机群的安全管理与控制方法研究

论文摘要

机群系统成本低廉、构造简单、使用方便并有良好的可扩展性,性价比远高于大型的专用计算机系统。据专家预测：未来的高性能计算机和超级服务器都将基于机群结构。模拟星球附近的磁场、预测龙卷风的出现、定位石油资源的储藏地等情况都需要对大量的数据进行处理。传统的处理方法是使用超级计算机来完成计算工作,但是超级计算机的价格比较昂贵,而且可用性和可扩展性不够强,因此机群成为了高性能计算领域中瞩目的焦点。本论文阐述了并行计算的重要性,对并行机群及其发展现状作了简要的介绍,然后就实验室的并行计算机机群结点的硬件和软件环境作了详细的介绍。目前,机群结点的安全和管理仍然面临很多问题,本文对这些问题进行了分析,并提出了可行的解决方案。此方案主要在机群系统的基础上,从编程和硬件两个方面入手进行了研究。软件部分主要研是在系统设置的支持下,利用服务结点对工作结点进行管理和节能控制。该内容是服务结点通过编程和网络通信得到每个工作结点在工作过程中的状态信息,并且将这些状态数据在服务结点的管理控制界面上即时地显示和更新,然后根据这些状态信息对工作结点进行合理地管理和状态的控制。其中,工作结点的状态信息主要包括：结点在机群系统中的编号、中央处理器(CPU)的使用率、中央处理器芯片的温度、结点的内存使用情况、结点的硬盘使用情况、结点的网络连接情况等。工作结点是运行在Linux操作系统下的,这样可以借助Linux操作系统自带的对硬件进行动态检测的文件系统proc获得所需要的数据。通过网络编程将工作结点的状态信息传送到服务结点上,然后将这些采集到的数据利用GTK的界面编程动态地显示在服务结点上,以便即时地观察到每个参与运算的结点当前的硬件资源利用情况,并在紧急情况下可利用SSH对工作结点进行关闭,以避免工作事故。由于软件实现存在了一定的局限性,本文还从理论上介绍了硬件系统对机群的管理和控制方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 本课题的研究背景、目的和意义
• 1.2.1 本课题的研究背景
• 1.2.2 本课题的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 第2章 并行机群的硬件和软件环境
• 2.1 并行机群的硬件组成
• 2.1.1 结点的硬件配置
• 2.1.2 交换机
• 2.2 课题相关的软件、库、接口介绍
• 2.2.1 图形化操作系统X Windows
• 2.2.2 图形用户界面工具包GTK+
• 2.2.3 TCP/IP网络协议
• 2.2.4 SSH
• 2.2.5 MPI简介
• 2.2.6 Sensors
• 第3章 并行机群结点状态采集系统
• 3.1 结点状态信息的采集
• 3.2 结点状态信息的网络通信
• 3.2.1 服务结点通信模块
• 3.2.2 工作结点通信模块
• 3.3 结点状态管理界面
• 3.3.1 用户选择界面
• 3.3.2 结点状态信息的更新
• 3.3.3 结点状态的控制
• 第4章 结点状态动态管理
• 4.1 软件远程控制结点状态
• 4.1.1 控制界面与SSH
• 4.1.2 SSH密钥的生成
• 4.1.3 SSH命令发送
• 4.2 硬件系统控制结点状态
• 4.2.1 MSP430单片机与DM9000AE
• 4.2.2 通信信号处理
• 4.2.3 傅里叶变换在程序中的应用
• 4.3 软件测试结果
• 4.4 结论
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 在读期间发表的论文
• 致谢