I. Clusters bajo Linux

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1 CURSO CLUSTERS & GRID COMPUTING EN ENTORNOS DE SOFTWARE LIBRE I. Clusters bajo Linux Isabel Campos Plasencia Responsable de Proyectos de Computación 28, 29 y 30 de Noviembre 2005

2 Estrategia de Administración: Qué conlleva? Mantenimiento Físico de las máquinas Conexiones eléctricas, consolas,... BIOS Sistema Operativo Mecanismo de Booting Instalación y Configuración de las máquinas Integridad del sistema: detección de intrusiones Monitorización del cluster Chequeo del estado del cluster Gestión de los mensajes de error Seguridad

3 Administración de clusters SEGURIDAD MONITORIZACIÓN Mantenimiento Físico Instalación ADMINISTRACIÓN DEL SISTEMA Software Usuarios

4 Estrategia de Administración: Qué conlleva? Uso del cluster Setup de usuarios y login Envío de trabajos Law enforcement Aplicaciones de usuario Instalación Setting up y mantenimiento de las variables de entorno $ENV. Para cada punto debe haber una estrategia bien definida!!

5 CURSO CLUSTERS & GRID COMPUTING EN ENTORNOS DE SOFTWARE LIBRE Administración del Sistema Booting e Instalación del Sistema Operativo 28, 29 y 30 de Noviembre 2005

6 Instalación del Sistema Operativo: Mecanismo de Booting Booting en los nodos del cluster Boot via NFS El sistema operativo está almacenado en el servidor y se exporta con NFS Los nodos hacen el boot mediante DHCP/BOOTP y TFTP Los discos duros locales se usan para almacenamiento provisional de datos (/tmp) Otra opción: el booting a través de la red es particularmente fácil de mantener porque todo el software está en el servidor. Boot desde disco local Más costoso desde el punto de vista del mantenimiento Mucho más tolerante a errores de red, por ejemplo.

7 Instalación del Sistema Operativo: DHCPD y PXE booting dhcpd IP: Hostname: nodo1 Servidor Ethernet El fichero /etc/dhcpd.conf: host nodo1 { hardware Ethernet 00:28:20:4F:C3:80; fixed address ; } HW address: 00:28:20:4F:C3:80

8 Instalación del Sistema Operativo: DHCPD y PXE booting tftp protocol PXE protocol Servidor El fichero /tftpboot/pxelinux.cfg/nodo1.. Install=nfs:// /nfs/SuSE9 Ethernet El fichero /nfs/suse9/xml/nodo1.xml Contiene los detalles del software a instalar Instalación del Sistema Operativo

9 Instalación del sistema operativo /boot /etc /lib /usr/etc /usr/bin lxinst Maquina de Instalación (aislada del exterior) Red Network exterior Complejo del cluster

10 Instalación del sistema operativo t/n [min] 20:00 17:30 Tiempo de instalación por nodo (via NFS) 15:00 10:00 10:15 05:00 06:09 04:33 03:24 00: N NFS server: Pentium 200MHz, 64MB RAM, 40 GB Hdisk NIC 3Com 3c BaseTX (Boomerang) 100 Mbit full duplex

11 CURSO CLUSTERS & GRID COMPUTING EN ENTORNOS DE SOFTWARE LIBRE Monitorización del Cluster 28, 29 y 30 de Noviembre 2005

12 Monitorización del Cluster Parámetros a monitorizar Hardware: Discos, conexión a la red, Temperatura, Memoria,... Software: integridad del OS, versión kernel, updates del sistema,... Otros: Está el directorio /data/protein montado en lxdata0? Características del sistema de monitor Aplicable a todas las plataformas Linux Dar una visión global rápida del estado de las máquinas Proveer de un mecanismo de corrección de errores y alerta No interferir en la operación de las máquinas Diseño de un monitor a la carta A partir de herramientas UNIX standard (shell scripts, HTML) Se instala como un programa en shell que se ejecuta periodicamente (cron job)

13 Monitorización del Cluster: Algunas herramientas Estado del Hardware Voltaje, T, Ventiladores, chasis,... Estado Operacional Filesystems ( montados? Llenos?) Mensajes del disco ( errores?) Usuarios ( usuarios ilegales) Uptime Daemons (cron,nfs) Rendimiento Uso del Sistema Contando Mflop/s, Mref/s (desarrollo de programas) sensors.nu Scripts en shell Usar ganglia toolkit

14 Monitorización del Cluster: Algunas herramientas Librería de Sensores: Implementado como un módulo del kernel que se carga al hacer el boot Ganglia Toolkit Multicast (TCP/IP transporte): muy rápido * Monitorización completa en tiempo real (Opensource) Versiones para Linux, Solaris, Tru64, IRIX, Windows Mantiene una tabla dinámica de máquinas: es decir, no se cuelga al tratar de conectar a un nodo que esta caído. Performance Counters Kernel patch (cuidado!!) Basado en la información leída en registros del CPU de propósito especial * Nota: sshd es muy lento para clusters grandes (>100 nodos)

15 Ejemplo: Instalación de Sensores Qué son los sensores? Chips incluídos en la placa base de los PCs (desde 1998) para controlar el estado del Hardware. Su estado se lee a través del bus ISA o del bus SM (System Management) mediante I/O normal. Qué parámetros de hardware controlan? Temperatura de la CPU y del chasis Voltaje de entrada a la placa base Velocidad de los ventiladores, Cómo se lee el estado de esos chips en Linux? Un módulo del kernel de Linux se encarga de leer el estado del chip correspondiente. Hay un módulo para cada parámetro del hardware a controlar. sensors.nu

16 Intermedio: kernel y modulos Kernel: En Linux, es el software a través del cual el usuario interacciona con el hardware Proceso signals System calls & faults Linux Kernel Hardware

17 Interacción Proceso Kernel System Calls Filesystem: rmdir( ), open( ), Proceso: getuid( ), exit( ), Network: send( ), listen( ), Signals SIGHUP: Terminal hangup SIGTERM: Termination (kill 9 pid) SIGINT: Interrupción desde el teclado (CTRL C) SIGSEGV: Segmentation violation

18 Interacción Proceso Kernel Nivel de usuario p1 p2 p3 Kernel signals System calls Virtual memory traps & faults scheduler Physical memory Device drivers Filesystems Network protocol Network drivers CPU System memory terminal disk Network interface

19 Módulos del Kernel Módulo Parte del Kernel que se carga en el sistema operativo solamente cuando se necesita

20 Ejemplo de módulo: Medida de los sensores User space Aplicación: sensors Driver Client i2c dev i2c core Algorithm Adapter Kernel Hardware Adapter specific code Adapter Hardware I2C Devices

21 Monitorización: Estado Operacional Chequeo frecuente (~15 minutos) de los puntos clave que hacen al cluster operativo: Controlar que los daemons del sistema están lanzados Generales: nfsserver, portmapd, Particulares: pvfsd, dhcpd Están todos los nodos encendidos? Responden los nodos al ping Directorios NFS montados adecuadamente /home, /pvfs, /usr/local/sys, accesibles en todo el cluster Scripts: Shell, PERL,

22 Monitorización: Integridad del Sistema Operativo Ha habido algun cambio accidental en los ficheros del sistema? Hay algún intruso en el cluster? Comparar el Software instalado en el cluster con el software de la máquina de instalaciones (CDs originales) Directorios a chequear: Sistema Operativo: /bin, /usr/lib, /lib, /sbin, Seguridad: /etc/hosts.allow,.deny, /etc/routes Mecanismo de alerta y corrección Construcción de un script adecuado Envio automático de e mail al administrador

23 Monitorización del Cluster: BIFI Monitor El servidor central... check_os.sh nodos nodoi:/boot nodoi:/etc nodoi:/lib nodoi:/usr/bin =? lxinst /boot /etc /lib /usr/bin...ordena chequear el Sistema Operativo de cada maquina cada dia a las 24:00 en el.html NO 1. e mail 2. Subsanar el error: ejemplo cp lxinst:/lib/* nodo#:/lib/ (manual o automáticamente) en el.html SI en el.html

24 Detección de intrusiones Protegido en la máquina de instalación Ficheros /nfs/updates/chkref.nodox con entradas de la forma: 9ker74rhkl91h33432b rwxr xr x root 12/09/03 /bin/cp Checksum: md5sum Permisos Owner Fecha nombre Generado localmente en el nodox /tmp/chkref.nodox Desde lxinst se ejecuta: /nfs/updates/secure_bin/diff /nfs/updates/chkref.nodox /tmp/chkref.nodox

25 CURSO CLUSTERS & GRID COMPUTING EN ENTORNOS DE SOFTWARE LIBRE Administración del Sistema Seguridad 28, 29 y 30 de Noviembre 2005

26 Medidas de seguridad y prevención Protección contra ataques externos Firewall PC Ipchains / Iptables Apagar todas las utilidades que no sean necesarias (sonido,...) TCP Wrapper OpenSSH: sólo conexiones encriptadas Instalación regular de paquetes con updates concernientes a la seguridad Forzar el cumplimiento de las normas Conjunto de scripts que garantizen el orden No login en los nodos de computación Prohibido mandar programas en interactivo,...

27 CURSO CLUSTERS & GRID COMPUTING EN ENTORNOS DE SOFTWARE LIBRE Administración del Sistema Gestión de los recursos: Colas de Batch 28, 29 y 30 de Noviembre 2005

28 Porqué un sistema de batch? Motivación Uso más efectivo de los ordenadores (ej. Carga uniforme) Uso de recursos 24h/día Asignación de recursos de acuerdo a reglas (quien recibe cuánta CPU) Ejecución rápida de tareas (el sistema sabe cuales son los nodos más desocupados) Nuestro objetivo El usuario le dice al sistema de batch el nombre de un script, especificando sus necesidades (trabajo en serie, o en paralelo, memoria, tiempo de CPU.) El sistema de batch garantiza que el trabajo se ejecutará lo antes posible

29 El proyecto Sun Grid Engine Desarrollado por Sun Microsystems junto con iniciativas Open Source Año 2000: Sun compra Gridware (en particular su sistema propietario de batch, CODINE ) Sun inicia dos proyectos Una versión comercial (http://www.sun.com/gridware) Plataformas: PCs, Silicon, Sun, IBM, HP, MAC. OS: Linux, Solaris, IRIX, AIX, MACos, Windows Linux Kernel 2.2, 2.4, 2.6 Software de visualización: Accounting Reporting Console (ARco) Precio: (N1 Grid Engine version 6)» Cluster hasta 50 nodos 10,000$» Hasta 250 nodos 30,000$» Hasta 2,000 nodos 80,000$

30 El proyecto Sun Grid Engine Versión libre bajo la disciplina Open Source Oficialmente soportado para:» Linux x86, kernel 2.4, glibc >= 2.2» Linux AMD64 (Opteron), kernel 2.4, glibc >= 2.2» Silicon Graphics IRIX 6.5» Sun MicrosystemsSolaris (Sparc and x86) 7, 8 en 32 bit y 64 bit» AppleMac OS/X» CompaqTru64 Unix 5.0, 5.1» Hewlett PackardHP UX 11.x» IBM AIX 4.3, 5.1 Funciona además (con modif. mínimas) para» x86_64 (Xeon EMT64) con kernels 2.6» IA64 (Itanium)

31 Instalación de SGE Open Source Descarga de software: Descarga del binario de la plataforma correspondiente, o bien Descarga de las fuentes & compilar Nodo Master instalación desde los binarios mkdir /usr/local/sys/sge & tar xf sge versionplataforma.tar Añadir entrada en /etc/services sge_commd puerto_libre/tcp Editar un fichero con los nombres de los nodos a controlar Script de inicialización va por defecto a / etc/init.d/rcsge Efecto visible: sge_commd, sge_qmaster y sge_sched están corriendo

32 Instalación de SGE Nodos de Ejecución y de control mkdir /usr/local/sys/sge mount master:/usr/local/sys/sge /usr/local/sys/sge. /usr/local/sys/sge/settings.sh./install_execd en cada nodo desde ese directorio Efecto visible sge_execd, sge_commd y sge_sheperd están corriendo Las colas se configuran graficamente, (y se clonan) En el nodo interactivo del cluster no hay sge_execd ni sge_sheperd.

33 Instalación de SGE Monitorización y control. /usr/local/sys/sge/settings.sh Con entorno X11 Lanzar qmon & Sin entorno X11 Comandos en linea de configuración de colas (qconf y qmod) Sobre los trabajos (qsub, qstat, qdel, ) Administración: qacct

34 Cómo ve el cluster SGE? Nodo interactivo sge_commd Nodo de envío sge_commd sge_qmaster sge_schedd Nodo servidor Nodo master sge_execd? sge_commd sge_sheperd Nodo de computación Nodos de ejecución

35 Envío de trabajos: usuarios y máquinas Nodo de Envío nodo autorizado a enviar trabajos (qsub) y a obtener información sobre su status (qstat). Nodo de Ejecución nodo al que se le permite ejecutar trabajos Nodo de Administración nodo desde el que se ejecutan tareas de administración Nodo Master nodo que controla toda la actividad SGE, información de status, etc Una misma máquina puede desempeñar varios de los papeles descritos Administrador usuario que controla SGE Operador usuario con privilegios de admin, pero que NO puede cambiar la configuración de las colas Propietario Usuario que tiene colas en propiedad Usuario común Usuario que sólo puede controlar sus propios trabajos

36 Configuración de las colas

37 Ejemplos de scripts SGE Trabajo en serie Trabajo en Paralelo #/bin/sh #$ o $HOME/mydir/myjob.out #$ N myjob #$ M #$ l p4=yes. /etc/profile.sge cd mydir./myprog #/bin/sh #$ o $HOME/mydir/myjob.out #$ N myjob #$ pe mpi 4 10 #$ M /etc/profile.sge. /etc/mpi.setup e mpi cd mydir mpirun np $NSLOTS./myprog

38 SGE Job monitoring

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