Исследование методов разработки отказоустойчивых кластерных систем
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Актуальность исследования. Увеличение степени надежности вычислительных систем с применением технологий кластерной архитектуры, в частности, связано с совершенствованием проектировочных процессов, с управлением качеством проектных работ в ходе создания автоматизированных комплексов, синтеза и анализа проектных решений на базе современных методов моделирования, а также инженерного анализа. В процессе проектирования вычислительных систем нужно достичь максимального уровня надежности системы. При этом должна быть минимальной цена оборудования. В крайнем случае, требуется определить требуемое оборудование при минимальных затратах, что позволит обеспечить нужный уровень отказоустойчивости и функциональной надежности. Обеспечение перечисленных требований к высоконадежным вычислительным системам связано с расширением некоторых технических противоречий, что требует автоматизации процесса проектирования, направленного на синтез оптимальных проектных решений по выстраиванию кластерных систем. Это обуславливает актуальность данного исследования. Существенный вклад в теорию проектирования вычислительных систем, особенно в надежность проектирования, внесли И.А. Рябин, А.М. Половко, Б.В. Гнеденко, Г.Н. Черкесов, Э. Таненбаум, Л.В. Уткин, И.В. Панфилов, Л. Клейнрок. Труды данных ученых в существенной степени поспособствовали созданию научных основ и методологии автоматизированного проектирования высоконадежных, отказоустойчивых вычислительных систем. Цель работы - исследование моделей и методов анализа и синтеза проектных решений, обеспечивающих высокую отказоустойчивость и доступность вычислительных кластерных систем. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: Рассмотреть особенности проектирования отказоустойчивых кластерных систем. Проанализировать существующие проблемы при проектировании отказоустойчивых кластерных систем. Изучить специфику проектных решений конфигураций кластерных систем с организаций восстановления. Изучить специфику проектных решений механизмов миграции виртуальных машин для различных характеристик выполняющихся сервисов. Проанализировать частные методы автоматизированного проектирования высоконадежных кластерных систем. Провести исследование архитектуры отказоустойчивой кластерной системы. Определить стоимость аппаратного обеспечения для построения кластеров. Объект исследования – проектные процедуры анализа и синтеза кластерных компьютерных систем. Предмет исследования – модели, методы и средства поддержки проектирования кластерных систем высокой отказоустойчивости и доступности. Методы исследования. Для решения сформулированных задач и достижения поставленной цели в работе использованы методология теории надежности, теории вероятностей, теории случайных процессов, в частности, марковских процессов.
Особенности проектирования отказоустойчивых кластерных систем
Для повышения надежности вычислительных систем преимущественно используется 2 способа: повышение степени надежности некоторых компонентов, например, жесткие диски, которые применяются в серверах, имеют намного больший срок наработки на отказ, нежели ...
Открыть главуПостановка задач исследования вычислительных систем
Проектирование вычислительных систем – это сфера инженерной деятельности, которая считается самой сложной для автоматизации. Выработка теории, а также методов автоматизации проектирования сегодня пока что далека от логического завершения. Преимуществ...
Открыть главуПроектные решения конфигураций кластерных систем с организаций восстановления
В процессе создания высоконадежных вычислительных систем с применением технологий виртуализации, главная задача – свести до минимума перерывы в работе виртуальных пользовательских серверов. Это даст возможности достичь: применения более надежных комп...
Открыть главуПроектные решения механизмов миграции виртуальных машин для различных характеристик выполняющихся сервисов
Считается, что миграция ВМ является неотъемлемой частью технологии виртуализации, что обеспечивает им прозрачное перемещение вместе со средствами выполнения между физическими серверами. Миграция ВМ может протекать с остановкой пользовательского серви...
Открыть главуИсследование аналитической модели
Оценка степени надежности вычислительных систем на основе технологии виртуализации – это задача нетривиальная, так как она зависит от ряда факторов: применяемое оборудование, ПО виртуализации, механизмы, помогающие повысить степень надежности. Кроме ...
Открыть главуИсследование структуры САПР
Предлагаемая структура САПР по поддержке автоматизированного проектирования высоконадежных систем кластеров на основе технологии виртуализации, предусматривает наличие следующих видов обеспечения (Рисунок 3.7) [12]: техническое обеспечение – аппаратн...
Открыть главуОпределение стоимости аппаратного обеспечения для построения кластеров
В таблице 3.1 представлены наработки по отказу компонентов типового сервера общего назначения – на примере серверной платформы Huawei Fusion Server. Посредством представленных данных можно определить степень интенсивности отказа по серверу, что нужно...
Открыть главуЗаключение
В настоящем исследовании предложены модели и методы поддержки автоматизированного проектирования кластерных систем высокой надежности. Они поддерживают высокую отказоустойчивость, доступность с применением технологий визуализации, в том числе – организацию миграции виртуальных машин. В то же время: выявлены варианты проектных решений конфигураций систем кластеров с организацией восстановления – на основе визуализации; установлены возможные варианты требований по цене, надежности к проектируемым системам, что удовлетворяет проектные решения с учетом организации восстановления на основе технологии визуализации; названы критерии по эффективности проектных решений конфигураций кластерных систем, с организацией восстановления после сбоев на основе технологий визуализации; названы варианты проектных решений миграции ВМ на основе тех или иных механизмов реализации – для обеспечения высокой доступности, а также непрерывности процесса вычисления при работе пользовательского сервиса; перечислены возможные требования по переносу виртуальной машины в проектируемых кластерных системах, по возможным типовым пользовательским сервисам, которые имеют разные средние скорости чтения, изменения информации; предлагается аналитическая модель надежности кластеров с применением технологий визуализации, что дает возможность принимать во внимание возможные сбои в процессе вычисления, остановки в работе сервиса при тех или иных дисциплинах восстановления.
Список литературы
Вишневский, В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей / В.М. Вишневский. – М.: Техносфера, 2016. – 512 с. Алексанков С.М. Модели динамической миграции с итеративным подходом и сетевой миграции виртуальных машин // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 6. С. 1098–1104. Как «быть готовым» или DR на Nutanix: асинхронная репликация. 2015 // Блог компании Nutanix. URL: https://habrahabr.ru/company/nutanix/blog/250197/ (дата обращения: 07.02.2019). Косивченко А. Повышение надежности систем на базе виртуализации. 2009. // technet.microsoft.com: проект компании Microsoft, предназначенный для технических специалистов по администрированию ПО. URL: http://technet.microsoft.com/ru-ru/library/ee922690.aspx. (дата обращения 04.02.2019). DRS cluster management with reservation and shares. 2019// vmware.com URL: https://www.vmware.com/content/dam/digitalmarketing/vmware/en/pdf/techpaper/perfo rmance/drs-cluster-mgmt-perf.pdf (дата обращения: 06.02.2019). Creating a DRS Cluster. 2010 // vmware.com. URL: https://pubs.vmware.com/vsphere-4-esxvcenter/topic/com.vmware.vsphere.resourcemanagement.doc_41/creating_a_drs_cluster /c_creating_a_drs_cluster.html (дата обращения: 06.02.2017). Самойленко А. Требования и ограничения VMware Fault Tolerance. 2010 // портал VM Guru. URL: http://www.vmgu.ru/articles/vmware-fault-tolerancemain. (дата обращения: 03.02.2019). Clark C., Fraser K., Hand S., Hansen J. G., Jul E., Limpach C., Pratt I., Warfield A. Live migration of virtual machines // NSDI'05 Proceedings of the 2nd conference on Symposium on Networked Systems Design & Implementation - Volume 2. 2015. P. 273-286. Sahni S., Varma V. A Hybrid Approach to Live Migration of Virtual Machines // Cloud Computing in Emerging Markets (CCEM), 2016. IEEE International Conferenceon, 11–12. Oct. 2016. P. 1–5. Общее представление о конфигурациях кворума в отказоустойчивом кластере. // technet.microsoft.com: проект компании Microsoft, предназначенный для технических специалистов по администрированию ПО. URL: https://technet.microsoft.com/ru-ru/library/cc731739(v=ws.11).aspx (дата обращения: 03.02.2019). Shweta Agrawal. Hardware Virtualization towards a Proficient Computing Environment // International Journal of Innovation and Applied Studies. 2013. V. 3. N 2. P. 528–534. Алиев Т.И. Основы проектирования систем. – СПб: Университет ИТМО, 2015. – 120 с. VMware vSphere Distributed Switch Best Practices. Technical White Paper // vmware.com URL: https://www.vmware.com/content/dam/digitalmarketing/vmware/en/pdf/techpaper/vsph ere-distributed-switch-best-practices-white-paper.pdf (дата обращения: 05.02.2019). Богатырев В.А., Беззубов В.Ф. Алексанков С.М., Демидов Д.В. Надежность резервированного вычислительного комплекса при ограниченном восстановлении // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 3 (85). С. 67–72.
