Debian 13 übernimmt mehr als 2.200 Steuerungssysteme am CERN

Das CERN stellt seine Industriecomputer und eingebetteten Systeme auf Debian 13 um; bis zum Jahresende sollen dabei über 2.200 Geräte umgestellt werden.
Eine Übersetzung von 🇬🇧 Linuxiac.com

Das CERN durchläuft derzeit eine umfassende Umstellung auf Linux, in deren Rahmen bis Ende 2026 mehr als 2.200 Industriecomputer und eingebettete Systeme in der gesamten Beschleunigerinfrastruktur mit Debian 13 „Trixie“ betrieben werden sollen.

Das Ausmaß ist beträchtlich. Auf der MiniDebConf Winterthur 2026 erklärten die CERN-Ingenieure Federico Vaga und Nikos Tsipinakis, dass sich die Steuerungsinfrastruktur der Beschleuniger über rund 43 Quadratkilometer erstreckt. Sie umfasst derzeit etwa 2.200 Computer, die mit rund 17.000 Geräten verbunden sind, und diese Zahl wächst weiter.

Wie zu erwarten, handelt es sich hierbei nicht um gewöhnliche Büro-Desktops oder Allzweckserver. Die Maschinen sind Teil der Infrastruktur, die den Beschleunigerkomplex des CERN betreibt; sie befinden sich in unmittelbarer Nähe der Anlagen und sind mit der Hardware in den gesamten Einrichtungen vernetzt.

Die Ankündigung von Debian bestätigt den Plan, alle über 2.200 Industrie- und eingebetteten Systeme bis Ende 2026 auf Debian 13 zu betreiben.

🎓 Dieser Schritt ist zudem das neueste Kapitel in der langen Linux-Geschichte des CERN. Die Beschleunigersysteme des CERN folgten zuvor über mehrere Generationen hinweg dem Red-Hat-Ökosystem – zunächst mit Scientific Linux neben Red Hat Enterprise Linux 5 und 6, später dann mit CentOS im Rahmen der RHEL-Generationen 7 und 8.

Die Neuausrichtung von CentOS und das vorzeitige Ende des traditionellen CentOS-Linux-Modells zwangen das Team für Beschleunigersteuerung am CERN jedoch dazu, zu überdenken, inwieweit es sich auf dieses Ökosystem stützen wollte.

Zunächst war weiterhin geplant, dabei zu bleiben. Das CERN zog CentOS Stream in Betracht, mit dem Ziel, CentOS Stream 9 zu validieren, so bald wie möglich auf Stream 10 umzusteigen und später möglicherweise Stream 11 einzuführen.

Gleichzeitig begann das Team, sich auf die Möglichkeit vorzubereiten, dass dieser Ansatz möglicherweise nicht mehr tragfähig sein würde. Ein Ziel war es, die Integrationsschicht des CERN distributionsunabhängig zu gestalten und ein zweites Betriebssystem als Ausweichlösung vorzubereiten. Diese Ausweichlösung war Debian.

Was letztendlich den Ausschlag für die Entscheidung zugunsten von Debian gab, war nicht einfach nur eine Präferenz zwischen verschiedenen Linux-Distributionen. Der Präsentation zufolge hätte die Beibehaltung des bestehenden Ansatzes erhebliche Hardware- und technische Probleme verursacht.

Eine Risikoanalyse im zweiten Quartal 2023 schätzte, dass die Fortsetzung des Red Hat Enterprise Linux-Wegs Kosten in Höhe von rund 5,4 Millionen CHF erfordern könnte. Etwa 11 Hardware-Platinen müssten neu entworfen werden, es wären mehr Elektronik- und Softwareingenieure sowie Techniker erforderlich, Racks müssten neu organisiert und neu verkabelt werden, und die meisten Systeme wären während der Inbetriebnahme betroffen.

Selbst unter der Annahme fehlerfreier Ersatzteile schätzte das CERN die Erfolgswahrscheinlichkeit optimistisch auf nur etwa 20 %.

Die Frist erschwerte die Situation zusätzlich. Die Beschleunigerinfrastruktur musste bis zum vierten Quartal 2026 einsatzbereit sein, was kaum Spielraum für eine kostspielige Neugestaltung der Hardware ließ.

Stattdessen entschied sich das CERN für eine Lösung, die Ingenieure als „Softwarelösung für ein Softwareproblem“ bezeichneten: Die Umstellung der Beschleunigercomputer auf Debian, anstatt große Teile der Hardware neu zu entwickeln, nur um die Kompatibilität mit Red Hat Enterprise Linux aufrechtzuerhalten.

Es gibt noch eine weitere ungewöhnliche Einschränkung. Das CERN kann Beschleunigercomputer nicht wie gewöhnliche Server behandeln, die nach Belieben aktualisiert werden können. Der Beschleunigerbetrieb folgt einem sorgfältig geplanten Zeitplan mit Betriebsphasen, technischen Unterbrechungen, Inbetriebnahmefenstern und langen Stillstandszeiten.

🎓 Das bedeutet, dass die Linux-Version in der Steuerungsinfrastruktur zum Zeitplan des Beschleunigers passen muss. Das Team betonte die Notwendigkeit, die richtige Debian-Version auszuwählen, um zu vermeiden, dass ein „laufender Teilchenbeschleuniger im laufenden Betrieb gepatcht“ werden muss.

Die Migration geht zudem über die bloße Installation von Debian auf bestehenden Rechnern hinaus. Das CERN hat Teile der unterstützenden Infrastruktur neu gestaltet, darunter die Art und Weise, wie Betriebssystemkomponenten verteilt werden und wie Front-End-Computer hochfahren.

Auch Gerätetreiber waren Teil dieser Arbeit. Das CERN hat die Integration seiner speziellen Hardwaretreiber in Linux neu überdacht, anstatt sich zu sehr auf distributionsspezifische Annahmen zu verlassen – ein wichtiger Aspekt für Maschinen, die mit maßgeschneiderter Beschleunigerelektronik verbunden sind.

Auch wenn „2.200 Computer, die auf Debian umgestellt werden“ auf den ersten Blick wie eine recht konventionelle Linux-Migration klingen mag, macht die Umgebung dieses Projekt doch zu etwas ganz Besonderem. Diese Systeme sind über die Beschleunigeranlagen des CERN verteilt, mit Zehntausenden von Geräten verbunden und werden in einer Infrastruktur betrieben, in der Ausfallzeiten, Hardwarekompatibilität und langfristige Lebenszyklusplanung direkte betriebliche Konsequenzen haben.

🎓 Bis Ende dieses Jahres dürfte Debian 13 also einen besonders interessanten Einsatz in seinem Lebenslauf verbuchen können: den Betrieb der industriellen und eingebetteten Rechenschicht hinter der Beschleuniger-Steuerungsinfrastruktur des CERN.

Weitere Details finden Sie in dem Vortrag zu diesem Thema, der auf der Winterthur MiniDebConf gehalten wurde.

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