什么是Linux集群

集群通信系统是一种计算机系统，

它通过一组松散集成的计算机软件和/或硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作。简单地说，集群(cluster)就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。这些单个的计算机系统就是集群的节点(node)。一个理想的集群，用户是不会意识到集群系统底层的节点的。在他们看来，集群是一个系统，而非多个计算机系统。并且集群系统的管理员可以随意增加和删改集群系统的节点。

集群已不是一个全新的概念，早在七十年代计算机厂商和研究机构就对集群系统进行了研究和开发。这些系统不为大家熟知，是因为它主要用于科学工程计算。直到Linux集群的出现，集群的概念才得以广泛传播。集群系统主要分为高可用(High

Availability)集群，简称HA集群，和高性能计算(High Perfermance Computing)集群，简称HPC集群。

在Linux出现前，集群系统采用的操作系统主要有VMS、UNIX和WindowsNT。到九十年代末期，linux操作系统不断走向成熟，它的健壮性不断增强，并且提供了GNU软件和标准化的PVM、MPI消息传递机制，最重要的是Linux在普通PC机上提供了对高性能网络的支持，这样就大大推动了基于Linux的集群系统的普及和发展。

    在局域网中的Linux服务器集群，为了保障运维安全，只能从堡垒机登录到各个Linux服务器。那么需要对Linux服务器集群进行安全加固，限制访问权限。在堡垒机上可以部署脚本来记录用户操作的审计日志（详情参考笔者的文章），那么整个局域网的Linux服务器集群的安全性就可以大大提高。

    堡垒机作用明显，其提供运维统一入口和安全审计功能，切断直接访问和事后审计定责，解决“运维混乱”变得“运维有序” 。

   下面是三种方法总结。分别从服务端，系统端、防火墙端来完成只允许堡垒机SSH登录的功能。

1、/etc/ssh/sshd_config

    修改添加AllowUsers到ssh配置文件/etc/ssh/sshd_config  ：

    AllowUsers myuser@20.132.4.*

    然后重启 sshd服务：systemctl restart sshd

2、hosts.allow与hosts.deny

    修改/etc/hosts.deny中添加设置 sshd : ALL ，拒绝所有的访问；

    修改/etc/hosts.allow，添加设置sshd : 20.132.4.* ，单独开启某个IP地址 。

    这两个文件优先级为先检查hosts.deny，再检查hosts.allow。

    更加详细信息参考笔者的文章-Linux中hosts.allow与hosts.deny  。

3、iptables防火墙

    tcp协议中，禁止所有的ip访问本机的22端口。

    iptables -I INPUT -p tcp--dport 22 -j DROP

    只允许20.132.4.* 访问本机的22端口

    iptables  -I  INPUT  -s  20.132.4.*   -ptcp  --dport  22  -j   ACCEPT

    另外/etc/pam.d/sshd也可以提供访问控制功能，调用的pam_access.so模块是根据主机名、IP地址和用户实现全面的访问控制，pam_access.so模块的具体工作行为根据配置文件/etc/security/access.conf来决定。但是囿于资料过少，待以后遇到再解决把。

1.2.并行技术

这是一个非常简单的建造四节点的小集群系统的例子，它是构建在Linux操作系统上，通过MPICH软件包实现的，希望这个小例子能让大家对集群系统的构建有一个最基本的了解。

2.使用MPICH构建一个四节点的集群系统

这是一个非常简单的建造四节点的小集群系统的例子，它是构建在Linux操作系统上，通过MPICH软件包实现的，希望这个小例子能让大家对集群系统的构建有一个最基本的了解。

2.1 所需设备

1).4台采用Pentium II处理器的PC机，每台配

置64M内存，2GB以上的硬盘，和EIDE接口的光盘驱动器。

2).5块100M快速以太网卡，如SMC 9332 EtherPower 10/100(其中四块卡用于连接集群中的结点，另外一块用于将集群中的其中的一个节点与其它网络连接。)

3).5根足够连接集群系统中每个节点的，使用5类非屏蔽双绞线制作的RJ45缆线

4).1个快速以太网(100BASE-Tx)的集线器或交换机

5).1张Linux安装盘

2.2 构建说明

对计算机硬件不熟的人，实施以下这些构建步骤会感到吃力。如果是这样，请找一些有经验的专业人士寻求帮助。

1. 准备好要使用的采用Pentium II处理器的PC机。确信所有的PC机都还没有接上电源，打开PC机的机箱，在准备与网络上的其它设备连接的PC机上安装上两块快速以太网卡，在其它的 PC机上安装上一块快速以太网卡。当然别忘了要加上附加的内存。确定完成后盖上机箱，接上电源。

2. 使用4根RJ45线缆将四台PC机连到快速以太网的集线器或交换机上。使用剩下的1根RJ45线将额外的以太网卡(用于与其它网络相连的那块，这样机构就可以用上集群)连接到机构的局域网上(假定你的机构局域网也是快速以太网)，然后打开电源。

3. 使用LINUX安装盘在每一台PC机上安装。请确信在LINUX系统中安装了C编译器和C的LIB库。当你配置TCP/IP时，建议你为四台PC分别指定为192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1.3、192.168.1.4。第一台PC为你的服务器节点(拥有两块网卡的那台)。在这个服务器节点上的那块与机构局域网相连的网卡，你应该为其指定一个与机构局域网吻合的IP地址。

4.当所有PC都装好Linux系统后，编辑每台机器的/etc/hosts文件，让其包含以下几行：

192.168.1.1 node1 server

192.168.1.2 node2

192.168.1.3 node3

192.168.1.4 node4

编辑每台机器的/etc/hosts.equiv文件，使其包含以下几行：

node1

node2

node3

node4

$p#

以下的这些配置是为了让其能使用MPICH’s p4策略去执行分布式的并行处理应用。

1. 在服务器节点

，建一个/mirror目录，并将其配置成为NFS服务器，并在/etc/exports文件中增加一行：

/mirror node1(rw) node2(rw) node3(rw) node4(rw)

2. 在其他节点上，也建一个/mirror目录，关在/etc/fstab文件中增加一行：

server:/mirror /mirror nfs rw,bg,soft 0 0

3. /mirror这个目录从服务器上输出，装载在各个客户端，以便在各个节点间进行软件任务的分发。

4. 在服务器节点上，安装MPICH。MPICH的文档可在

5.任何一个集群用户(你必须在每一个节点新建一个相同的用户)，必须在/mirror目录下建一个属于它的子目录，如 /mirror/username，用来存放MPI程序和共享数据文件。这种情况，用户仅仅需要在服务器节点上编译MPI程序，然后将编译后的程序拷贝到在/mirror目录下属于它的的子目录中，然后从他在/mirror目录下属于它的的子目录下使用p4 MPI策略运行MPI程序。

2.3 MPICH安装指南

1.如果你有gunzip，就d下载mpich.tar.gz，要不然就下载mpich.tar.Z。你可以到http://www.mcs.anl.gov/mpi/mpich/downloa下载，也可以使用匿名FTP到ftp.mcs.anl.gov的pub/mpi目录拿。(如果你觉得这个东西太大，你可以到pub/mpi/mpisplit中取分隔成块的几个小包，然后用cat命令将它们合并)

2.解压：gunzip c mpich.tar.gz 　tar xovf-(或zcat mpich.tar.Z　tar xovf-)

3.进入mpich目录

4.执行：./configure为MPICH选择一套适合你的实际软硬件环境的参数组，如果你对这些默认选择的参数不满意，可以自己进行配置(具体参见MPICH的配置文档)。最好选择一个指定的目录来安装和配置MPICH，例如：

./configure -prefix=/usr/local/mpich-1.2.0

5.执行：make >&make.log 这会花一段较长的时间，不同的硬件环境花的时间也就不同，可能从10分钟到1个小时，甚至更多。

6.(可选)在工作站网络，或是一台单独的工作站，编辑mpich/util/machines/machines.xxx(xxx是MPICH对你机器体系结构取的名称，你能很容易的认出来)以反映你工作站的当地主机名。你完全可以跳过这一步。在集群中，这一步不需要。

7.(可选)编译、运行一个简单的测试程序：

cd examples/basic

make cpi

ln s ../../bin/mpirun mpirun

./mpirun np 4 cpi

此时，你就在你的系统上运行了一个MPI程序。

8.(可选)构建MPICH其余的环境，为ch_p4策略使

用安全的服务会使得任何启动速度加快，你可以执行以下命令构建：

make serv_p4

(serv_p4是一个较新的P4安全服务的版本，它包含在MPICH 1.2.0版中)，nupshot程序是upshot程序的一个更快版本，但他需要tk 3.6版的源代码。如果你有这个包，你就用以下命令可以构建它：

make nupshot

9.(可选)如果你想将MPICH安装到一个公用的地方让其它人使用它，你可以执行：

make install 或 bin/mpiinstall

你可以使用-prefix选项指定MPICH安装目录。安装后将生成include、lib、bin、sbin、www和man目录以及一个小小的示例目录，

到此你可以通告所有的用户如何编译、执行一个MPI程序。

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