你可能也曾是一個PlayStation 3玩家,也曾是《戰(zhàn)神3》《神秘海域》《殺戮地帶》愛好者。關于這款主機,曾有個有趣的冷知識:2010年,美國空軍用1760臺PS3搭建了一個集群,組成了當時全球第33強的超級計算機,專門用于處理高清衛(wèi)星圖像。
在21世紀,用游戲主機組建超算集群已不算什么新鮮事。早在2000年,就有消息稱伊拉克總統(tǒng)薩達姆試圖進口4000臺PlayStation 2主機,宣稱是“作為禮物送給國內(nèi)兒童”,卻被有關機構懷疑PS2主機的芯片被用于制造遠程導彈,認為其強大的運算能力可以提升伊拉克戰(zhàn)術導彈的地形適配能力,最后也是真假難辨。但用家用游戲主機組成超級電腦這樣的操作,以后恐怕再也見不到了。
PlayStation 3集群是怎么搭建的?
當年,索尼允許玩家通過“OtherOS”功能在PS3上安裝其他操作系統(tǒng)。這個官方功能可以讓玩家裝上Yellow Dog Linux、Fedora、Ubuntu之類的系統(tǒng)——不過2010年索尼以安全為由移除了它。后來黑客們靠自定義固件繼續(xù)在PS3上跑Linux,但這讓該功能徹底脫離了游戲功能,索尼還因此惹上集體訴訟,差不多十年后才向每位原告賠償了10.07美元。
據(jù)《Phys》雜志報道,這個名叫“神鷹集群(Condor Cluster)”的超級計算機,每秒能完成500萬億次浮點運算(TFLOPS),成本卻只相當于相同性能的“正經(jīng)”超級計算機的5%到10%。美國空軍買每臺PS3花了400美元(按照當時匯率相當于2700人民幣),而同等性能的專用設備單臺要1萬美元,整個項目下來才花了200萬美元。更厲害的是,PS3的能效高得驚人——神鷹集群的能耗,只有同性能超級計算機的10%。
至于怎么讓這么多PS3連起來干活?靠的是消息傳遞接口(MPI)工具,比如OpenMPI或MPICH;集群軟件像TORQUE(萬億級開源資源與隊列管理器)、Slurm或HTCondor,則負責調(diào)度任務和分配資源。最后再搭個共享存儲,讓集群里所有設備能并行訪問同一批數(shù)據(jù)。
其實在“神鷹集群”項目之前,馬薩諸塞大學達特茅斯分校物理系也曾用近200臺PS3游戲機搭建了一臺類似的超算,主要用于天體物理模擬,可能是當時“PS3模擬地球”這個梗的由來。
我們都知道,當年PS3對游戲開發(fā)者相當不友好,它使用的是IBM的Cell處理器——Valve的加布?紐維爾(G胖)曾直言這玩意兒“純屬浪費大家時間”。雖說這處理器性能確實強,但PS3的硬件和當時的Xbox 360截然不同,甚至可以說和之前幾乎所有計算設備都不一樣。它有一個主處理單元(PPE)和七個協(xié)同處理單元(SPEs),其實本來是八個,不過為了提高良品率,索尼屏蔽了一個。開發(fā)者得從頭學起,才能為這種全新架構做游戲,這也意味著主機發(fā)售好幾年后,性能潛力還未被完全挖掘。
時任索尼電腦娛樂CEO平井一夫曾在《PlayStation官方雜志》上說,這是故意設計的。
“我們不造開發(fā)者想要的‘好編程’主機,因為‘好編程’意味著誰都能輕松榨干硬件性能,那接下來的九年半里,我們還能拿出什么新鮮東西?”
這話好像有點道理,但給開發(fā)者添的麻煩可不小。不過,這種獨特架構雖然讓集群搭建更復雜,卻也讓PS3成了并行計算的一把好手。
說起來,PS3特別適合組建集群,核心原因就在那八個SPEs——它們有點像現(xiàn)在的GPU核心,專門擅長快速處理大量簡單運算。用PS3組集群,相當于用低成本拿到了能并行處理海量數(shù)據(jù)的硬件;再用MPI橋把一堆機器連起來,自然成了想搭超級計算機的人的香餑餑。
為什么這樣的奇跡再也不會發(fā)生了?
對索尼來說,PS3能被用來組超級計算機,問題主要出在兩方面。首先,PS3史上第一次成功越獄(能讓玩家玩盜版游戲、裝自制程序),就是利用了OtherOS功能。破解思路來自十幾年前的一個論壇帖子:“在OtherOS里,七個SPU都是空閑的。你可以命令一個SPU(具體怎么做就留給讀者自己琢磨了)加載metldr,再加載你想加載的程序,然后解密任何東西——從安裝包到執(zhí)行文件,包括未來版本的。”
意思就是,破解者能利用其中一個SPE解密機器上的所有內(nèi)容。SPU是SPE的核心,每個SPE還有256KB本地存儲和一個內(nèi)存流控制器(MFC)。簡單說,破解者就是靠OtherOS拿到了PS3的密鑰。
既然OtherOS成了PS3的安全漏洞,索尼肯定要鎖死并移除這個功能。畢竟,有了OtherOS,用戶就能完全掌控系統(tǒng),美國空軍能用近2000臺PS3搭超級計算機,靠的也是這個。雖說索尼的虛擬機監(jiān)控程序本應限制對RSX“現(xiàn)實合成器”GPU的訪問,但后來啟用OtherOS的監(jiān)控程序還是被破解,導致系統(tǒng)被破解者完全掌控。
不過,盜版和安全還不是根本原因。索尼和微軟的每一代主機,在發(fā)售初期大多是虧本賣的,只為了定一個對玩家有吸引力的價格(當然發(fā)售幾年后會逐漸收回硬件成本)。傳統(tǒng)游戲公司主要靠游戲授權賺錢,所以主機售價可以低于生產(chǎn)成本——反正默認買主機的人會買游戲,靠游戲把錢賺回來。就算主機虧了,游戲銷量也能補上。
但問題來了:像美國空軍這樣用PS3組超級計算機,索尼賣一臺就虧一臺,還沒法靠游戲把錢賺回來。這些主機根本不會用來玩游戲,索尼虧的錢就成了打水漂。倒不是說索尼缺這點錢,而是再推出帶OtherOS這種功能的主機,既不能靠虧本定價搶占市場,還可能給未來的盜版留口子,實在沒好處。
如今的主機市場雖說有變化,但虧本賣主機的做法還挺常見。2021年,索尼CFO十時裕樹說,500美元的帶光驅(qū)版PS5一開始是虧本賣的,后來才盈利;而數(shù)字版PS5在發(fā)售一年后還在繼續(xù)虧本。Xbox Series X當時也虧本賣,直到現(xiàn)在似乎仍未實現(xiàn)硬件盈利。不過任天堂不太一樣,主機自從NGC之后一直走低性能賽道,只有特價后的3DS和Wii U曾虧本賣過。
PS5和Xbox Series X均采用基于AMD架構的定制化硬件設計,核心架構圍繞x86-64指令集,已與個人PC無異,失去了組建集群的意義,當年PS3的壯舉恐怕再也不會重現(xiàn)了。
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