CERN chuyển hàng nghìn máy tính điều khiển máy gia tốc sang Debian

CERN, tổ chức vận hành máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới (LHC), đang thực hiện một cuộc di cư quy mô lớn: chuyển hàng nghìn máy tính "front-end" điều khiển phần cứng máy gia tốc từ các bản phân phối Linux thuộc hệ Red Hat sang Debian. Nguyên nhân sâu xa đến từ việc Red Hat rút ngắn vòng đời hỗ trợ của CentOS 8 và đưa ra các yêu cầu phần cứng tối thiểu mới, khiến việc nâng cấp trở nên quá tốn kém và rủi ro. Sự kiện này được xem là một "tổn thất" rất lớn và công khai cho hệ sinh thái Red Hat trong cộng đồng nghiên cứu khoa học.

Bối cảnh: Một mối quan hệ lâu dài bị phá vỡ

CERN, nơi khai sinh ra World Wide Web, đã là một người dùng trung thành của các bản phân phối Linux thuộc họ Red Hat trong hơn 20 năm. Ban đầu, họ cùng với Fermilab (Mỹ) duy trì Scientific Linux - một bản RHEL "tự chế" dành riêng cho vật lý năng lượng cao. Nhưng đến năm 2014, khi Red Hat "thu phục" CentOS, CERN đã chuyển sang dùng CentOS, bắt đầu từ bản CentOS 7.

Tuy nhiên, quyết định này đã dẫn đến một "cú sốc" vào năm 2020. Red Hat bất ngờ cắt 8 năm hỗ trợ của CentOS 8, ấn định ngày kết thúc vào cuối năm 2021 thay vì năm 2029 như kế hoạch. Với một tổ chức phải lên kế hoạch trước 15 năm như CERN, đây là một sự cố nghiêm trọng.

Vấn đề nan giải: Phần cứng cũ và chi phí khổng lồ

Khi đánh giá các lựa chọn thay thế như CentOS Stream, CERN phát hiện ra một vấn đề chí mạng: RHEL 9 và CentOS Stream 9 yêu cầu CPU tối thiểu phải hỗ trợ kiến trúc x86-64-v2. Điều này sẽ khiến 47% số máy tính nhúng của họ không thể nâng cấp. Bước sang RHEL 10 (năm 2025), yêu cầu này tăng lên x86-64-v3, loại thêm 17% số máy còn lại.

Tổng cộng, việc theo kịp các phiên bản Red Hat mới đồng nghĩa với việc phải thay thế khoảng 65% số máy tính "front-end" - những cỗ máy đặc biệt nằm sâu dưới lòng đất, kết nối trực tiếp với các máy gia tốc. Nhiều thiết bị trong số này là phần cứng chuyên dụng (VMEbus, PCI song song) do chính CERN thiết kế.

Theo ước tính của các kỹ sư CERN, việc thay thế toàn bộ sẽ yêu cầu:

• Thiết kế lại 11 bo mạch tùy chỉnh.
• Tuyển thêm 2 kỹ sư điện, 2 kỹ sư phần mềm và 2 kỹ thuật viên.
• Đào mới các đường hầm dưới lòng đất (sâu 100 mét) để lắp đặt rack và cáp mới.

Tổng chi phí dự kiến lên tới 5,4 triệu CHF (khoảng 6,7 triệu USD) với xác suất thành công chỉ là 20%.

Giải pháp Debian: "Một giải pháp phần mềm cho một vấn đề phần mềm"

Trước tình thế đó, như kỹ sư Federico Vaga của CERN phát biểu, họ cần "một giải pháp phần mềm cho một vấn đề phần mềm". Thay vì thay phần cứng để chạy các bản RHEL mới, họ quyết định chuyển sang một hệ điều hành có thể chạy trên phần cứng cũ: Debian.

Cần lưu ý, CERN có 3 tầng máy tính chính:

• Consoles (máy trạm): Đang chạy AlmaLinux 10 với môi trường desktop Xfce, trên một mạng cô lập.
• Datacenter: Dùng để ghi nhận và phân tích dữ liệu, hiện chạy RHEL 9 và sẽ chuyển sang AlmaLinux 10.
• Front-end (máy điều khiển): Tầng này hiện đang được chuyển sang Debian.

Việc chuyển đổi này gặp nhiều thách thức kỹ thuật. Hệ thống dùng network-boot và gắn root filesystem qua NFS. Kernel và driver được biên dịch thủ công cho từng phiên bản cụ thể. Các kỹ sư CERN đã phải:

• "Nhồi" hỗ trợ gói .deb vào hệ thống build Koji mà họ đã sử dụng.
• Dùng ELBE để biến máy chủ build thành môi trường Debian.
• Tách biệt các tệp tin giữa các kho lưu trữ (repository) có phiên bản khác nhau để giải quyết hạn chế của Debian về việc quản lý nhiều phiên bản gói.

Một tổn thất lớn cho Red Hat và bài học cho cộng đồng

Câu chuyện này là một "nghiên cứu điển hình" thú vị về sự lựa chọn bản phân phối Linux. Hành động của Red Hat đã khiến không chỉ CERN mà nhiều tổ chức khác phải đối mặt với những quyết định khó khăn. Nhưng điều làm nên sự khác biệt của CERN là họ là tổ chức phi lợi nhuận được chính phủ tài trợ, do đó họ sẵn sàng công khai chia sẻ kinh nghiệm của mình.

Sự kiện này cho thấy rõ ràng Red Hat đã có những quyết định sai lầm trong các lần chuyển đổi sản phẩm gần đây, khiến nhiều người dùng miễn phí (nhưng cũng là người dùng trả phí trong nhiều trường hợp) quay lưng. Có thể thấy, sai lầm gốc rễ bắt nguồn từ việc họ "tiếp quản" CentOS vào năm 2014 và sau đó phá vỡ cam kết.

Đối với CERN, cuộc di cư hiện tại kéo dài đến tận năm 2033. Họ đã mua gói hỗ trợ và đào tạo từ Freexian - một công ty chuyên cung cấp dịch vụ hỗ trợ dài hạn (ELTS) cho Debian. Hiện họ đang chạy Debian 13 và đã lên kế hoạch cho Debian 15 trong tương lai.

Đây có lẽ không phải là cuộc di cư quy mô lớn duy nhất khỏi hệ sinh thái Red Hat, nó chỉ là một trong số đó một cách công khai và minh bạch nhất. Một lần nữa, hình ảnh của Debian với triết lý "hệ điều hành phổ quát" (the universal operating system) lại được củng cố như một lựa chọn bền vững cho các hệ thống quan trọng và có tuổi thọ cao.