全栈式高性能计算裸金属管理服务系统及方法与流程

1.本发明属于高性能计算技术领域，具体涉及全栈式高性能计算裸金属管理服务系统及方法。


背景技术：

2.很多现代项目开发，需要掌握多种技术，以减少沟通成本、解决人手不够资源紧张、问题闭环的问题。全栈对业务的价值很大，如对于整个业务的统筹、技术方案的判断选型、问题的定位解决等，全栈技术能力有重要影响。另外对于各种人才配套不是很齐全的创业公司，全栈能解决各种问题，独挡多面，节省成本，能在早期促进业务快速发展，然而市面上各种的高性能计算仍存在各种各样的问题。
3.如授权公告号为cn112256393b所公开的一种裸金属服务器的资源管理方法及设备，其虽然实现了将裸金属服务器添加至云平台资源池；在云平台中为裸金属服务器创建虚拟硬盘和虚拟网络，并将虚拟硬盘转换成iscsi目标，使裸金属服务器通过管理网络对iscsi目标进行读写访问；通过管理网络向裸金属服务器发送唤醒数据包，使裸金属服务器响应唤醒数据包启动并挂载iscsi目标为系统盘或数据盘；响应裸金属服务器启动并进入操作系统，通过管理网络向裸金属服务器发送虚拟网络配置信息，使裸金属服务器配置所述配置信息对应的网络；将配置信息对应的网络接口通过隧道网络接入云平台的网络节点；实现通过软件方式对裸金属服务器的管理，使得在云平台中裸金属服务器与虚拟机之间的资源共享，但是并未解决现有在实时数据业务场景中无法实现裸金属上实现完全自动化的系统部署，应用部署等。在短时间内可部署完成用户使用的环境，同时实现资源能快速弹性伸缩。为此我们提出全栈式高性能计算裸金属管理服务系统及方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供全栈式高性能计算裸金属管理服务系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：全栈式高性能计算裸金属管理服务系统，包括用户端，所述用户端通过输入端口实现与裸金属管理服务系统电性连接，所述裸金属管理服务系统与网络服务系统通讯连接，所述网络服务系统与云服务器通讯连接，所述用户端用于实现客户进行操作控制输入，所述裸金属管理服务系统包括有兼具弹性云服务器和物理机性能的计算类服务，用于对核心数据库、关键应用系统、高性能计算、大数据业务提供卓越的计算性能以及数据安全；所述网络服务系统用于运行网络操作系统、存储和管理网络中的共享资源、为各工作站的应用程序服务和对网络活动进行监督及控制，对网络进行实际管理，分配系统资源，了解和调整系统运行状态，关闭/启动某些资源，所述云服务器是简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务，实现快速构建更稳定、安全的应用，降低开发运维的难度和整体it成本；
6.所述裸金属管理服务系统中包括有边缘层、平台层和应用层，所述边缘层包括有
数据接入、系统接入和边缘计算，所述数据接入用于实现对所述用户端的数据进行传输进入，所述系统接入用于实现对系统进行接入，所述边缘计算用于实现对数据进行初步计算处理，所述平台层包括有开发环境、运行环境、运营环境、大数据和模型建设，所述开发环境、所述运行环境和所述运营环境用于实现对所述裸金属管理服务系统进行环境搭建，所述大数据用于实现对系统的数据信息进行查询和输入，所述模型建设用于实现对所述裸金属管理服务系统进行模型搭建，完成对数据进行计算处理；所述应用层用于实现对所述裸金属管理服务系统进行应用建设。
7.优选的，所述裸金属管理服务系统的基本原理是部署服务器提供dhcp服务和ftp服务，指示多台裸金属设备由pxe网卡启动并分配动态ip，裸金属设备从部署服务器中下载相关软件包，用于裸金属主机的系统安装。
8.优选的，所述裸金属管理服务系统通过所述输入接口进行连接，所述输入接口包括有bmc接口以及ipmi配置进行唯一识别，即通过ipmi网络，管理节点可远程控制裸金属管理服务系统的开关机、网络启动、磁盘启动等行为，支持对所有裸金属设备的批量部署，要求管理节点连接到ipmi网络，通过ipmi远程控制裸金属设备，要求裸金属管理服务系统配备bmc接口，配置ipmi地址、端口、用户名、密码，并连接至ipmi网络。
9.优选的，所述裸金属管理服务系统上电性连接有子网，所述子网上设有内外网通信，所述内外网通信上设有私有ip和eip，所述私有ip为ip地址，解决互联网问题，实现大规模、异构网络的互联互通；且分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，所述eip为弹性公网ip地址，提供独立的公网ip资源，包括公网ip地址与公网出口带宽服务，弹性公网ip支持与裸金属服务器、云服务器、nat网关等资源动态绑定和解绑。
10.优选的，所述云服务器上电性连接有云备份，所述云备份上电性连接云硬盘，所述云硬盘实现数据存储，所述云备份提供对所述云硬盘和所述裸金属管理服务系统的备份保护服务，支持基于快照技术的备份服务，并支持利用备份数据恢复服务器和磁盘的数据，所述云服务器上电性连接有ai学习系统，所述ai学习系统用于实现对数据处理系统进行持续的网络学习和更新。
11.优选的，所述裸金属管理服务系统和所述子网上设有安全隔离，所述安全隔离中包括有防火墙，所述安全隔离和所述防火墙用于实现对所述裸金属管理服务系统和所述子网进行安全防护，提高系的安全性。
12.优选的，所述云服务器中包括有虚拟化资源区和网络区：所述虚拟化资源区通过虚拟化技术，提供云主机和云数据库所需的资源，所述虚拟化资源区中包括有计算资源池、网络资源池和存储资源池；所述网络区是系统所需的各种网络互联设备。
13.优选的，所述唯一识别和所述密码采用的是rsa算法、ecc加密法、md5、idea或者sha1；
14.并且采用的算法之一是哈希算法：哈希算法的定义如下：
15.一个哈希函数(输出长度为l)由两个ppt上的算法(gen，h)构成；
16.gen：一个概率算法，以一个安全参数1n作为输入，然后输出密钥s，假设安全参数1n隐含在s中；
17.h：将一个密钥s以及一个01串x∈{0,1}*作为输入，然后输出hs(x)∈{0,1}
l(n)
，其中的n是隐含在s中的安全参数；
18.即h是定义在输入固定为x∈{0,1}
l
'
(n)
并且l'(n)》l(n)，则称这种哈希函数是一个固定长度的哈希函数，并且称算法h为压缩函数；
19.哈希函数的安全性：
20.抗第二原像：给定一个s以及一个随机的x，对于一个ppt上的敌手计算上很难求出x'≠x满足hs(x')＝hs(x)；
21.抗原像：给定一个s以及一个随机的y，对于一个ppt上的敌手计算上很难求出一个满足hs(x)＝y的x值。
22.优选的，所述哈希函数定义域扩展采用的是merkle-damgard转换，用于将压缩函数扩展为成能够满足需求的哈希函数，并且同时保持前者的抗碰撞特性；
23.merkle-damgard转换：设(gen，h)是一个固定长度的哈希函数，其输入长度为2n而输出长度为n，则构造一个哈希函数：
24.gen：不变；
25.h：对于一个输入密钥s以及一个01串x∈{0,1}
*
，x的长度l小于2n，则：
26.1、设b:＝ceil(l/n)，其实b就是分组的个数，在x末尾填充0使l为n的倍数，然后将x分成b份长度为n的分组x1，x2，...，xb，然后设xb 1:＝l，其中l被编码成n比特的01串；
27.2、设z0:＝0n(z0也被称为初始向量)，初始向量是任意的，并且能被替换成其他任何一个常量；
28.3、对i＝1，2，...，b 1，计算zi:＝hs(z
i-1||xi)；
29.4、最后输出z
b 1。
30.全栈式高性能计算裸金属管理服务系统的方法，包括有以下步骤：
31.s1、裸金属管理服务系统的连接：通过输入端口实现用户端与裸金属管理服务系统进行连接，并且实现对整个系统进行连接建立；
32.s2、裸金属管理服务系统与云服务器通讯连接：裸金属管理服务系统通过网络服务系统实现与无服务器进行通讯连接，使得裸金属管理服务系统能够实现云端平台的连接，实现对数据进行计算处理；
33.s3、裸金属管理服务系统通过dhcp服务和ftp服务进行部署：即通过xe网卡启动并分配动态ip，且bmc接口以及ipmi网络进行连接，且通过ipmi地址、端口、用户名、密码进行连接；
34.s4、裸金属管理服务系统上设有子网：在裸金属管理服务系统上设有子网，通过子网实现对私有ip和eip的建立，完成互联网问题，实现大规模、异构网络的互联互通；且分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，提供独立的公网ip资源，弹性公网ip支持与裸金属服务器、云服务器、nat网关等资源动态绑定和解绑；
35.s5、云服务器有效的实现对数据进行处理：云服务器上设有云硬盘和云备份，云硬盘实现数据存储，云备份提供对所述云硬盘和所述裸金属管理服务系统的备份保护服务，还设有ai学习系统，实现对数据的计算处理能力进行持续学习升级；
36.s6、安全隔离和防火墙用于实现对系统进行安全防护：通过设置安全隔离和防火墙实现对系统进行安全防护，防止数据信息在传输的时候发生错误，或者是系统遭受入侵，发生损坏。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
38.本发明在裸金属上实现完全自动化的系统部署，应用部署等。在短时间内可部署完成用户使用的环境，同时实现资源能快速弹性伸缩，并且通过输入接口实现对裸金属管理服务系统进行连接，以及通过网络服务系统实现与云服务器进行通讯连接，实现对物理和云端的通讯连接，并且裸金属管理服务系统能够实现全栈式计算处理，能够有效的实现前端、终端和计算等的共同运行，以及裸金属管理服务系统中建立模型，实现对数据信息进行计算处理；
39.全栈式高性能计算优点：
40.即时获取hpc资源；支持机时、按月、按季、按年等多种计费模式，节约客户成本；
41.海量弹性的计算和存储满足业务的谷峰，快速完成计算任务；
42.采用最新的intel和amd平台cpu，以及最新的v100/p100gpu和fpga等多种计算资源轻松应对最新的应用需求；
43.行业解决方案提供便捷的saas应用集成；通过图形化的交互方式完成对应的作业流程，使用户可以专注应用创新。
附图说明
44.图1为本发明的系统结构示意图；
45.图2为本发明的步骤流程示意图。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：全栈式高性能计算裸金属管理服务系统，包括用户端，所述用户端通过输入端口实现与裸金属管理服务系统电性连接，所述裸金属管理服务系统与网络服务系统通讯连接，所述网络服务系统与云服务器通讯连接，所述用户端用于实现客户进行操作控制输入，所述裸金属管理服务系统包括有兼具弹性云服务器和物理机性能的计算类服务，用于对核心数据库、关键应用系统、高性能计算、大数据业务提供卓越的计算性能以及数据安全；所述网络服务系统用于运行网络操作系统、存储和管理网络中的共享资源、为各工作站的应用程序服务和对网络活动进行监督及控制，对网络进行实际管理，分配系统资源，了解和调整系统运行状态，关闭/启动某些资源，所述云服务器是简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务，实现快速构建更稳定、安全的应用，降低开发运维的难度和整体it成本；
48.所述裸金属管理服务系统中包括有边缘层、平台层和应用层，所述边缘层包括有数据接入、系统接入和边缘计算，所述数据接入用于实现对所述用户端的数据进行传输进入，所述系统接入用于实现对系统进行接入，所述边缘计算用于实现对数据进行初步计算处理，所述平台层包括有开发环境、运行环境、运营环境、大数据和模型建设，所述开发环境、所述运行环境和所述运营环境用于实现对所述裸金属管理服务系统进行环境搭建，所述大数据用于实现对系统的数据信息进行查询和输入，所述模型建设用于实现对所述裸金
属管理服务系统进行模型搭建，完成对数据进行计算处理；所述应用层用于实现对所述裸金属管理服务系统进行应用建设。
49.为了实现对裸金属管理服务系统进行部署服务器，实现对系统进行安装，本实施例中，优选的，所述裸金属管理服务系统的基本原理是部署服务器提供dhcp服务和ftp服务，指示多台裸金属设备由pxe网卡启动并分配动态ip，裸金属设备从部署服务器中下载相关软件包，用于裸金属主机的系统安装。
50.为了实现对裸金属管理服务系统进行接口连接，本实施例中，优选的，所述裸金属管理服务系统通过所述输入接口进行连接，所述输入接口包括有bmc接口以及ipmi配置进行唯一识别，即通过ipmi网络，管理节点可远程控制裸金属管理服务系统的开关机、网络启动、磁盘启动等行为，支持对所有裸金属设备的批量部署，要求管理节点连接到ipmi网络，通过ipmi远程控制裸金属设备，要求裸金属管理服务系统配备bmc接口，配置ipmi地址、端口、用户名、密码，并连接至ipmi网络。
51.为了实现对公网和私网进行连接，本实施例中，优选的，所述裸金属管理服务系统上电性连接有子网，所述子网上设有内外网通信，所述内外网通信上设有私有ip和eip，所述私有ip为ip地址，解决互联网问题，实现大规模、异构网络的互联互通；且分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，所述eip为弹性公网ip地址，提供独立的公网ip资源，包括公网ip地址与公网出口带宽服务，弹性公网ip支持与裸金属服务器、云服务器、nat网关等资源动态绑定和解绑。
52.为了实现对数据进行存储和备份，本实施例中，优选的，所述云服务器上电性连接有云备份，所述云备份上电性连接云硬盘，所述云硬盘实现数据存储，所述云备份提供对所述云硬盘和所述裸金属管理服务系统的备份保护服务，支持基于快照技术的备份服务，并支持利用备份数据恢复服务器和磁盘的数据，所述云服务器上电性连接有ai学习系统，所述ai学习系统用于实现对数据处理系统进行持续的网络学习和更新。
53.为了实现对系统进行安全防护，本实施例中，优选的，所述裸金属管理服务系统和所述子网上设有安全隔离，所述安全隔离中包括有防火墙，所述安全隔离和所述防火墙用于实现对所述裸金属管理服务系统和所述子网进行安全防护，提高系的安全性。
54.为了实现对云服务器中的资源进行分配处理，本实施例中，优选的，所述云服务器中包括有虚拟化资源区和网络区：所述虚拟化资源区通过虚拟化技术，提供云主机和云数据库所需的资源，所述虚拟化资源区中包括有计算资源池、网络资源池和存储资源池；所述网络区是系统所需的各种网络互联设备。
55.为了实现对加密处理，本实施例中，优选的，所述唯一识别和所述密码采用的是rsa算法、ecc加密法、md5、idea或者sha1；
56.并且采用的算法之一是哈希算法：哈希算法的定义如下：
57.一个哈希函数(输出长度为l)由两个ppt上的算法(gen，h)构成；
58.gen：一个概率算法，以一个安全参数1n作为输入，然后输出密钥s，假设安全参数1n隐含在s中；
59.h：将一个密钥s以及一个01串x∈{0,1}*作为输入，然后输出hs(x)∈{0,1}
l(n)
，其中的n是隐含在s中的安全参数；
60.即h是定义在输入固定为x∈{0,1}
l
'
(n)
并且l'(n)》l(n)，则称这种哈希函数是一
个固定长度的哈希函数，并且称算法h为压缩函数；
61.哈希函数的安全性：
62.抗第二原像：给定一个s以及一个随机的x，对于一个ppt上的敌手计算上很难求出x'≠x满足hs(x')＝hs(x)；
63.抗原像：给定一个s以及一个随机的y，对于一个ppt上的敌手计算上很难求出一个满足hs(x)＝y的x值。
64.为了实现对哈希函数进行转换处理，本实施例中，优选的，所述哈希函数定义域扩展采用的是merkle-damgard转换，用于将压缩函数扩展为成能够满足需求的哈希函数，并且同时保持前者的抗碰撞特性；
65.merkle-damgard转换：设(gen，h)是一个固定长度的哈希函数，其输入长度为2n而输出长度为n，则构造一个哈希函数：
66.gen：不变；
67.h：对于一个输入密钥s以及一个01串x∈{0,1}
*
，x的长度l小于2n，则：
68.1、设b:＝ceil(l/n)，其实b就是分组的个数，在x末尾填充0使l为n的倍数，然后将x分成b份长度为n的分组x1，x2，...，xb，然后设xb 1:＝l，其中l被编码成n比特的01串；
69.2、设z0:＝0n(z0也被称为初始向量)，初始向量是任意的，并且能被替换成其他任何一个常量；
70.3、对i＝1，2，...，b 1，计算zi:＝hs(z
i-1||xi)；
71.4、最后输出z
b 1。
72.请参阅图2，全栈式高性能计算裸金属管理服务系统的方法，包括有以下步骤：
73.s1、裸金属管理服务系统的连接：通过输入端口实现用户端与裸金属管理服务系统进行连接，并且实现对整个系统进行连接建立；
74.s2、裸金属管理服务系统与云服务器通讯连接：裸金属管理服务系统通过网络服务系统实现与无服务器进行通讯连接，使得裸金属管理服务系统能够实现云端平台的连接，实现对数据进行计算处理；
75.s3、裸金属管理服务系统通过dhcp服务和ftp服务进行部署：即通过xe网卡启动并分配动态ip，且bmc接口以及ipmi网络进行连接，且通过ipmi地址、端口、用户名、密码进行连接；
76.s4、裸金属管理服务系统上设有子网：在裸金属管理服务系统上设有子网，通过子网实现对私有ip和eip的建立，完成互联网问题，实现大规模、异构网络的互联互通；且分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，提供独立的公网ip资源，弹性公网ip支持与裸金属服务器、云服务器、nat网关等资源动态绑定和解绑；
77.s5、云服务器有效的实现对数据进行处理：云服务器上设有云硬盘和云备份，云硬盘实现数据存储，云备份提供对所述云硬盘和所述裸金属管理服务系统的备份保护服务，还设有ai学习系统，实现对数据的计算处理能力进行持续学习升级；
78.s6、安全隔离和防火墙用于实现对系统进行安全防护：通过设置安全隔离和防火墙实现对系统进行安全防护，防止数据信息在传输的时候发生错误，或者是系统遭受入侵，发生损坏。
79.本发明的工作原理及使用流程：
80.第一步、裸金属管理服务系统的连接：通过输入端口实现用户端与裸金属管理服务系统进行连接，并且实现对整个系统进行连接建立；
81.第二步、裸金属管理服务系统与云服务器通讯连接：裸金属管理服务系统通过网络服务系统实现与无服务器进行通讯连接，使得裸金属管理服务系统能够实现云端平台的连接，实现对数据进行计算处理；
82.第三步、裸金属管理服务系统通过dhcp服务和ftp服务进行部署：即通过xe网卡启动并分配动态ip，且bmc接口以及ipmi网络进行连接，且通过ipmi地址、端口、用户名、密码进行连接；
83.第四步、裸金属管理服务系统上设有子网：在裸金属管理服务系统上设有子网，通过子网实现对私有ip和eip的建立，完成互联网问题，实现大规模、异构网络的互联互通；且分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，提供独立的公网ip资源，弹性公网ip支持与裸金属服务器、云服务器、nat网关等资源动态绑定和解绑；
84.第五步、云服务器有效的实现对数据进行处理：云服务器上设有云硬盘和云备份，云硬盘实现数据存储，云备份提供对所述云硬盘和所述裸金属管理服务系统的备份保护服务，还设有ai学习系统，实现对数据的计算处理能力进行持续学习升级；
85.第六步、安全隔离和防火墙用于实现对系统进行安全防护：通过设置安全隔离和防火墙实现对系统进行安全防护，防止数据信息在传输的时候发生错误，或者是系统遭受入侵，发生损坏。
86.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。