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高性能计算平台解决方案.docx
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高性能计算平台
解决方案
1
目 录
1 概述.......................................................................................................................................................... 4
1.1 建设背景........................................................................................................................................................4
1.2 设计范围........................................................................................................................................................4
1.3 总体设计原则................................................................................................................................................4
1.3.1
先进性原则
.............................................................................................................................................4
1.3.2
安全性原则
.............................................................................................................................................4
1.3.3
成熟性原则
.............................................................................................................................................5
1.3.4
开放性原则
.............................................................................................................................................5
1.3.5
经济性原则
.............................................................................................................................................5
2 系统平台设计.......................................................................................................................................... 6
2.1 项目需求........................................................................................................................................................6
2.1.1
容量需求
.................................................................................................................................................6
2.1.2
吞吐量需求
.............................................................................................................................................6
2.1.3
扩展性需求
.............................................................................................................................................6
2.1.4
低成本需求
.............................................................................................................................................6
2.1.5
可维护性需求
.........................................................................................................................................6
2.1.6
接口需求
.................................................................................................................................................6
2.2 设计思想........................................................................................................................................................7
2.3 云存储系统方案............................................................................................................................................7
2.4 系统优势和特点............................................................................................................................................8
2.4.1
高度可靠
.................................................................................................................................................8
2.4.2
优异性能
.................................................................................................................................................9
2.4.3
无限容量
.................................................................................................................................................9
2.4.4
在线伸缩
.................................................................................................................................................9
2.4.5
通用易用
.................................................................................................................................................9
2.4.6
智能管理
.................................................................................................................................................9
2.5 作业调度系统方案......................................................................................................................................10
2.5.1
高度可靠性
...........................................................................................................................................10
2.5.2
低依赖性
...............................................................................................................................................10
2.5.3
低干预性
...............................................................................................................................................10
2.5.4
高实时性
...............................................................................................................................................10
3 系统架构................................................................................................................................................ 11
3.1 平台系统基本组成......................................................................................................................................11
3.2 平台系统功能描述......................................................................................................................................13
3.2.1
平台分布式文件系统
...........................................................................................................................13
3.2.2
存储访问接口
.......................................................................................................................................14
3.2.3
管理监控中心
.......................................................................................................................................14
3.3 JOBKEEPER 系统基本组成...........................................................................................................................19
4 系统安全性设计..................................................................................................................................... 22
4.1 安全保障体系框架......................................................................................................................................22
2
4.2 云计算平台的多级信任保护......................................................................................................................23
4.3 基于多级信任保护的访问控制..................................................................................................................27
4.4 云平台安全审计..........................................................................................................................................30
5 工作机制................................................................................................................................................ 33
5.1 数据写入机制..............................................................................................................................................33
5.2 数据读出机制..............................................................................................................................................33
6 关键技术................................................................................................................................................ 35
6.1 负载自动均衡技术......................................................................................................................................35
6.2 高速并发访问技术......................................................................................................................................35
6.3 高可靠性保证技术......................................................................................................................................35
6.4 高可用技术..................................................................................................................................................36
6.5 故障恢复技术..............................................................................................................................................36
7 接口描述................................................................................................................................................ 37
7.1 POSIX 通用文件系统接口访问.................................................................................................................37
7.2 应用程序 API 接口调用..............................................................................................................................37
8 本地容错与诊断技术............................................................................................................................. 38
8.1 平台高可靠性..............................................................................................................................................38
8.1.1
快速恢复
...............................................................................................................................................38
8.1.2
数据块恢复
...........................................................................................................................................38
8.1.3
元数据备份
...........................................................................................................................................38
8.2 平台数据完整性..........................................................................................................................................38
8.3 平台快照技术..............................................................................................................................................39
8.4 JOPKEEPER 故障处理技术...........................................................................................................................39
9 异地容灾与恢复技术............................................................................................................................. 41
9.1 平台数据备份与恢复系统功能..................................................................................................................41
9.1.1
自动备份
...............................................................................................................................................41
9.1.2
持续备份
...............................................................................................................................................41
9.1.3
完全备份
...............................................................................................................................................41
9.1.4
增量备份
...............................................................................................................................................41
9.1.5
差异备份
...............................................................................................................................................41
9.1.6
定时备份
...............................................................................................................................................42
9.2 平台异地文件恢复......................................................................................................................................42
3
1 概述
1.1 建设背景
云存储平台与作业调度为本次高性能计算总体解决方案的一部分。主要针对海量的数据的
集中存储、共享、计算与挖掘,建立一套具有高可靠、可在线弹性伸缩,满足高吞吐量并发访
问需求的云存储与计算平台。为数据存储和高效计算提供便捷、统一管理和高效应用的基础平
台支撑。
1.2 设计范围
本技术解决方案针对海量数据集中存储、共享与计算,提供从系统软硬件技术架构、原理、
硬件选型、网络接入以及软件与应用之间的接口等方面的全面设计阐述。
1.3 总体设计原则
针对本次工程的实际情况,充分考虑系统建设的建设发展需求,以实现系统统一管理、高
效应用、平滑扩展为目标,以“先进、安全、成熟、开放、经济”为总体设计原则。
1.3.1 先进性原则
在系统总体方案设计时采用业界先进的方案和技术,以确保一定时间内不落后。选择实用
性强产品,模块化结构设计,既可满足当前的需要又可实现今后系统发展平滑扩展。
1.3.2 安全性原则
数据是业务系统核心应用的最终保障,不但要保证整套系统能够 7X24 运行,而且存储系
统必须有高可用性,以保证应用系统对数据的随时存取。同时配置安全的备份系统,对应用数
据进行更加安全的数据保护,降低人为操作失误或病毒袭击给系统造成的数据丢失。
4
在进行系统设计时,充分考虑数据高可靠存储,采用高度可靠的软硬件容错设计,进行有
效的安全访问控制,实现故障屏蔽、自动冗余重建等智能化安全可靠措施,提供统一的系统管
理和监控平台,进行有效的故障定位、预警。
1.3.3 成熟性原则
为确保整个系统能够稳定工作,软件平台将使用先进、完善、易于管理和稳定可靠的云存
储资源管理系统,对于与应用的集成接口,提供统一的通用稳定访问接口。
1.3.4 开放性原则
系统建设具有开放性的标准体系,提供符合 POSIX 标准的通用文件系统访问接口,开放
的应用 API 编程接口,提供人性化的应用和管理界面,以满足用户需求。遵循规范的通用接口
标准,使全系统中的硬件、通信、软件、操作平台之间的互联共享。充分考虑系统的升级和维
护问题,维护采用在线式的,即在系统不停止工作的情况下,可以更换单元备件。系统的维护
和升级操作由系统管理员即可完成。
1.3.5 经济性原则
现有业务系统存储数据量较大,且数据的增长速度较快。因此在建设系统存储架构时,应
从长远的角度考虑,建设一个长期的存储架构,除了可以应对存储硬件设备的升级速度外,还
必须考虑到对前期存储设备的投资保护,在保证不断提供功能和性能提高的同时,存储架构在
较长的时间内能够保持相对稳定。结合先进的云平台技术架构优势,根据本次项目建设的实际
容量需求设计,同时充分考虑应用发展需求,实现系统可弹性在线平滑升级。通过软件实现在
较廉价普通服务器上实现高度容错,同时能够在较低冗余度的情况下实现高度可靠容错,大大
节约和降低系统建设的硬件成本。
5
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