2026年高效能计算安全技术实战测试题

2026年高效能计算安全技术实战测试题一、单选题（每题2分，共20题）1.在分布式集群环境中，若某个计算节点突然离线，为了保证计算任务的高可用性，以下哪种机制最为有效？A.基于心跳检测的自动故障转移B.基于静态配置的手动迁移C.基于负载均衡的动态重分配D.基于日志回滚的逆向操作2.对于高性能计算（HPC）系统中的数据加密，以下哪种方案最能兼顾性能与安全性？A.全盘加密（FullDiskEncryption）B.文件级加密（File-LevelEncryption）C.数据流加密（DataStreamEncryption）D.端到端加密（End-to-EndEncryption）3.在GPU集群中，若出现显存过载问题，以下哪种策略可以有效缓解？A.降低GPU工作频率B.减少并发任务数C.增加显存压缩比D.替换低功耗GPU4.在Linux高性能计算系统中，`isolcpus`参数的主要作用是什么？A.禁用CPU热插拔B.隔离特定CPU核心用于计算任务C.优化CPU缓存分配D.提高系统内存容量5.对于大规模并行计算（MPI）程序，若节点间通信频繁，以下哪种MPI库版本性能最优？MPICHOpenMPILAM/MPIMPICH26.在HPC系统中，若某个节点因硬件故障导致任务失败，以下哪种恢复机制最可靠？A.基于日志的回滚重试B.基于副本的自动重分配C.基于超时的手动干预D.基于容错的动态补偿7.对于数据中心级的高效能计算，以下哪种网络架构最能满足低延迟、高带宽需求？A.以太网（Ethernet）B.InfiniBandC.RoCE（RDMAoverEthernet）D.Wi-Fi6E8.在GPU加速计算中，若程序存在内存拷贝瓶颈，以下哪种优化方法最有效？A.减少数据传输频率B.增加GPU显存容量C.使用零拷贝技术（Zero-Copy）D.优化CPU内存布局9.对于高性能计算系统的日志审计，以下哪种工具最适合实时监控安全事件？A.ELK（Elasticsearch+Logstash+Kibana）B.GraylogC.SplunkD.Nagios10.在HPC系统中，若某个节点因软件错误导致任务崩溃，以下哪种机制最能保证计算任务的连续性？A.基于容错的动态迁移B.基于超时的手动重启C.基于日志的自动恢复D.基于副本的静态备份二、多选题（每题3分，共10题）1.在高性能计算系统中，以下哪些措施可以有效降低功耗？A.使用低功耗硬件B.优化任务调度算法C.开启CPU频率动态调整D.减少冗余计算任务2.对于大规模并行文件系统（如Lustre），以下哪些机制可以提高数据访问性能？A.元数据缓存B.条带化（Striping）C.多路径I/O（MPIO）D.数据预取（Prefetching）3.在HPC安全防护中，以下哪些措施属于纵深防御策略？A.访问控制（ACL）B.入侵检测系统（IDS）C.安全审计日志D.数据加密4.对于GPU集群，以下哪些配置可以提升计算效率？A.增加GPU显存带宽B.优化GPU驱动版本C.减少GPU间通信延迟D.使用多GPU互联技术（如NVLink）5.在高性能计算系统中，以下哪些场景适合使用RDMA（RemoteDirectMemoryAccess）技术？A.大规模科学计算B.实时金融交易C.分布式数据库D.机器学习训练6.对于HPC系统的监控，以下哪些指标最能反映系统性能？A.CPU利用率B.内存使用率C.网络带宽D.GPU显存温度7.在HPC安全加固中，以下哪些措施可以有效防止恶意软件攻击？A.系统补丁管理B.安全基线配置C.多因素认证D.沙箱环境8.对于分布式文件系统，以下哪些机制可以提高数据可靠性？A.数据冗余B.校验和校验C.快照技术D.恢复副本9.在GPU加速计算中，以下哪些优化方法可以提升性能？A.矢量化（Vectorization）B.内存对齐C.矩阵运算优化D.并行化（Parallelization）10.对于HPC系统的运维，以下哪些措施可以提高系统稳定性？A.定期硬件检测B.自动化巡检C.容量规划D.灾难恢复预案三、判断题（每题2分，共10题）1.在高性能计算系统中，使用多线程技术一定能提升计算性能。（×）2.对于大规模并行计算，MPI程序通常比OpenMP程序性能更好。（√）3.在数据中心级网络中，InfiniBand比RoCE更适合高延迟场景。（×）4.对于HPC系统，使用静态内存分配比动态内存分配更高效。（√）5.在GPU加速计算中，显存带宽比计算核心数量更重要。（√）6.对于HPC安全防护，仅依靠防火墙无法有效防止内部攻击。（√）7.在分布式文件系统中，使用RAID技术可以提高数据访问速度。（×）8.对于HPC系统，使用多路径I/O（MPIO）可以提高磁盘I/O性能。（√）9.在GPU集群中，使用NVLink技术可以显著提升多GPU协同计算能力。（√）10.对于HPC系统，使用容错计算技术可以完全避免任务失败。（×）四、简答题（每题5分，共5题）1.简述HPC系统中数据加密的常见挑战及解决方案。2.解释HPC系统中负载均衡的意义及常见方法。3.描述HPC安全防护中的纵深防御模型及其关键组成部分。4.分析GPU加速计算中的内存拷贝瓶颈及其优化策略。5.说明HPC系统监控的主要指标及其对运维的意义。五、论述题（每题10分，共2题）1.结合实际案例，论述HPC系统中的容错技术如何提升计算任务的可靠性。2.分析数据中心级HPC网络架构的演进趋势及对安全防护的影响。答案与解析一、单选题答案与解析1.A解析：基于心跳检测的自动故障转移可以实时监测节点状态，快速响应故障并完成任务迁移，最适合高可用性场景。2.C解析：数据流加密在保证性能的同时对传输数据进行加密，适合HPC系统的实时计算需求。3.C解析：显存压缩技术可以减少显存占用，从而缓解显存过载问题，而其他选项要么治标不治本，要么影响计算性能。4.B解析：`isolcpus`参数用于隔离特定CPU核心，防止被其他任务抢占，适合计算密集型任务。5.B解析：OpenMPI在多节点集群中性能最优，支持动态负载均衡和高效的通信优化。6.B解析：基于副本的重分配可以确保任务在另一节点上继续执行，可靠性最高。7.B解析：InfiniBand专为HPC设计，提供超低延迟和高带宽，适合大规模并行计算。8.C解析：零拷贝技术可以减少CPU与GPU之间的数据传输开销，显著提升性能。9.B解析：Graylog支持实时日志分析，适合HPC系统安全事件的快速检测。10.A解析：动态迁移可以将任务实时转移至健康节点，保证计算连续性。二、多选题答案与解析1.A、B、C解析：低功耗硬件和优化调度算法可以直接降低功耗，动态频率调整也能节省能源。2.A、B、C、D解析：元数据缓存、条带化、MPIO和预取技术均能提升文件系统性能。3.A、B、C解析：访问控制、IDS和日志审计属于纵深防御的关键组成部分。4.A、B、C、D解析：显存带宽、驱动优化、低延迟通信和NVLink技术均能提升GPU集群性能。5.A、B、C、D解析：RDMA技术适用于科学计算、金融交易、数据库和机器学习等场景。6.A、B、C解析：CPU利用率、内存使用率和网络带宽是衡量HPC性能的核心指标。7.A、B、C解析：补丁管理、安全基线和多因素认证是防恶意软件的有效手段。8.A、B、C、D解析：数据冗余、校验和、快照和恢复副本均能提升数据可靠性。9.A、B、C、D解析：矢量化、内存对齐、矩阵优化和并行化均能提升GPU计算性能。10.A、B、C、D解析：定期检测、自动化巡检、容量规划和灾难预案均能提升系统稳定性。三、判断题答案与解析1.×解析：多线程只有在任务并行化且线程数合理时才能提升性能。2.√解析：MPI支持大规模节点间通信，适合并行计算，而OpenMP更适合共享内存模型。3.×解析：InfiniBand延迟更低，更适合低延迟场景；RoCE基于以太网，延迟稍高但成本更低。4.√解析：静态内存分配避免了动态分配的开销，适合计算密集型任务。5.√解析：显存带宽是GPU性能瓶颈的关键因素，计算核心数量次要。6.√解析：防火墙主要防外部攻击，内部攻击需通过权限控制和审计防范。7.×解析：RAID主要提升数据可靠性，对访问速度影响有限。8.√解析：MPIO可以并行访问磁盘，提升I/O性能。9.√解析：NVLink可以显著提升多GPU数据传输速度。10.×解析：容错技术可以降低失败概率，但不能完全避免任务失败。四、简答题答案与解析1.数据加密挑战及解决方案挑战：加密会增加计算开销，且大规模并行计算中密钥管理复杂。解决方案：使用硬件加速加密（如AES-NI）、分布式密钥管理系统、选择性加密（仅对敏感数据加密）。2.负载均衡的意义及方法意义：确保计算资源高效利用，避免单节点过载。方法：静态分配、动态调度（如Slurm）、基于任务的亲和性规则。3.纵深防御模型及组成部分纵深防御模型：多层防护策略，层层递进。组成部分：边界防护（防火墙）、内部检测（IDS）、日志审计、权限控制。4.内存拷贝瓶颈及优化策略瓶颈：CPU与GPU间数据传输耗时。优化：零拷贝、内存对齐、异步传输、使用统一内存（UnifiedMemory）。5.系统监控指标及意义指标：CPU/内存/网络/磁盘/GPU状态。意义：及时发现性能瓶颈、故障预警、资源优化。五、论述题答案与解析1.容错技术提升可靠性