Tworzenie wysoko dostępnych klastrów dla potrzeb zarządzania kryzysowego na przykładzie ochrony ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
INSTYTUT INśYNIERII I GOSPODARKI WODNEJ
POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. TADEUSZA KOŚCIUSZKI
Krzysztof Stopka
TWORZENIE WYSOKODOSTĘPNYCH
KLASTRÓW DLA POTRZEB ZARZĄDZANIA
KRYZYSOWEGO NA PRZYKŁADZIE OCHRONY
PRZECIWPOWODZIOWEJ
praca magisterska
studia dzienne
kierunek studiów:
informatyka
specjalność:
informatyka stosowana w inŜynierii środowiska
promotor:
dr inŜ. Robert Szczepanek
nr pracy: 2138
K
RAKÓW
2007
ul. Warszawska 24, 31155 Kraków tel/fax (+48 12) 628 20 41 email: sekretariat@iigw.pl internet: www.iigw.pl
Krzysztof Stopka Praca Magisterska
Tworzenie wysoko dostępnych klastrów dla potrzeb zarządzania kryzysowego
na przykładzie ochrony przeciwpowodziowej
while ( ilosc_pytan > 0 ) {
printf ( “Dziwne... u mnie dzia
ł
a.” );
ilosc_pytan--;
}
return true;
Krzysztof Stopka Praca Magisterska
Tworzenie wysoko dostępnych klastrów dla potrzeb zarządzania kryzysowego
na przykładzie ochrony przeciwpowodziowej
Spis treści
1. Wstęp ........................................................................................................................ 4
2. Terminologia............................................................................................................. 6
3. Model zarządzania kryzysowego.............................................................................. 9
4. Funkcjonowanie centrum zarządzania kryzysowego na przykładzie ochrony
przeciwpowodziowej ............................................................................................ 14
5. Informatyczna obsługa centrów gromadzenia informacji ...................................... 18
6. Platforma komputerowa dla zastosowań antykryzysowych ................................... 23
6.1. Klaster komputerowy...................................................................................... 23
6.2. Parametry systemu .......................................................................................... 27
6.2.1. Dostępność.............................................................................................. 27
6.2.2. Bezpieczeństwo ...................................................................................... 29
6.2.3. Skalowalność .......................................................................................... 32
6.2.4. Niezawodność......................................................................................... 33
6.3. Opis narzędzi do budowy klastrów................................................................. 35
6.3.1. Wirtualizacja serwerów .......................................................................... 35
6.3.1.1. OpenVZ (Open Virtualization) ....................................................... 45
6.3.1.2. XEN ................................................................................................ 54
6.3.2. Balansowanie obciąŜeniem..................................................................... 56
6.3.2.1. LVS (Linux Virtual Server) ............................................................ 58
6.3.3. Replikacja zasobów ................................................................................ 62
6.3.3.1. HB (Heart Beat) .............................................................................. 63
6.3.3.2. DRBD (Distributed, Replicated, Block, Device)............................ 66
6.3.3.3. RAID............................................................................................... 70
7. Scenariusze budowy i optymalizacji platform informatycznych do zastosowań
antykryzysowych .................................................................................................. 72
7.1. Scenariusz 1 – warstwa gromadzenia i prezentacji danych:........................... 73
7.1.1.
Architektura klastra................................................................................. 73
7.1.2.
Instalacja i konfiguracja klastra .............................................................. 78
7.1.3.
Podsumowanie scenariusza................................................................... 101
Krzysztof Stopka Praca Magisterska
Tworzenie wysoko dostępnych klastrów dla potrzeb zarządzania kryzysowego
na przykładzie ochrony przeciwpowodziowej
7.2. Scenariusz 2 – warstwa przetwarzania danych:............................................ 109
7.2.1. Architektura klastra............................................................................... 109
7.2.2. Konfiguracja klastra.............................................................................. 109
7.2.3. Podsumowanie scenariusza................................................................... 111
7.3. Scenariusz 3 – Balansowanie obciąŜenia za pomocą LVS........................... 114
7.3.1.
Architektura klastra............................................................................... 114
7.3.2.
Instalacja i konfiguracja klastra ............................................................ 115
7.3.3.
Podsumowanie scenariusza................................................................... 116
8. Podsumowanie ...................................................................................................... 117
9. Bibliografia ........................................................................................................... 119
10. Netografia ............................................................................................................. 120
11. Spis rysunków....................................................................................................... 121
12. Spis tabel............................................................................................................... 123
Krzysztof Stopka Praca Magisterska
Tworzenie wysoko dostępnych klastrów dla potrzeb zarządzania kryzysowego
na przykładzie ochrony przeciwpowodziowej
1.
Wstęp
Efektywność i dostępność informacji to filary informatyki, które wykorzystywane
są w zagadnieniach inŜynierskich i przynoszą wymierne korzyści. Przykładowo
gromadzenie danych hydrologicznych i meteorologicznych pozwala monitorować
i prognozować rozwój zagroŜeń z nimi związanych. Dlatego zapewnienie odpowiedniej
jakości i niezawodności systemom monitorującym powinno być priorytetem
i charakteryzować się ciągłością działania w czasie.
Celem pracy jest implementacja komputerowych systemów klastrowych, które
przeznaczone będą do uruchomienia usług gromadzenia, udostępniania oraz
przetwarzania informacji. Narzędzia wykorzystane do budowy systemu
to m.in. technologie wirtualizacji, replikacji oraz balansowania obciąŜenia. Celem
nadrzędnym jest analiza pracy oraz zapewnienie dostępności systemu podczas trwania
sytuacji kryzysowej. ZałoŜone wymagania przy implementacji nakazują uwzględniać
aspekty niezawodności, skalowalności oraz bezpieczeństwa funkcjonowania
poszczególnych jego elementów.
Do napisania pracy zmotywowała mnie chęć przedstawienia i zastosowania
istniejących projektów informatycznych rozwijanych na licencji GPL, których
funkcjonalność moŜe zostać wykorzystana do budowy wydajnych platform odpornych
na awarie, zapewniających przy odpowiedniej konfiguracji załoŜony poziom
bezpieczeństwa oraz efektywnie wykorzystujących dostępne zasoby po stronie
sprzętowej. Istniejące centra gromadzenia informacji wymagają optymalizacji
parametrów przy jednoczesnym zachowaniu stałego kosztu utrzymania.
Do budowy systemu wybrałem projekty związane z technologią klastrów
komputerowych, które moŜna łatwo dostosować do specyficznych celów. Parametry,
na które
zwracałem
uwagę
to
skalowalność,
łatwość
zarządzania,
bezpieczeństwo i transparentność dla uŜytkownika.
Niektóre z uŜytych technologii wykorzystywane są w usługach hostingowych
i mogą z powodzeniem wspomagać zagadnienia związane z ochroną
przeciwpowodziową. Podczas przygotowywania pracy uŜyłem dwóch jednostek
komputerowych PC z zainstalowaną dystrybucją Linuxa o nazwie DEBIAN. Spośród
wielu dostępnych narzędzi do budowy klastrów wybrałem takie, których
4
[ Pobierz całość w formacie PDF ]