Угроза длительного удержания вычислительных ресурсов пользователями

Угроза заключается в возможности ограничения нарушителем доступа конечных пользователей к вычислительному ресурсу за счёт принудительного удержания его в загруженном состоянии путём осуществления им многократного выполнения определённых деструктивных действий или эксплуатации уязвимостей программ, распределяющих вычислительные ресурсы между задачами. Данная угроза обусловлена слабостями механизмов балансировки нагрузки и распределения вычислительных ресурсов. Реализация угрозы возможна в случае, если у нарушителя имеется возможность делать запросы, которые в совокупности требуют больше времени на выполнение, чем запросы пользователя.

• Внешний нарушитель с низким потенциалом
• Внутренний нарушитель с низким потенциалом

• Нарушение доступности

Угроза длительного удержания вычислительных ресурсов пользователями, особенно в грид-системах, кластерах и облачных средах, может привести к неэффективному использованию ресурсов, замедлению работы других пользователей, увеличению затрат и даже отказам в обслуживании. Пользователи могут случайно или намеренно удерживать ресурсы дольше, чем необходимо, что негативно сказывается на общей производительности системы.

Для минимизации этой угрозы необходимо принять следующие меры:

1. Квоты и ограничения:

• Квоты на использование ресурсов: Установите квоты на использование вычислительных ресурсов (CPU, память, хранилище, время выполнения) для каждого пользователя или группы пользователей.
• Ограничение времени выполнения задач: Установите максимальное время выполнения задач. Задачи, превышающие лимит, должны автоматически завершаться.
• Ограничение количества одновременно выполняемых задач: Ограничьте количество задач, которые пользователь может запускать одновременно.

2. Планирование задач и управление ресурсами:

• Использовать планировщики задач (job schedulers): Планировщики задач, такие как Slurm, PBS, SGE и другие, позволяют эффективно распределять ресурсы между пользователями и задачами, оптимизировать загрузку системы и обеспечивать справедливое использование ресурсов.
• Приоритизация задач: Внедрите систему приоритизации задач, чтобы критически важные задачи выполнялись в первую очередь.
• Управление ресурсами на основе QoS (Quality of Service): Использовать механизмы QoS для гарантирования определенного уровня обслуживания для важных задач и пользователей.
• Адаптивное управление ресурсами: Использовать инструменты для автоматического масштабирования ресурсов в зависимости от текущей нагрузки и потребностей пользователей.

3. Мониторинг использования ресурсов:

• Мониторинг в реальном времени: Внедрите систему мониторинга использования ресурсов в реальном времени для отслеживания загрузки CPU, памяти, диска и других параметров.
• Предупреждения о превышении квот: Настройте систему отправки предупреждений пользователям, когда они приближаются к своим квотам или лимитам времени выполнения.
• Анализ журналов: Регулярно анализируйте журналы использования ресурсов для выявления неэффективных или подозрительных действий.
• Визуализация данных: Используйте инструменты визуализации данных для представления информации об использовании ресурсов в удобном для анализа формате.

4. Автоматическое завершение задач:

• Автоматическое завершение задач по истечении времени: Настройте систему автоматического завершения задач, превышающих установленный лимит времени выполнения.
• Автоматическое завершение неактивных сессий: Автоматически завершать неактивные сессии пользователей после определенного периода времени.
• Автоматическое освобождение ресурсов при завершении задачи: Убедитесь, что все ресурсы, используемые задачей, автоматически освобождаются после ее завершения (успешного или неудачного).

5. Обратная связь с пользователями:

• Предоставление информации об использовании ресурсов: Предоставляйте пользователям информацию об их текущем использовании ресурсов, остатке квот и времени выполнения.
• Обратная связь о неэффективном использовании ресурсов: Предоставляйте пользователям обратную связь о неэффективном использовании ресурсов и советы по оптимизации их задач.

6. Аутентификация и авторизация:

• Строгая аутентификация: Используйте надежные методы аутентификации для проверки личности пользователей.
• Авторизация на основе ролей (RBAC): Предоставляйте пользователям доступ только к тем ресурсам, которые им необходимы для выполнения их задач.
• Мониторинг доступа к ресурсам: Мониторить доступ к ресурсам и регистрировать все попытки несанкционированного доступа.

7. Обучение и политика:

• Обучение пользователей: Обучите пользователей правилам использования вычислительных ресурсов, оптимальным методам программирования и способам оптимизации задач.
• Политика использования ресурсов: Разработайте и внедрите политику использования вычислительных ресурсов, которая определяет правила доступа к ресурсам, квоты, лимиты времени выполнения и другие параметры.
• Санкции за нарушение правил: Предусмотрите санкции за нарушение правил использования ресурсов.

8. Технические меры:

• Cgroups (Control Groups): Использовать Cgroups для ограничения и изоляции ресурсов, используемых процессами.
• Namespaces: Использовать Namespaces для изоляции процессов и ограничения их доступа к ресурсам системы.
• Resource containers: Использовать Resource containers (например, Docker) для упаковки приложений и их зависимостей в изолированные контейнеры, что позволяет более эффективно управлять ресурсами.

9. Другие меры:

• Удаленное управление: Предоставьте администраторам возможность удаленно завершать задачи и освобождать ресурсы, если это необходимо.
• Резервное копирование: Регулярно создавать резервные копии данных, чтобы защитить их от потери в случае проблем с системой.
• Отказоустойчивость: Использовать механизмы отказоустойчивости для обеспечения непрерывной работы системы в случае сбоев оборудования.

Ключевые моменты:

• Для эффективного решения проблемы длительного удержания вычислительных ресурсов необходимо принять комплексные меры, сочетающие технические, организационные и административные решения.
• Важно обеспечить баланс между эффективным использованием ресурсов и потребностями пользователей.
• Регулярный мониторинг и анализ использования ресурсов позволяют выявлять проблемы и принимать меры по их устранению.
• Обучение пользователей и внедрение четких правил использования ресурсов способствуют более ответственному отношению к ресурсам системы.

Внедрение этих мер позволит значительно снизить риск длительного удержания вычислительных ресурсов и обеспечить более эффективное и справедливое использование ресурсов системы.