Verteilte Generierung von Zufallszahlen

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--Gehrke (Diskussion) 07:39, 6. Jan. 2015 (CET)

Achtung:

Die Nutzung von 'dd' wird nur unter Rootkennung funktionieren und die Befehle müssen auf die Gegebenheiten des eigenen Rechners abgestimmt werden. Nur kleine Schreib- oder Denkfehler können schon zu ernsten Datenverlusten führen, deshalb vor dem Betätigen der Enter-Taste den Befehl genau anschauen.

Für die Generierung von Zufallszahlen bietet Linux die beiden Pseudo-Devices 'random' und 'urandom' an. Sie unterscheiden sich in der Qualität des Ergebnisses und der Performance. So bietet 'random' eine bessere Zufälligkeit, ist aber sehr viel langsamer und blockiert bei mangelnder Entropie auch mal komplett für längere Zeit. Bei Dimensionen aktueller Datenträger im Terabyte-Bereich ist das viel zu langsam, so dass häufig 'urandom' zum Einsatz kommt.

Aber selbst damit kann mit handelsüblichen Prozessoren das Beschreiben einer solchen Festplatte mehrere Tage dauern. Abhilfe kann es sein, diese Aufgabe auf mehrere Rechner zu verteilen und die Ergebnisse über das Netz auf die Festplatte zu schreiben, wodurch die Gesamtdauer des Prozesses verkürzt wird.

Hierzu können die Standard-Werkzeuge dd und ssh kombiniert werden, um die Daten über das Netzwerk zu transportieren und an das Zielsystem zu übergeben, wo sie dann in bestimmte Bereiche der Festplatte geschrieben werden. Dieses Verfahren ist skalierbar, so dass mehrere Computer an der Berechnung der Zufallszahlen beteiligt werden können.

Beispiel

In diesem Beispiel ist '/dev/sdf' die Festplatte auf dem Zielsystem 'j4', welche beschrieben werden soll. Feststellen der Festplatten-Kapazität:

[root@j4 ~]# fdisk -l /dev/sdf | grep 'Platte /dev/sdf:'
Platte /dev/sdf: 4000.8 GByte, 4000787030016 Byte

Bei einer gewählten Blockgröße von 8 Kilobytes bzw. 8x1024 Bytes (bs=8K) teilt sich die Gesamtkapazität in 488377323 Blöcke auf. Diese müssen auf die Anzahl der teilnehmenden Rechner verteilt werden. Je nach Leistungsstärke der beteiligten Systeme muss hierbei nicht unbedingt eine Gleichverteilung angestrebt werden. Im vorliegenden Fall sollen neben dem Server 'j4' noch 2 weitere Rechner ('j2', 'j3') für diese Aufgabe verwendet werden. In vorigen Versuchen wurde die Leistungsfähigkeit der einzelnen Systeme bestimmt und die Anteile berechnet:

System	Durchsatz urandom [MB/sec]	Anteil [%]	Anzahl Blöcke	Start-Block	End-Block
j2	11,1	44,6	217710373	0	217710373
j3	6,1	24,5	119642637	217710373	337353010
j4	7,7	31,0	151024313	337353010	488377323
Gesamt	24,9	100	488377323

Zuerst wird auf 'j4' der Prozess ohne Netzwerk gestartet:

[root@j4 ~]# dd bs=8K seek=337353010 count=151024313 if=/dev/urandom of=/dev/sdf

Auf den anderen beiden Systemen wird der Prozess über ssh getunnelt:

gehrke@j2:~> BS=8K; dd if=/dev/urandom bs=$BS | ssh root@j4 "dd of=/dev/sdf bs=$BS seek=0 count=217710373"

gehrke@j3:~> BS=8K; dd if=/dev/urandom bs=$BS | ssh root@j4 "dd of=/dev/sdf bs=$BS seek=217710373 count=119642637"

Achtung:

Für die hier vorgestellte Methode ist es notwendig, dass der ssh-Zugang für den root-User gegeben ist. Dies kann je nach Anwendungsfall ein Sicherheitsrisiko darstellen. Es sollten entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, die daraus resultierenden Gefahren abzuwehren (beispielsweise per Firewall-Regel, PublicKey-Authentifizierung, IP-basierter Konfiguration oder temporärer Zulassung).

Weiterführende Links

• Parametrisierung: Positionierung innerhalb des Datenstroms
• Fortschrittsanzeige via Signal 10 (SIGUSR1)
• Thread zum Thema (linux-talk.de)