大规模机群系统的快速部署与动态配置摘要：随着计算需求的日益增大，机群系统的规模越来越大，节点数目越来越多，传统的机群部署与配置方法已经逐渐不能胜任。为此，在机群环境中部署了一套集中管理系统，将所有的部署与配置工作集中到少数几台服务器上，而无须对单个节点进行重复操作，实现对机群系统节点的快速部署，并对已安装的节点进行实时与动态配置，从而极大地减少了工作量，提高了效率。关键词：机群；可扩展标记语言；KickStart；PXE；模板；组件：TP311文献标志码：A：1001－3695(2008)06－1911－03Keywords：computercluster;XML;KickStart;PXE;template;component高性能计算是当前计算机科学中一个日趋重要的分支。而大规模的机群系统又是高性能计算中一个重要的组成部分。目前，大规模的机群系统在各个领域的应用越来越广泛，包括高能物理、金融、气象等诸多领域[1]。对于这些领域，随着计算需求的增大，机群系统的规模也越来越大，节点数目从几十、几百到几千、上万不等[2]。像欧洲粒子物理研究中心CERN，目前机群节点数目已经达到两千多个。在笔者所在的高能物理研究所，目前机群与网格环境的节点总数为300多个，但是随着BEPCⅡ（北京正负电子对撞机）改造工程的进行，计算需求将迅猛增长，机群、网格等计算系统的规模将成倍增长，总共节点数目至2010年将达到??4000个。机群节点数目的成倍增长，对机群系统的部署与管理来说是一个新的挑战，新的问题也不断出现。?ヒ?Linux平台为例，机群系统的部署与配置上常见的问题有：a)每个新增节点需要安装操作系统，传统的是从cdrom对单个节点进行安装。安装前需要填写大量的信息；安装完成后需要配置系统服务。b)节点按照所承担的不同功能，需要安装不同的软件包。c)需要定期升级某些软件包。d)在某些节点上，需要卸载某些软件包，或者安装新的软件包。e)节点上的软件包安装后，需要修改或者更新相应的配置文件或者启动某些服务才能生效。?フ庑┕ぷ魅绻?只是在单机上进行，显然是没有什么难度。但是当节点数目超过100个时，如果这些繁琐的安装与配置工作都由管理员手动逐个节点来完成，将会耗费巨大的人力与时间，而且效率低下，也容易出现错误。?フ攵哉庵智榭觯?传统的机群管理工具，如无盘工作站、网络计算机、硬盘克隆[3]等都不能完美地解决所有问题。?ピ诖蠊婺５幕?群系统上，建立一种集中、快速的方式来部署与动态配置机群系统是非常必要的。这样可以让所有的工作集中在几台服务器上，而无须对单个节点进行操作，同时能使节点动态更新自己的配置信息，从而简化工作量，提高效率。目前类似的系统有欧洲粒子物理中心（CERN）的QUATTOR[5]、意大利核物理研究所（INFN）的YAM+APT。为此，笔者在自己的机群系统上部署了一套集中管理系统（centralizedmanagementsystem,CMS），对目前的机群进行快速、集中的部署与动态的配置。1CMS的原理??CMS的目标是要将所有的部署与配置工作集中到几台服务器上（服务器的数目视机群的规模大小而定），而无须在每个节点机上执行重复安装与配置工作。因此，CMS的整体构架为C/S模型。所有的机群节点均是这些服务器的客户端。?ト缤?1所示，每个服务器各自承担一部分独立的功能，各个节点分别与这些服务器发生联系。?シ?务器按照其功能的不同，可分为三种类型，即配置信息管理服务器（configurationdatabase，CDB）、软件包管理服务器(softwarerepository，SWR)、自动安装服务器(automaticinstallationserver，AIS)。如果机群系统上节点数目小于100，这三个服务器可以集中在一台机器上。当节点数目更多时，由于网络带宽的限制，软件包服务器可以分布在几台机器上。CMS的目标是让这三个服务器协同工作，使得与服务器通信的各个客户节点能自动安装操作系统，自动安装、升级、删除软件包，并且完成自我配置与实时、动态配置（客户端节点根据CDB中配置信息的改变而自动更新本节点的配置信息）。2CMS的体系结构??CMS的服务器与客户端主要功能(图2)如下：??a)配置信息管理服务器CDB。CDB是节点机配置信息管理的核心，它主要用来保存所有目标节点的软、硬件等配置信息，如CPU、内存、硬盘、网络参数、...