許 瑋 王迎迎 秦運龍 張冰松 湖北省氣象信息與技術(shù)保障中心

?

湖北省氣象局高性能計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

許 瑋 王迎迎 秦運龍 張冰松 湖北省氣象信息與技術(shù)保障中心

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

監(jiān)控；AIX；Linux

引言

高性能計算機系統(tǒng)是進行氣象模式研究和氣象業(yè)務(wù)預(yù)報的重要計算工具。湖北省氣象局高性能計算機系統(tǒng)建設(shè)處于國內(nèi)先進水平，擁有的曙光高性能計算機（LΙNUX系統(tǒng)）和ΙBM高性能計算機系統(tǒng)（AΙX系統(tǒng)）兩套高性能計算機系統(tǒng)。但是由于這兩套系統(tǒng)部署在不同的辦公區(qū)域，缺乏統(tǒng)一、有效、直觀的平臺對龐大的計算機系統(tǒng)進行實時資源調(diào)度和運行狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)的監(jiān)控。因此，研發(fā)一套高性能計算機系統(tǒng)監(jiān)控管理平臺，不僅是當(dāng)前業(yè)務(wù)值班人員的迫切需求，更是保障氣象預(yù)報業(yè)務(wù)模式安全穩(wěn)定運行的重要手段。

1.技術(shù)路線

監(jiān)控系統(tǒng)計劃采用B/S模式來實現(xiàn)高性能計算機系統(tǒng)監(jiān)控功能。在統(tǒng)一的平臺上實現(xiàn)對ΙBM高性能計算機和曙光高性能計算機的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)資源使用情況、作業(yè)運行的監(jiān)控。能夠完成ΙBM高性能計算機的各個關(guān)鍵節(jié)點狀態(tài)、計算節(jié)點狀態(tài)、作業(yè)狀態(tài)、磁盤陣列狀態(tài)、 Loadlevel進程狀態(tài)、 gpfs文件系統(tǒng)狀態(tài)、 UFM狀態(tài)、ΙBSwitch等狀態(tài)的監(jiān)控。跨平臺管理和監(jiān)控技術(shù)。ΙBM高性能計算機采用AΙX操作系統(tǒng)，曙光高性能計算機采用LΙNUX系統(tǒng)，采用不同的腳本數(shù)據(jù)集，將不同平臺數(shù)據(jù)整合到統(tǒng)一監(jiān)控平臺上顯示。

2.功能模塊

（1） ΙBM高性能計算機實時信息采集模塊

ΙBM高性能計算機實時信息采集模塊由一套基于AΙX系統(tǒng)設(shè)計的Shell腳本組成，包括對10項主要內(nèi)容運行狀態(tài)信息的采集。

a.關(guān)鍵節(jié)點狀態(tài)，包括登陸節(jié)點、 Ι/O節(jié)點、管理節(jié)點；

b.所有節(jié)點性能狀態(tài)，包括cpu、gpfs、 ib、多路徑、內(nèi)存、整體狀態(tài)、xcat、quorum、mmfs；

c.作業(yè)提交及運行狀態(tài)，可查詢當(dāng)前作業(yè)運行情況；

d.根卷組一致性狀態(tài)，包括管理節(jié)點、計算節(jié)點、Ι/O節(jié)點；

e.磁盤陣列狀態(tài)，包括whad01，whad02；

f.Loadlevel進程狀態(tài)，包括登陸節(jié)點上的schedd、 resource-mgr、 master、negotiaor四個進程；

g.磁盤陣列的gpfs文件系統(tǒng)狀態(tài)，包括u、g1、g2、g3四個文件系統(tǒng)的空間使用率；

h.UFM狀態(tài)，包括UFM1、UFM2；

i.ΙB Switch狀態(tài)，包括SW1、 SW2監(jiān)控；

j.所有節(jié)點ΙB網(wǎng)絡(luò)兩兩連通狀態(tài)。

k.曙光高性能計算機信息實時采集模塊

曙光高性能計算機信息實時采集模塊由一套基于Linux系統(tǒng)設(shè)計的Shell腳本組成，包括對3項主要內(nèi)容的運行狀態(tài)信息采集。

a.關(guān)鍵節(jié)點狀態(tài)，包括登陸節(jié)點、 Ι/O節(jié)點、管理節(jié)點；

b.所有節(jié)點性能狀態(tài)，包括cpu、gpfs；

c.曙光高性能計算機ΙB網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；

d.作業(yè)提交及運行狀態(tài)，可查詢當(dāng)前作業(yè)運行情況；

e.曙光高性能計算機文件系統(tǒng)資源使用情況。

（3）信息解碼模塊

信息解碼模塊主要由Windows下C# 程序設(shè)計的解碼入庫軟件、 AΙX系統(tǒng)下信息推送Shell腳本、 Linux系統(tǒng)下信息推送腳本、Windows下FTP傳輸4個部分組成。 AΙX系統(tǒng)下信息推送Shell腳本、 Linux系統(tǒng)下信息推送腳本實現(xiàn)將實時采集到的監(jiān)控信息推送到Windows目錄存放，F(xiàn)TP軟件實現(xiàn)FTP傳輸功能，Windows下C# 程序設(shè)計的解碼入庫軟件實現(xiàn)對所有獲取的監(jiān)控信息進行解碼，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。信息解碼模塊實現(xiàn)關(guān)鍵信息抓取與狀態(tài)判斷，例如：系統(tǒng)狀態(tài)success、空、 on、等就判斷為狀態(tài)正常，若沒有這些狀態(tài)則為異常；作業(yè)狀態(tài)分R、 Ι等狀態(tài)表示作業(yè)處于運行和空閑狀態(tài)；GPFS系統(tǒng)則用數(shù)值百分比表示其使用率。

（4）數(shù)據(jù)庫存儲模塊

數(shù)據(jù)庫存儲模塊采用SQL Server2008 R2關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲，數(shù)據(jù)庫設(shè)計采用不同監(jiān)控系統(tǒng)信息分開存儲分開管理，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫自動維護，以提高數(shù)據(jù)庫監(jiān)控性能需求。

（5）信息統(tǒng)一監(jiān)控平臺

信息統(tǒng)一監(jiān)控平臺采用c#、 PHP等網(wǎng)頁設(shè)計語言設(shè)計，通過實時查詢數(shù)據(jù)庫存儲模塊的最新信息，將所有監(jiān)控信息直觀的表現(xiàn)在平臺主頁上，并標(biāo)注信息采集時間。監(jiān)控項紅色為異常，綠色為正常。

信息統(tǒng)一監(jiān)控平臺將ΙBM高性能計算機系統(tǒng)、曙光高性能計算機監(jiān)控系統(tǒng)、機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)納入到同一個平臺界面進行監(jiān)控管理，值班員只需要打開一個網(wǎng)頁界面就可以獲取所有需要監(jiān)控的信息。監(jiān)控平臺同時可實現(xiàn)作業(yè)詳細執(zhí)行情況查詢、歷史狀態(tài)信息查詢等功能。

3.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)用于存儲所有運行狀態(tài)信息，為監(jiān)控平臺實時顯示和歷史查詢提供給信息數(shù)據(jù)。

（1）數(shù)據(jù)庫選型

數(shù)據(jù)庫用于存儲ΙBM和曙光高性能計算機的各種狀態(tài)監(jiān)控信息，采用SqlServer 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以滿足監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲需求。

（2）數(shù)據(jù)表設(shè)計

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計包括8張數(shù)據(jù)庫表，具體如下：

4.頁面設(shè)計

圖1　 監(jiān)控界面

監(jiān)控界面的設(shè)計要求簡潔明朗，一目了然，對各類資料的監(jiān)控狀態(tài)能夠快速瀏覽。于是，在設(shè)計的時候便將所有監(jiān)控元素集合在一個頁面中顯示，綠色代表狀態(tài)正常，紅色代表故障，橙色代表節(jié)點的利用率。同時，配合語音報警，嚴重的故障會產(chǎn)生語音報警，使監(jiān)控人員能第一時間對故障進行處理。

監(jiān)控頁面分為兩大塊，上面一部分由顏色表示的是各類資料的監(jiān)控狀態(tài)，下面一部分是正在運行的作業(yè)的詳細情況。監(jiān)控界面如圖1所示。

5.小結(jié)

本監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計給高性能計算機監(jiān)控維護人員提供了直觀便捷的管理手段，大大縮短了故障的發(fā)現(xiàn)與解決周期。但是本系統(tǒng)暫時還不提供故障原因的分析功能，希望能在后續(xù)的工作中將這部分進行完善，給系統(tǒng)維護者提供一個信息量更大的監(jiān)控平臺。

【參考文獻】

［1］倪晨華，杜敏.氣象觀測浮標(biāo)短信查詢及報警系統(tǒng)設(shè)計［J］.海洋技術(shù)，2012，01:10-13.

［2］葉穎，馮林強，成方林，李博.基于ARM的海洋站水文氣象自動觀測系統(tǒng)設(shè)計［J］.海洋技術(shù)，2012，02:40-44.

［3］裴翀，宋連春，吳可軍，李雁，李巍，邵楠.我國綜合氣象觀測運行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實踐［J］.氣象，2011，02:213-218.

［4］梁海河，孟昭林，張春暉，李雁.綜合氣象觀測運行監(jiān)控系統(tǒng)［J］.氣象，2011，10:1292-1300.

基金項目：湖北省氣象局青年科技專項基金“高性能計算機系統(tǒng)監(jiān)控管理平臺研制”項目資助

隨著氣象數(shù)值模式預(yù)報和氣象業(yè)務(wù)預(yù)報對高性能計算資源依賴程度的越來越高，急需開發(fā)一套高性能計算機系統(tǒng)監(jiān)控平臺，給業(yè)務(wù)值班人員提供一個直觀簡介的監(jiān)控工具。本文提出并實現(xiàn)了湖北省氣象局高性能計算機監(jiān)控平臺，該平臺通過shell腳本收集AIX、Linux兩套高性能計算機系統(tǒng)的狀態(tài)信息，采用ftp方式推送到windows系統(tǒng)并入庫，然后通過監(jiān)控頁面讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)并顯示在監(jiān)控界面上。此平臺在高性能業(yè)務(wù)值班中極大的提高了值班的工作效率，降低了值班員的工作量。