體的運行平臺。所不一樣的是，在Laxcus是一個多機操作系統，同時管理很多台電腦。這個平臺上，運行的都是分散式應用軟體，而Windows、Linux是單機操作系統，只能管理一臺電腦，上面的軟體是單機應用軟體，只能在一臺電腦上運行。
由於Laxcus本身的分散式特點和支持能力，在Laxcus上運行的應用軟體，應用軟體的並行處理規模、算力消耗、數據處理效率，要比單機操作系統上的應用軟體大得多，而且隨著電腦節點數量增加，處理能力也是呈指數級放大的。

Laxcus分散式應用軟體，鏈接了終端、邊緣端、雲端，多端協同，驅動數據、算力、機器演算法，處理大規模、超大規模存儲計算工作。

這是Laxcus做為多機操作系統，和Windows、Linux這些單機操作系統最大的區別。
咱們再來說說你提到的Slurm、HTCondor。
Slurm本質是一個並行任務調度器，所做工作是調配並行運行的應用軟體。編寫接受Slurm調度的應用軟體，需要使用它的MPI。這個開發工作其實是比較複雜的，需要非常熟悉Slurm和MPI開發者才能掌握，你做為學習者，感觸肯定比我深。另外在Slurm上運行應用軟體，也需要專業人士來操作，普通人很難做到這一點。
而Laxcus就不一樣了，它做一個分散式操作系統，有自己完整的技術功能體繫結構，也包括圖形操作界面、字元操作界面。對開發者來說，編程基礎是DSDK（分散式軟體工具包），使用DSDK的編程難度要比MPI容易很多。很多的基礎功能，比如網路通信、業務流、工作流的調度分配，都是由系統來完成。編程體驗方面，用DSDK開發更接近於編程單機應用軟體。開發者只需要根據DSDK，將應用業務嵌入編程介面，在配置腳本中指定分派工作流程，開發工作就基本完成。大大節省的開發時間提高了開發效率。在使用操作方面，因為有圖形桌面的存在，Laxcus分散式應用軟體也都是圖形化界面，任何用過Windows的用戶都不會陌生，所以使用難度也降低了一個等級。
如果將二者對比，可以這樣說，Slurm提供的並行任務調度器功能，在Laxcus分散式操作系統的Call節點上有相應的實現。而Laxcus包含的很多技術和功能，Slurm是不具備的。HTCondor也是類似的情況。
所以無論從哪個方面來說，Laxcus和Slurm、HTCondor都不是一個維度的產品。
最後咱們從使用角度，來說說Laxcus分散式操作系統，為什麼是一臺“個人超算”。
請看下麵這兩張圖片，分別是Laxcus分散式操作系統的拓撲結構和Laxcus圖形桌面。在Laxcus拓撲環境里，圖形桌面屬於前端，位於Front節點，而Front節點後面，有一整個電腦集群來支撐它的運行。這個電腦集群規模是彈性變化的，可以從幾台電腦，到幾十萬、上百萬台電腦。它能夠輸出的龐大算力，是Windows、Linux這些單機操作系統無法比擬的，這也是Laxcus做為多機操作系統的巨大優勢所在。它能夠瞬間完成很多Windows、Linux無法完成的存儲計算工作，起碼是Windows、Linux短時間不能完成的工作。

Laxcus分散式操作系統拓撲結構

Laxcus分散式操作系統圖形桌面

用戶進入Laxcus電腦集群的流程是這樣：首先需要啟動桌面進行登錄，輸入參數登錄成功後，Laxcus分散式操作系統中的後端的電腦集群，為登錄用戶分配一個虛擬的電腦集群。虛擬電腦集群的本質就是從物理電腦集群環境里，分出一段空間，獨享給登錄者使用。虛擬電腦集群，在用戶登錄時分配，用戶註銷退出後釋放。這個釋放回收的虛擬電腦集群，會進入Laxcus分散式操作系統的運行隊列，留待分配給下一個登錄者使用。從而實現了最大化復用電腦集群資源，讓儘可能多的人接觸使用到超級電腦，同時降低使用成本的目的。做為操作系統，Laxcus分散式操作系統的這個特點，是Windows、Linux不具備的。
下麵再演示一下Laxcus分散式應用軟體是如何運行的。因為圖形界面把一些功能隱去了，為了更好理解，咱們通過字元界面和命令行，再結合Laxcus拓撲結構圖，來解釋分散式應用軟體運行過程。
首先我們需要在字元界面的分散式終端上啟動應用軟體，命令是“RUN DAPP”，在命令後面，是一個分散式應用軟體的組件名稱，本次顯示分散式排序，輸入“BENCHMARK.SORT”這個名稱。
然後是輸入參數，包括生成數據的節點數量，排序數據的節點數量，排序數據容量、升序/降序的選擇，是不是使用GPU參與排序。這些參數輸入完成後，圖形桌面通過系統底層的DSDK介面和網路，以RPC方式投遞給Laxcus集群的Call節點，Call節點將為它分配資源，整個過程類似Slurm上的處理，只不過這些工作對用戶完全透明。
這個分散式處理工作的具體執行是：Data節點的From階段產生排序數據，經過重組後，分配到Work節點的To階段執行。Work節點在Laxcus分散式操作系統里，是專門用來執行計算工作的節點，而Data節點則是用來存儲數據的節點。它們的分散式排序工作，由Call節點進行協調，Work節點的To階段工作支持迭代處理，直到最後把排序計算工作處理完畢，再由Call節點把結果反饋到Front節點的圖形桌面，顯示在屏幕上面。一個分散式計算工作正式完成。

一個Laxcus簡單的分散式應用軟體，涉及分散式調度、分散式存儲、分散式計算等分散式領域所有基礎工作

Laxcus分散式操作系統整個的計算工作，因為基礎硬體成本、電腦集群資源復用、運維成本、軟體開發成本、用戶學習成本，結合起來的綜合成本，相比專業的超級電腦、HPC、Slurm、HTCondor等硬軟體的組合，它的成本更低。而用戶的操作體驗，也比它們更容易更簡單，更方便普通用戶的操作使用。
以上就是對Laxcus分散式操作系統的產品、設計、技術、功能等問題的解答，不知道是不是滿意？
其實還有一點隱情，目前我們國家在ICT領域被處處卡脖子，從CPU、FP加速卡，到光刻機、晶圓、EDA軟體無一例處，如果我們從基礎軟體領域發力，通過組合低性能硬體設備，獲得高擴展能力，解決基礎算力問題，那麼最終目標的各種高性能計算問題，大規模、超大規模存儲計算工作也就迎刃而解了。這也是Laxcus分散式操作系統堅持持續研發的另一個主要動力，而且我們也已經做到了，得到了市場的充分驗證。

Laxcus是一個開源、容錯、高擴展、多人共用、多機協同分佈運行的操作系統，支持百萬級節點規模的電腦集群、億級用戶線上。通過分散式應用軟體，處理大規模、超大規模的存儲和計算工作。