informИнформатикаInformatics1816-03012617-6963UIIP NASB10.37661/1816-0301-2021-18-2-48-57inform-1081Research ArticleЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ И НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМINFORMATION PROTECTION AND SYSTEM RELIABILITYИсследование надежности аппаратной части офисного кластераThe study of the reliability of the hardware part of the office clusterМартиновичТ. С.MartinovichT. S.

Мартинович Татьяна Сергеевна - научный сотрудник, лаборатория проблем защиты информации.

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.

Tatyana S. Martinovich - Researcher, The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus.

st. Surganova, 6, Minsk, 220012.

martintan@newman.bas-net.byПарамоновН. Н.ParamonovN. N.

Парамонов Николай Николаевич - кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник.

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.

Nikolaj N. Paramonov - Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Leading Researcher, The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus.

st. Surganova, 6, Minsk, 220012.

nick@newman.bas-net.byРымарчукА. Г.RymarchukA. G.

Рымарчук Александр Григорьевич - главный конструктор проекта.

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.

Aleksandr G. Rymarchuk - Chief Designer of the Project, The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus.

st. Surganova, 6, Minsk, 220012.

rymarchuk@newman.bas-net.byЧижО. П.TchijO. P.

Чиж Олег Петрович - кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией высокопроизводительных систем.

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.

Oleg P. Tchij - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Head of the Laboratory of High-Performance Systems, The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus.

st. Surganova, 6, Minsk, 220012.

otchij@newman.bas-net.byОбъединенный институт проблем информатики Национальной академии наук БеларусиThe United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus2021280620211824857Copyright © Мартинович Т.С., Парамонов Н.Н., Рымарчук А.Г., Чиж О.П., 20212021Мартинович Т.С., Парамонов Н.Н., Рымарчук А.Г., Чиж О.П.Martinovich T.S., Paramonov N.N., Rymarchuk A.G., Tchij O.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inf.grid.by/jour/article/view/1081

Исследование показателей надежности аппаратной части офисного суперкомпьютера проводилось на примере кластера СКИФ-ГЕО-Офис РБ, разработанного в рамках научно-технической программы Союзного государства «СКИФ-НЕДРА» (2015-2018 гг.). Компоненты кластера расположены в малогабаритной стойке на базе корпуса типа Full Tower «Aerocool Expredator Black».

Приводятся реализованные в кластере базовые архитектурные принципы, его состав и структурно-функциональная схема. Предлагается методическое обеспечение расчета надежности кластера с учетом предыдущих исследований авторов, обосновывается его структурная схема надежности. Даются формулы расчета основных показателей надежности ядра и совокупности вычислительных средств (СВС) кластера, анализируются последствия отказов его комплектующих.

Предлагается математическая модель надежности (граф состояний) СВС кластера, позволяющая получать формулы для вычисления средней наработки на отказ и на сбой СВС. Оценивается надежность кластера в целом по справочным данным о надежности его комплектующих и по данным эксплуатации суперкомпьютеров семейства СКИФ, вычисляются показатели надежности кластера.

The study of measures of reliability of the hardware part of the office cluster was carried out on the example of the cluster SKIF-GEO-Office RB (further as “cluster”) developed within the framework of scientific and technical program "SKIF-NEDRA" (2015-2018, Program of the Union State of Russia and Belarus). The cluster components are located in a small rack on the basis of full Tower "Aerocool Expredator Black" type case.

The basic architectural principles implemented in the cluster, the composition, structural and functional scheme of the cluster are given. The methodological support for calculating the reliability of the cluster, based on previous studies of the authors, and its structural scheme of reliability is justified. The choice of the main measures of reliability of the cluster core and the set of computing facilities is justified and formulas of calculation of these measures are given. The analysis of the consequences of failures of component parts of the cluster is carried out.

A mathematical model of reliability (state graph) of the set of computing facilities of cluster is proposed, which allows to derive formulas for calculating the average value of the time-to-failure and time-to-interruption of cluster. The estimation of the reliability of the cluster as a whole, based on the calculation of measures of reliability on the reference data on the reliability of components as well as on the operation of supercomputers of the family SKIF. The measures of reliability of the cluster are calculated.

офисный кластерпоказатели надежностирасчет надежностиструктурная схема надежностисемейство СКИФкластер СКИФ-ГЕО-Офис РБoffice clustermeasure of reliabilityreliability calculationstructural scheme of reliabilityfamily SKIFcluster SKIF-GEO-Office RBReferencesБелорусские суперкомпьютеры семейства СКИФ / Н. Н. Парамонов [и др.] ; Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси. - Гомель : Вечерний Гомель-Медиа, 2020. - 268 с.Paramonov N. N., Tchij O. P., Rymarchuk A. G., Ablamejko S. V., Anishchenko V. V., Kruglikov S. V., Tuzikov A. V. Belorusskie superkomp'yutery semejstva SKIF. Belarusian Supercomputers of the SKIF Family, Gomel, Vechernij Gomel'-Media, 2020, 268 р. (In Russ.).Белорусские кластеры семейства «СКИФ-ГЕО» / М. Е. Кулешова [и др.] // Седьмой Нац. суперкомпьютерный форум : сб. докл., Переславль-Залесский, 27-30 нояб. 2018 г. / Институт программных систем РАН. - Режим доступа: http://2018.nskf.ru/TesisAll/00_Plenar/051_RymarchukAG.pdf/. - Дата доступа: 20.06.2020.Kuleshova M. E., Paramonov N. N., Rymarchuk A. G., Tchij O. P. Belarusian clusters of the SKIF-GEO family. Sed'moj Nacional'nyj superkomp'juternyj forum: sbornik dokladov, Pereslavl'-Zalesskij, 27-30 nojabrja 2018 g. Institut programmnyh sistem Rossijskoj akademii nauk [7th National Supercomputer Forum: Collection of Reports, Pereslavl-Zalessky, 27 November - 30 November 2018. Program Systems Institute of the Russian Academy of Sciences] (In Russ.). Available at: http://2018.nskf.ru/TesisAll/00_Plenar/051_RymarchukAG.pdf/ (accessed 20.06.2020).Малогабаритный офисный кластер семейства СКИФ-ГЕО-Офис РБ [Электронный ресурс] / М. Е. Кулешова [и др.] // Шестой Нац. суперкомпьютерный форум : сб. докл., Переславль-Залесский, 28 нояб. - 01 дек. 2017 г. / Институт программных систем РАН. - Режим доступа: http://2017.nscf.ru/nauchno-prakticheskaya-konferenciya/tezisy-dokladov/. - Дата доступа: 20.06.2020.Kuleshova M. E., Murashko N. N., Paramonov N. N., Rymarchuk A. G., Tchij O. P. Small office cluster of the Belarusian SKIF family-GEO-Office. Shestoj Nacional'nyj superkomp'juternyj forum: sbornik dokladov, Pereslavl'-Zalesskij, 28 nojabrja - 01 dekabrja 2017 g. Institut programmnyh sistem Rossijskoj akademii nauk [6th National Supercomputer Forum: Collection of Reports, Pereslavl-Zalessky, 28 November - 01 December 2017. Program Systems Institute of the Russian Academy of Sciences] (In Russ.). Available at: http://2017.nscf.ru/nauchno-prakticheskaya-konferenciya/tezisy-dokladov/ (accessed 20.06.2020).Анищенко, В. В. Модели надежности кластерных вычислительных систем / В. В. Анищенко, Л. И. Кульбак, Т. С. Мартинович // Вес. Нац. акад. навук Беларусь Сер. фiз.-тэхн. навук. - 2008. - № 1. -С. 89-99.Anishchenko V. V., Kulbak L. I., Martinovich T. S. Reliability models of cluster computing systems. Vestsi Natsyianal'nai akademii navuk Belarusi. Seryia fizika-technichnykh navuk [Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series], 2008, no. 1, pp. 89-99 (In Russ.).Викторова, В. С. Модели и методы расчета надежности технических систем / В. С. Викторова, А. С. Степенянц. - Изд. 2-е, испр. - М. : Ленанд, 2016. - 256 с.Viktorova V. S., Stepenyanc A. S. Modeli i metody rascheta nadezhnosti tekhnicheskih sistem. Models and Methods for Calculating the Reliability of Technical Systems. Moscow, Lenand, 2016, 256 р. (In Russ.).Компактный вычислительный кластер : пат. РБ на полезную модель № 12417, МПК 606F / А. Г. Рымарчук, А. Н. Евдокимчиков, В. В. Мазюк, С. В. Кругликов, Н. Н. Парамонов, О. П. Чиж, В. Е. Маршалович, В. В. Мурашко, Е. И. Печковский. - Опубл. з0.10.2020.Rymarchuk A. G., Evdokimchikov A. N., Mazjuk V. V, Kruglikov S. V., Paramonov N. N., Pechkovskij E. I. Kompaktnyj vychislitel'nyj klaster: patent Respubliki Belarus' na poleznuju model' № 12417, MPK 606F. Compact Computing Cluster: patent of the Republic of Belarus for Utility Model no. 12417, MPK 606F. Publ. date 30.10.2020 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.