Etikettenschwindel? Fragmentierung statt Einheitlichkeit, bumpy statt seamless Linux von Edge bis Core

Von Anna Kobylinska und Filipe Martins*

Prinzipiell wollen Unternehmen ihre IT vereinheitlichen. „Mal eben ein Linux 'drauf werfen“ und fertig. Warum gelingt das denn nicht? Ist „(ein) Linux auf allen Devices“ bloß Etikettenschwindel?Gleich und Gleich gesellt sich gerne; so hat sich auch Linux von Core bis Edge in den 30 Jahren seines Bestehens scheinbar auf die ganze Unternehmens-IT und -OT ausgeweitet. Einfacher wurde der Betrieb dadurch aber nicht.

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Auf dem Etikett steht 'Linux' (von Edge bis Hyperscale-Cloud), was den Eindruck von 'aus einem Guss' und 'nahtloser Integration' vermittelt. Tatsächlich gibt es aber ganz viele Linux-Sternchen, die oftmals nicht viel miteinander zu tun haben.
Auf dem Etikett steht 'Linux' (von Edge bis Hyperscale-Cloud), was den Eindruck von 'aus einem Guss' und 'nahtloser Integration' vermittelt. Tatsächlich gibt es aber ganz viele Linux-Sternchen, die oftmals nicht viel miteinander zu tun haben.
(Bild: Pexels auf Pixabay)

Unternehmen wollen jetzt die Komplexität senken (siehe: „Uptime Institute zum Status der Datacenter-Branche: Flexibler, größer, verteilter - Rechenzentren unter Druck“). Der Grundgedanke: Ein einziges, ohnehin schon allgegenwärtiges OS (sprich: Linux) könnte doch jede Bereitstellung von Edge bis Core abdecken. „'Mal eben ein Linux drauf werfen“ und fertig. Wunschdenken?

Persönlichkeitsspaltung

Linux schlägt sich tapfer, ob im Kernrechenzentrum, an der Edge oder im High Performance Computing ( HPC). Einziges Problem: Linux ist nicht gleich Linux. Soweit das Auge reicht, ist die Linux-Landschaft fast schon hoffnungslos fragmentiert. Distributionen, Flavors, Editionen, Builds, Versionsnummern...

Ist „Linux auf allen Devices“ bloß ein Etikettenschwindel?

Im Unternehmensumfeld spielt sich die Musik hauptsächlich in drei Ökosystemen ab: Red Hat, Suse und Ubuntu. Nicht nur unterscheiden sie sich diametral voneinander, sondern auch einzelne Distributionen dieser drei Familien wahren beharrlich ihren Eigencharakter. Selbst die verschiedenen Flavors einer Distribution sind je nach Zielanwendung auf unterschiedliche Leistungsmerkmale hin getrimmt, siehe „Fedora Project“ mit „Fedora Server“ für Rechenzentren und Clouds, „Fedora Workstation“ für Entwickler und „Fedora IoT“ für die Edge. Linux ist nicht gleich Linux.

Die kommerzielle Distribution „Red Hat Enterprise Linux“ (RHEL) von Red Hat wächst und gedeiht auf dem Mist von „CentOS Stream“, ihrem unmittelbaren Vorläufer, mit „Kreuzbestäubung“ aus der Fedora-Gemeinde.

Mit der Veröffentlichung von „RHEL 9 Beta“ Anfang November konnte die Linux-Gemeinde die inneren Werte des Systems auf die Probefahrt nehmen. RHEL 9 sei für „anspruchsvolle hybride Multi-Cloud-Implementierungen“ von Edge bis Core entwickelt worden. Sie unterstütze neben der x86_64-Architektur von Intel und AMD drei weitere: „aarch64“ von ARM sowie „IBM ppc64le“ und „s390x“. Die Beta-Version verwendet den Upstream-Linux-Kernel 5.14 (RHEL 8 setzt noch auf dem Kernel 4.18 auf).

Die Aufgabe des einstigen CentOS, nämlich die kostenbewussten Nachzügler unter Wahrung der RHEL-Kompatibilität möglichst überraschungsfrei bei der Stange zu halten, hat inzwischen „Rocky Linux“ übernommen, eine Distribution von Gregory Kurtzer, einem der Mitgründer des einstigen CentOS-Projektes (siehe: „Aus der Asche von CentOS: das HPC-Linux Rocky”).

Bei Suse

Die Suse-Familie splittet sich in zwei Reihen: „Suse Linux Enterprise“ (SLE) und „Suse“ für die Public Cloud.

Die Enterprise-Reihe adressiert unternehmenseigene Bereitstellungen vom Kern-Datacenter über das Office bis hin an die Edge. Sie umfasst neben dem Flaggschiff „Suse Linux Enterprise Server“ (SLES) unter anderem „SLE Real Time“ für latenzkritische Arbeitslasten, „SLE High Performance Computing“ für massive Parallelisierbarkeit und die leichtgewichtige, modulare Edition „SLE Micro“ für die Edge zur Gewährleistung der Unveränderlichkeit zur Laufzeit und reibungsloser administrativer Eingriffe (auch bekannt als: Zero Maintenance) bei der Bereitstellung von containerisierten Microservices für IoT.

Vier zusätzliche Varianten von SLES adressieren besondere Anforderungen unternehmenskritische SAP-Arbeitslasten sowie Bereitstellungen auf „Power“, ARM sowie „IBM Z“ und „Linux One“. Die gemeinsame Code-Basis dieser Systeme gewährleistet Konformität mit Zertifizierungen, darunter FIPS 140- 2, DISA SRG/STIG sowie die Integration mit CIS und anderen. (Zu der Strategie von Suse siehe: „Simplify, Modernize, Accelerate“).

Die beliebtesten Distributionen

Die Marktführerschaft als Anbieter „der beliebtesten Linux-Distribution“ möchte für sich Canonical, das Haus von Ubuntu Linux, verbuchen. Canonical verweist auf eine Online-Umfrage von Hackerearth vom vergangenen Jahr (2020) und eine aktuelle Erhebung von W3techs.com vom 22. November auf der Basis der Nutzung von Linux für die Bereitstellung von Web-Servern. Für die überwiegende Mehrheit von Linux-Entwicklern sei Ubuntu das System der Wahl.

Entwicklung der Anteile führender Linux-Distributionen im Nutzungsszenario Web-Server zwischen Januar 2010 und 22. November 2021
Entwicklung der Anteile führender Linux-Distributionen im Nutzungsszenario Web-Server zwischen Januar 2010 und 22. November 2021
(Bild: W3techs.com)

Red Hat feiert inzwischen die eigene Marktführerschaft als Anbieter der „weltweit führenden Linux-Plattform für Unternehmen“ (basierend auf Zahlen aus dem Jahr 2018).

Canonical bietet mit Ubuntu Server ein Betriebssystem für die Ausführung von Containern, Datenbanken, Analytics- und ML-Arbeitslasten sowie die Web-Entwicklung und -Bereitstellung. Das OS läuft unter anderem auf ARM (mit Unterstützung für zertifizierte 64-Bit-Prozessoren und dem „LDX“-Hypervisor), IBM Power und s390x (IBM Z und LinuxONE), in VMs, via manuelle Installation oder Cloud-Provisionierung. Eine separate, leichtgewichtige Distribution namens „Ubuntu Core“ ist für ein breites Spektrum von Edge-Endgeräten verfügbar.

Trotz – oder gerade wegen der beachtlichen Fragmentierung – hält der Vormarsch der quelloffenen Betriebssysteme in der Unternehmens-IT unaufhaltsam an. Jüngst macht Linux sogar als eine Plattform für die Microsoft-Dataenbank „SQL Server“ eine gute Figur, wohlgemerkt mit offiziellem Segen von Microsoft.

Erbsen (schneller) zählen: SQL Server auf Linux

In einer Umfrage von Unisphere Research, einer Sparte von Information Today, unter 306 Mitgliedern der Professional Association for SQL Server (PASS) gab jeder dritte der Teilnehmer an, an „eigenen Standorten“ mindestens eine Linux-Variante einzusetzen. Die Umfrage wurde Ende 2020 von Red Hat beauftragt. Natürlich waren die Bemühungen wohl kaum selbstlos. Als die beliebteste Distribution ging RHEL mit einem Anteil von 12 Prozent durch die Ziellinie.

Die Zusammenarbeit zwischen Red Hat und Microsoft geht mittlerweile ein halbes Jahrzehnt zurück. Sie trug Früchte unter anderem in Form von zahlreichen Verbesserungen des „XFS“-Dateisystems und des TCP/IP-Stacks in „RHEL 8 für SQL Server“.

Berührungsängste mit Linux hat man in Redmond schon länger nicht mehr. Die Mehrheit der „Azure“-Workloads läuft unter Linux. Dem hauseigenen „Windows“-Betriebssystem hat Microsoft ein Linux-Subsystem verliehen. Mit dem Windows-Subsystem für Linux können Unternehmen Linux-Distributionen ganz einfach auf Windows Server installieren und ausführen. Einen nicht unerheblichen Beitrag dazu hat die deutsche Paragon Software Group mit ihrem Code-Beitrag zu „NTFS3“ im Linux-Kernel 5.15 geleistet.

Linux für Microsoft-Anwendungen

Die Verbreitung von Linux als das OS der Wahl für SQL Server nimmt anscheinend sogar zu. Wenn es nach den Befragten der Umfrage von Unisphere Research geht, dürfte sich die Akzeptanz von Linux als SQL Server-Plattform im laufenden und im kommenden Jahr insgesamt mehr als verdreifachen. Mehr als zwei von drei der befragten IT-Fachleute würden unter den richtigen Umständen einen Wechsel zu Linux in Betracht ziehen.

Als eines der entscheidenden Beweggründe führt Red Hat die niedrigeren Transaktionskosten von Microsoft SQL Server auf RHEL 8.x ins Feld. Die effiziente Transaktionsverarbeitung wäre ohne Microsofts tatkräftige Unterstützung wohl kaum möglich gewesen.

Eine beiläufige Erkenntnis aus der Red-Hat-Studie lässt hinsichtlich Microsoft-Motivation tief blicken: Sechs von zehn Linux-Nutzern führen auch noch andere Datenbanken außer SQL Server aus.

In die Vollen auf Supercomputern

Mit einem Linux-Supercomputer namens „Voyager-EUS2“ konnte Microsoft gerade am 15. November als einzigem Neuzugang die Rangliste der 10 schnellsten Rechner der Welt erklettern.

Der neue Supercomputer von Microsoft liegt mit einer Benchmark-Leistung von 30,05 Petaflops pro Sekunde (Pflop/s) zwei Plätze hinter dem „Juwels Booster Module“ des Forschungszentrums Jülich, bekommt jedoch so viel Aufmerksamkeit, als ob man in Redmond das Rad neu erfunden hätte.

Linux ist in Supercomputer-Kreisen wahrlich kein Neuzugang. Seit November 2017 läuft auf jedem einzelnen der 500 schnellsten Supercomputern der Welt eben nur noch Linux. Und kaum eine dieser Implementierungen gleicht einer anderen.

Seit November 2017 läuft Linux auf jedem einzelnen der 500 schnellsten Supercomputer der Welt.
Seit November 2017 läuft Linux auf jedem einzelnen der 500 schnellsten Supercomputer der Welt.
(Bild: Top500.org)

Microsoft belegt auf dieser Liste selbst bereits insgesamt fünf Plätze.

Die Architektur von Voyager-EUS2 basiert auf einem 2,45 GHz schnellen „AMD Epyc“-Prozessor mit 48 Kernen, der mit einer „Nvidia A100“-GPU mit 80 Gigabyte (GB) Speicher zusammenarbeitet und für die Datenübertragung auf ein „Mellanox HDR Infiniband“ zurückgreift. Auf dieser Hardware läuft Ubuntu 18.04 von Canonical. (Die IBM-Tochter Red Hat ging diesmal leer aus.)

Die Top500-Liste der schnellsten Supercomputer der Welt führt weiterhin unangefochten der japanische Fujitsu „Fugaku“ mit einem erdrückenden Leistungsvorsprung vor der Nummer Zwei, dem IBM-Power-System „Summit“ an. Die 7,63 Millionen Rechenkerne von Fugaku bringen es im Linpack-Benchmark auf 442 Pflop/s (Summit macht gerade einmal 148,6) und im HPL-AI-Benchmark auf 2 Exaflops (siehe dazu auch den Bericht „Die Nr. 1 der Supercomputer. Von Petascale zu Exascale: Fujitsu Fugaku“).

Massiv parallelisierbar auf HPC-Clustern

Linux-Anbieter trimmen ihre Distributionen ja auch gerne für HPC. Die HPC-Edition von SLES ist als ein hoch skalierbares Betriebssystem für massiv paralleles Computing ausgelegt. Sie soll auf Modellierung, Simulation und fortschrittliche Analyseanwendungen wie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen hin optimiert sein.

Auch Red Hat hat eine RHEL-Edition für den Anwendungsfall HPC im Köcher, doch diese entzieht sich dem flüchtigen Blick des einen oder anderen IT-Verantwortlichen. Sie „blüht auf“ aus Standardkomponenten von RHEL-Server sowohl auf Head- als auch auf Compute-Nodes während der Standardinstallation, indem das System mit den passenden Entitlements abonniert wird. Um für HPC in Frage zu kommen, muss die Arbeitslast nicht-interaktiv und extern geplant sein, typischerweise mit strikter Zuweisung von Rechenressourcen.

Canonical strebt für HPC eine Cloud-native Erfahrung an und will mit „MAAS“-Werkzeugen für Bare-Metal-Provisionierung trumpfen.

Linux für die Edge und IoT

SUSE bietet mit SLE Micro ein eigenes OS für Edge-Anwendungen. Das System unterstützt x86-64 (Intel/AMD), AArch64 (ARM) sowie IBM Z und Linux One (s390x). Suse nutzt eine einheitliche Codebasis für alle Editionen der eigenen Distro.

Besucher wie Ikumi Tanaka, Watson IoT/Ecosystem Sales Manager bei IBM Japan, die dieses Bild des IBM Watson IoT Centers aufgenommen hat, können hier IoT hautnah erleben.
Besucher wie Ikumi Tanaka, Watson IoT/Ecosystem Sales Manager bei IBM Japan, die dieses Bild des IBM Watson IoT Centers aufgenommen hat, können hier IoT hautnah erleben.
(Bild: Ikumi Tanaka/IBM Japan)

Mit Ubuntu Core, dem leichtgewichtigen Ableger seiner Distribution, adressiert Canonical eingebettete Anwendungen auf IoT-Endpunkten. Ubuntu Core läuft unter anderem auf „Raspberry Pi“, „Qualcomm Snapdragon“, „Intel NUC“ und „Xilinx“.

Canonical nimmt für sich in Anspruch, auf allen unterstützten Plattformen und in allen Bereitstellungsmodellen eine einheitliche Nutzererfahrung erreicht zu haben. Doch eingebettete Lösungen unterliegen im Vergleich zum allgemeinen Computing weitaus strengeren Einschränkungen. Sie stellen auch höhere Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheit; sie haben eine geringere Ressourcenverfügbarkeit und einen Supportbedarf, der sich oft über fünf bis zehn Jahre erstreckt. Edge-Systeme im Allgemeinen müssen oft mit schwacher Hardware, beschränkter Energiezufuhr, geringem Fußabdruck und nur gelegentlicher Konnektivität auskommen.

Red Hat hat von der hauseigenen Linux-Distribution, RHEL, zwar keine leicht(er)gewichtigen IoT-Ableger, wohl aber eine ausgereifte Management-Plattform für die Implementierung und Verwaltung von Edge-Bereitstellungen beliebiger Endpunkte.

Unter der Haube von „Red Hat Openshift“.
Unter der Haube von „Red Hat Openshift“.
(Bild: Red Hat)

Das Edge-Portfolio von Red Hat setzt „Openshift“ und „Ansible“ auf einem abgespeckten RHEL-Unterbau auf. Es adressiert drei Szenarien: die Enterprise-Edge als eine Erweiterung des Kernrechenzentrums eines Unternehmens auf seine Filialstandorte mit Hilfe von Microservices, die Operations-Edge als eine echtzeitnahe Compute-Engine für IoT-Sensordaten und die Provider-Edge zum Aufbau von Datennetzen für Drittanbieter.

Mit der Übernahme von Rancher im Jahre 2020 hat auch Suse mittlerweile eine eigene Edge-fähige Kubernetes-Plattform der Enterprise-Klasse im Köcher, welche die begehrte Enterprise-Kundschaft ins Ökosystem der eigenen Linux-Distribution zieht.

Für die eigentlichen IoT-Endpunkte haben weder Red Hat noch Suse eine eigene Edition von Linux im Köcher. Doch mit Fedora IoT existiert ja zumindest eine quelloffene Linux-Distribution im Großfamilienverband von Red Hat.

* Das Autorenduo Anna Kobylinska und Filipe Pereia Martins arbeitet für McKinley Denali Inc (USA).

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