Кластерные вычислительные системы и их безопасность

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Кластерные вычислительные системы и их безопасность

Савельева Т.С.

Современная организация любых управленческих процессов невозможна без использования информационных технологий и специальных программных продуктов. При этом реалии деятельности в рамках любых профессиональных или отраслевых областей требуют сокращения всех видов затрат. Снижение трудовых, материальных, финансовых затрат, а также повышение скорости получения, передачи, формирования и анализа информации требуют поиска более эффективных вычислительных систем. Одним из наиболее перспективных направлений решения этой проблемы является использование кластерных вычислительных систем. Актуальность темы исследования определяется тем, что применение кластерных вычислительных систем обеспечивает сокращения затрат при одновременном росте эффективности текущей деятельности. Цель исследования заключается в необходимости поиска наиболее эффективных, функциональных и надёжных вычислительных систем.

Кластер -- это группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи, представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс. Кластеры являют собой слабо связанную совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений, и представляющихся пользователю единой системой. Кластер состоит из компьютерных узлов, каждый из которых представляет собой стандартные универсальные компьютеры. В зависимости от назначения использования кластера, эти компьютеры оснащаются разнообразными программными приложениями. Кластер, как вычислительный узел, может содержать один микропроцессор или несколько, собранных в симметричную конфигурацию. Построение сетевой компоненты кластера может представлять собой обычную локальную сеть, а может строиться на основе специальных сетевых технологий. При этом сохраняются основные достоинства кластерной системы: -сверхбыстрая передача данных между узлами кластера; -интеграция узлов кластера при одновременной удалённости от внешней сети; -обеспечение доступа пользователей к кластеру. Программное обеспечение кластера включает две компоненты: средства разработки/программирования средства управления ресурсами. В состав средств разработки входят компиляторы для языков, различного назначения библиотеки, средства измерения производительности, отладчики. Комплекс этих средств позволяет строить параллельные приложения. Программное обеспечение предназначено для управления ресурсами и включает в себя средства инсталляции, администрирования и планирования потоков работ. Кластерные вычислительные системы предназначены для ускоренной параллельной обработки информационных потоков.

Несмотря на то, что для этого в современном мире программирования существуем много моделей, на практике основным подходом выступает модель на основе «передачи сообщений» (message passing). Эта модель реализуется в виде стандарта MPI (Message Passing Interface). MPI представляет собой библиотеку функций, которая позволяет передавать сообщения между параллельными процессами и таким образом, управлять этими процессами. Программа использует языки C или Fortran. Но на практике применяется и альтернативный подход. В его основе лежит «глобальное распределение адресного пространства» (GPAS - global partitioned address space). Например, языки HPF (High Performance Fortran) и UPC (Unified Parallel C). Кластерные системы применяются в разнообразных областях IT-инфраструктуры: базовая инфраструктура; корпоративная почта, единая служба каталогов; базы данных, файловые сервисы, управление печатью; ERP, CRM; функциональные системы основной и вспомогательной деятельности. Кластерные системы имеют ряд преимуществ как технического, так и экономического характера. Одним из таким преимуществ является абсолютная масштабируемость. Кластер может включать в себя десятки узлов, каждый из которых представляет собой мультипроцессор. Поэтому большие кластерные системы превосходят по вычислительной мощности даже самые производительные одиночные ВМ. Следующим преимуществом кластерных систем является возможность постепенного наращивания - масштабируемость. Новые узлы можно добавлять по мере возрастания объёма обрабатываемой информации. Это особенно важно для перспективных начинающих предприятий и организаций. В начале создания такой организации кластер может представлять собой умеренную по объёмам систему, состоящую из небольшого количества (или даже одного) узла. Но, по мере развития организации и роста поступающих в обработку информационных потоков, количество узлов может постепенно увеличиваться. В результате удастся избежать необоснованных расходов на обслуживание кластера. При этом будет достигнута максимальная загруженность системы и полнота использования её технической ёмкости. Ещё одним преимуществом кластера является высокий коэффициент готовности к использованию системы. Каждый узел кластера представляет собой самостоятельные ВМ или ВС.

Преимуществом кластерной вычислительной системы можно считать и отказоустойчивость. Возможное аварийное прекращение работы одного из узлов не приводит к потере работоспособности всего кластера, так как работа автоматически поддерживается соответствующим программным обеспечением. Это очень важно для предприятий и организаций, работающих с очень большим объёмом информации в непрерывном режиме, не допускающем остановку на проведение технических работ. Немаловажным преимуществом кластерных систем является и возможность обеспечить надёжность защиты системы от несанкционированного доступа к конфиденциальной информации. Перечисленные преимущества носят технический характер. Преимуществом экономической направленности можно считать отличное соотношение цена/производительность. Любые кластеры строятся путём соединения стандартных «строительных блоков». Стандартизация и унификация узлов, составляющих кластер, позволяет сократить их стоимость. В результате общая стоимость кластерной системы будет ниже, чем у одиночной вычислительной машины с эквивалентной вычислительной мощностью. Несмотря на все свои преимущества, кластерные системы имеют малое распространение. Это может быть связано с недостатком квалифицированных специалистов, способных развертывать и обслуживать данный вид систем, малым ассортиментом выпускаемого оборудования и т.д. Устранить на пути распространения внедрения кластерных вычислительных систем такое препятствие, как недостаточная квалификация работников соответствующего профиля и структурного подразделения можно двумя способами: -приём на работу работников, имеющих достаточный уровень квалификации и объём навыков; -регулярное повышение квалификации работников предприятия или организации, с тем, чтобы они всегда были в курсе новейших достижений в области автоматизации обработки информационных потоков. Принято считать, что кластерные вычислительные системы применимы только в крупных предприятиях с большим потоком информации. Однако, является очевидным, что использование этих систем достаточно эффективно в средних и даже малых структурах. Если они используют в своей деятельности постоянные потоки информации, предназначенной для анализа и обработки, то внедрение кластерной системы можно обосновать возможностью увеличения скорости обработки информации, снижением риска потери информации и созданием задела для быстрого расширения информационных объёмов, вызванных ростом деятельности организации. Большую роль в распространении кластеров может сыграть и специально направленное распространение информации о предназначении, особенностях и эффективности этих систем. Для крупной организации с широкой инфраструктурой кластерная система является наиболее эффективным и выгодным решением.

Особенно имеет значение быстрота и мощность системы, если речь идет об организациях занимающихся научной и исследовательской деятельностью. В современных исследовательских лабораториях часто возникает потребность в сложных вычислениях, которые на обычных компьютерах вообще не возможны или занимают много времени. Так же отдельно стоит вопрос об информационной безопасности кластерной вычислительной системы. Каких-либо специальных средств и методов защиты кластерной системы не существует, защита осуществляется как и в обычной компьютерной системе. Но в общем можно выделить ряд мер, для обеспечения безопасности кластерной вычислительной системы. Они заключаются в следующем: - выделение отдельного помещения с ограниченным доступом для размещения оборудования вычислительного кластера и необходимой периферии; - файловый сервер и дисковый массив подключается к источнику бесперебойного питания; - организация системы резервного копирования; - установка антивируса; - предотвращение несанкционированного доступа к вычислительному ресурсу по Сети; - обнаружение любых изменений в системных конфигурационных файлах и исполняемых компонентах. Реализация данных предложений позволит повысить безопасность информационных потоков и предотвратить большинство проблем и неплановых прерываний. В результате проведённого исследования установлено: - основной причиной, сдерживающей распространение использования кластеров, является недостаточная информированность заинтересованных специалистов в особенностях и достоинствах этой системы; - выявленные основные достоинства кластерных вычислительных систем, позволяют считать их высокопроизводительными и эффективными средствами работы с информационными потоками; -кластерная система является оптимальным решением для организации, нуждающейся в мощной, производительной системе; -кластерные системы могут быть одинаково полезны в организациях самых разных направлений, профилей, отраслевой и ведомственной принадлежности. На основании полученных в ходе исследования результатов можно предложить, что в скором будущем кластерные вычислительные системы получат широкое применение в экономике РФ.

Использованная литература

кластерный вычислительный отказоустойчивость

1. Гергель В.П. Технологии построения и использования кластерных систем : курс / В.П. Гергель. - М. : Интернет-Университет Информационных Технологий, 2014. - 470 с.

2. Жуматий С.А. Вычислительное дело и кластерные системы : курс / С.А. Жуматий, В.В. Воеводин. - М. : Интернет-Университет Информационных Технологий, 2013. - 125 с.

3. Сердюк Ю.П. Кластерные вычисления : учебный курс / Ю.П.Сердюк ; - М. : Интернет-Университет Информационных Технологий, 2014. - 178 с.

4. Электронный ресурс : < http://www.sbras.ru/win/elbib/data/show_page.dhtml?77+858 >.

5. Электронный ресурс : Информационный портал Wikipedia < https://ru.wikipedia.org/ >.

Размещено на Allbest.ru