Равномерное распределение нагрузки аппаратно-программного ядра в UNIX-системах

В данной статье рассматривается задача максимального увеличения пропускной способности сетевого стека при взаимодействии с аппаратно-программным ядром для обеспечения стабильности работы физического сервера. Разработаны алгоритмы и программные коды для оптимизации распределения нагрузки на центральные процессоры методом параллелизации ядра. Также рассмотрены статистические данные повышающейся мощности распределенных атак, влияющих на сетевую инфраструктуру. Показано влияние приложений, имеющих выход во внешнюю глобальную сеть, на производственную часть физического сервера, представляемую в виде физических ресурсов. С помощью разработанного и реализованного алгоритма (на языке « BASH »), произведено распределение нагрузочной способности по физическим ядрам сервера с целью дальнейшего снижения нагрузочной способности на вычислительную мощность центрального процессора. Продемонстрированы блок-схемы алгоритмов, а также итоговые результаты тестирования каждого этапа разработки. Реализована оптимизация сетевого режима « AF_PACKET », благодаря которой появилась возможность принимать внешние сетевые пакеты без каких-либо блокировок, что, в свою очередь, повышает эффективность достижения заданной цели (при запросе от сервера к клиенту). Анализируется возможность принимать до десяти миллионов входящих сетевых пакетов с помощью программных средств физического сервера, что позволяет обеспечить стабильную обработку информации для бесперебойной работы при DDoS -атаках « SYN -флуда», у которых реализована возможность перегрузки многомиллионными сетевыми пакетами. Подобное количество входящих сетевых пакетов может привести к заполнению внешнего сетевого канала с последующим повышением нагрузочной способности сетевого TCP/IP стека, что перекрывает возможность зоны удаленного управления физическим сервером в кратчайшие сроки, а также нарушает работоспособность рабочей среды.

нагрузочная способность, CPU, параллелизация, параллелизация процессорной нагрузки, оптимизация, защита от DDoS-атак, фильтрация трафика, фильтрация вредоносного трафика

1. Crist E.F., Keijser J.J. Mastering OpenVPN / E.F. Crist., Keijser J.J. – Изд-во: «Packt Publishing», – 2015. – 364 с.

2. Ватаманюк, А.K. Создание, обслуживание и администрирование сетей на 100% – Изд-во: «Питер», – 2010. – 350 с.

3. Dubrova E. Fault-Tolerant Design / E. Dubrova – Изд-во: «Springer», 2013. – 185 с.

4. Palchevsky E., Khalikov A. TCP/IP network STACK optimization under high load on UNIX-like systems – DSPTech’2015. Proceedings v.1. USATU, UFA, 2015. – С. 130-135.

5. Раго С., Стивенс У. UNIX. Профессиональное программирование, 3-е издание – С. Раго, У. Стивенс – Изд-во: «Санкт-Петербург», 2013. – 1104 с.

6. Krylov V., Kravtsov K. DDoS attack and interception resistance IP fast hopping based protocol – 23rd international conference on software engineering and data engineering, sede 2014. New Orleans, LA, 2014. – С. 43-48.

7. Блум Р., Бреснахэн К. Командная строка Linux и сценарии оболочки / Р. Блум, К. Бреснахэн – Изд-во: «Вильямс», 2013. – 784 с.

8. Е.В. Пальчевский, А.Р. Халиков. Техника инструментирования кода и оптимизация кодовых строк при моделировании фазовых переходов на языке C++. Труды ИСП РАН, том 27 (выпуск 6), 2015 г., стр. 87-96. DOI: 10.15514/ISPRAS-2016- 27(6)-5.