企業(yè)高性能平臺運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對策略

雷靜+商琴+林銳+宗丹

摘要：本文探討了高性能計(jì)算平臺的風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)對策略。從硬件、數(shù)據(jù)、應(yīng)用三個(gè)主要方面分析了高性能計(jì)算平臺存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)。并針對各類風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提出了多項(xiàng)應(yīng)對措施，對提升高性能計(jì)算平臺的系統(tǒng)安全有重要作用[1]。

關(guān)鍵詞：高性能計(jì)算平臺；系統(tǒng)安全；硬件風(fēng)險(xiǎn)；數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0185-02

1 引言

高性能計(jì)算平臺是支撐船舶工程研制的高復(fù)雜度的信息化系統(tǒng)，隨著應(yīng)用的深入，實(shí)際運(yùn)維和管理中面臨許多與高性能計(jì)算模式和應(yīng)用相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

如何有效管理高性能計(jì)算平臺系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，需要對風(fēng)險(xiǎn)的影響進(jìn)行有效分析與評估，制定有效的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略，提高高性能計(jì)算平臺的可靠性、有效性，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。作者梳理了高性能計(jì)算平臺的系統(tǒng)狀態(tài)，并從硬件、應(yīng)用及數(shù)據(jù)等幾個(gè)方面分析了系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略。

2 高性能計(jì)算平臺簡介

本單位高性能計(jì)算平臺功能架構(gòu)包含：

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

（1）硬件設(shè)備層。共計(jì)50臺套設(shè)備，其中管理節(jié)點(diǎn)9臺（管理節(jié)點(diǎn)、IO節(jié)點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)等）、計(jì)算節(jié)點(diǎn)32臺（刀片計(jì)算節(jié)點(diǎn)30臺、胖節(jié)點(diǎn)2臺）、軟件許可服務(wù)器3臺、GPU 2臺、虛擬服務(wù)器3機(jī)、存儲1臺。

（2）系統(tǒng)軟件層。包含并行調(diào)度系統(tǒng)、遠(yuǎn)程二維/三維可視化管理系統(tǒng)、并行文件系統(tǒng)、集群渲染調(diào)度系統(tǒng)、高性能計(jì)算平臺監(jiān)控軟件。

（3）共享軟件資源層。包含仿真前處理工具、仿真求解工具、仿真后處理工具。

2.2 流程管理層

包含仿真業(yè)務(wù)流程、平臺及工具集成、仿真數(shù)據(jù)管理。

2.3 專業(yè)應(yīng)用層

覆蓋本單位研發(fā)過程的主要專業(yè)，如總體、船體、結(jié)構(gòu)、動力等，如圖1所示。

3 高性能計(jì)算平臺風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)指信息系統(tǒng)遭受損失、傷害、毀滅的可能性。風(fēng)險(xiǎn)評估是一個(gè)結(jié)合技術(shù)手段，為識別管理問題、制定管理策略服務(wù)的系統(tǒng)工程。它為降低風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理和控制提供了重要依據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)評估是加強(qiáng)信息系統(tǒng)建設(shè)和管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是發(fā)現(xiàn)信息系統(tǒng)存在問題，找到解決途徑的有效手段[3]。

3.1 硬件風(fēng)險(xiǎn)

高性能計(jì)算平臺硬件風(fēng)險(xiǎn)可能由以下原因引起：

（1）異常斷電，且斷電時(shí)間大于UPS保障時(shí)間導(dǎo)致宕機(jī)。

（2）硬件老化或出現(xiàn)其他不可預(yù)期故障。

物理機(jī)許可服務(wù)器上部署的許可大部分已過維保期，且許可的申請與物理機(jī)信息綁定，如果物理機(jī)故障，必須申請新的許可才能使用，受到CAE廠家響應(yīng)時(shí)間的限制。

（3）以太網(wǎng)交換機(jī)、infiniband交換機(jī)、存儲硬件故障。

3.2 數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)

（1）高性能計(jì)算平臺Vertical數(shù)據(jù)庫采用3冗余方式，最多只可有一臺機(jī)器宕機(jī)，否則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫宕機(jī)。

（2）許可服務(wù)器物理機(jī)節(jié)點(diǎn)屬于單節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，且該節(jié)點(diǎn)上部署了大量不同廠家的許可，并大部分CAE軟件許可已過維保期。如果許可數(shù)據(jù)異常，許可需要重新申請，周期和申請結(jié)果無法預(yù)估，且申請?jiān)S可需要硬件相關(guān)信息。

（3）虛擬化平臺故障將導(dǎo)致虛擬機(jī)許可數(shù)據(jù)異常。

（4）服務(wù)器硬件故障導(dǎo)致許可異常。

3.3 應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)

應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)可能由以下原因引起：

（1）人為誤操作或平臺本身潛在問題，導(dǎo)致高性能計(jì)算平臺服務(wù)異常。

（2）服務(wù)升級、補(bǔ)丁部署導(dǎo)致服務(wù)崩潰。

（3）平臺本身潛在問題導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)。

（4）目前許可服務(wù)器物理機(jī)節(jié)點(diǎn)許可數(shù)據(jù)分布集中，許可服務(wù)應(yīng)用程序異常將導(dǎo)致大量CAE共享軟件無法使用。

4 風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略

4.1 硬件風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略

4.1.1 增加架構(gòu)冗余度

對風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)會造成較大損失或延誤工程進(jìn)度的故障點(diǎn)，可增加架構(gòu)冗余度。

（1）磁盤陣列。具體措施包括增加二級冗余存儲，實(shí)現(xiàn)存儲熱備，防止數(shù)據(jù)丟失，或增加1：1存儲，進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制，當(dāng)其中一臺存儲故障不影響使用。

（2）圖像處理服務(wù)器。增加1臺圖像處理服務(wù)器，當(dāng)一臺宕機(jī)，用戶可以使用其它圖像處理服務(wù)器做圖形處理任務(wù)。

（3）許可服務(wù)器物理機(jī)。將必須部署在物理服務(wù)器上的許可，進(jìn)行分散部署，至少部署在2臺物理許可服務(wù)器上。需要再新增1臺物理許可服務(wù)器。

4.1.2 提供冷備份手段

目前架構(gòu)中為單點(diǎn)設(shè)計(jì)的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、管理網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和刀箱IB交換模塊單點(diǎn)故障，上述節(jié)點(diǎn)故障可能性較小且配置簡單，為避免單點(diǎn)故障，可采用冷備手段，增加冗余設(shè)備，在故障時(shí)可在30分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)替換和故障修復(fù)。

4.1.3 加強(qiáng)對廠商的服務(wù)約束

對必須部署在物理機(jī)許可服務(wù)器上的軟件許可，在采購時(shí)對遷移做明確要求，要求5年內(nèi)廠家提供1次免費(fèi)的許可遷移服務(wù)等。

4.2 應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略

4.2.1 增強(qiáng)架構(gòu)的冗余設(shè)計(jì)

對高風(fēng)險(xiǎn)或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用冗余架構(gòu)，采用冗余熱備方式確保系統(tǒng)正常。

4.2.2 加強(qiáng)整機(jī)備份

對于采用虛擬機(jī)部署的應(yīng)用服務(wù)，采用系統(tǒng)整機(jī)備份，保證虛擬機(jī)失效后能快速恢復(fù)系統(tǒng)。

4.2.3 有效備份配置文件

對于關(guān)鍵應(yīng)用，確保安裝文件和配置文件的完整備份，確保故障發(fā)生時(shí)，可快速有效恢復(fù)。對數(shù)據(jù)庫等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行定期備份或增量備份。

4.3 數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略

針對數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)有2種應(yīng)對策略。

4.3.1 整機(jī)備份

對于采用虛擬機(jī)進(jìn)行部署的管理節(jié)點(diǎn)以及許可服務(wù)器，采用整機(jī)備份方式，應(yīng)對數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)。

4.3.2 數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)文件備份

數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)文件備份，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行實(shí)際分析，可采用部署后一次性備份，或是采用增量備份的方式。

4.4 其他改進(jìn)措施

高性能計(jì)算平臺屬于系統(tǒng)體量大、復(fù)雜度高、技術(shù)難度大的信息系統(tǒng)，為降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生造成的損失，按照監(jiān)控—預(yù)警—診斷—修復(fù)的步驟，每日巡檢，加強(qiáng)故障的預(yù)防和處理。

（1）通過信息化手段對平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對出現(xiàn)異常的節(jié)點(diǎn)，采用人工進(jìn)行故障排查。

（2）通過信實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，對僵尸進(jìn)程、長期大量占用存儲的用戶、高性能計(jì)算平臺瓶頸進(jìn)行預(yù)警。

（3）根據(jù)日志提示信息查看相關(guān)服務(wù)。遇到復(fù)雜問題，采用多臺關(guān)聯(lián)設(shè)備、多個(gè)關(guān)聯(lián)服務(wù)并行排查的方式，提高問題定位的準(zhǔn)確性。

（4）規(guī)范故障的修復(fù)處理，并加強(qiáng)過程的管理和記錄，此外通過周期性的定期巡檢和即時(shí)性的事件處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語

風(fēng)險(xiǎn)控制管理是信息系統(tǒng)管理的一個(gè)重要組成部分，良好的風(fēng)險(xiǎn)管理可以防止和減少項(xiàng)目中潛在問題的影響，只有通過科學(xué)的分析和方法，將風(fēng)險(xiǎn)問題和項(xiàng)目任務(wù)緊密結(jié)合起來，并且轉(zhuǎn)化為知識和技術(shù)積累。在高性能計(jì)算平臺運(yùn)營的過程中，將不斷提升風(fēng)險(xiǎn)管理意識和水平，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率或轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，減少風(fēng)險(xiǎn)對整個(gè)平臺所造成的影響[4]。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧濤.構(gòu)建信息系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估，提升網(wǎng)絡(luò)信息安全[J].信息技術(shù)與信息化，2015，（3）：40-41.

[2]聶元銘，安靖，文暉.云計(jì)算信息安全風(fēng)險(xiǎn)探究[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2011，（10）：15-16.

[3]趙可.信息系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估對網(wǎng)絡(luò)和信息安全的重要意義探討[J].硅谷，2014，（2）：166.

[4]李智.信息系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管理和控制的研究與探討[J].科技信息，2013，（8）：425.endprint