一個高分子模擬計算網格的作業(yè)管理

蔡小慶++顧陸偉++劉小丹++王勤超++許俊

摘要：應用高分子進行模擬計算機中的網格，這可以從事復雜材料管理以及研究人員搭建一個分子模擬、信息共享以及資源計算的良好平臺，而在網格作業(yè)的管理模塊中，主要涵蓋了提交作業(yè)、調度以及監(jiān)視方面的內容，這能夠較好地服務于用戶中網格資源的管理，通過運用該模塊進行高分子的模擬以及網格計算，不僅提高了服務用戶的質量，而且對資源的優(yōu)化配置也帶來積極作用。本文正是從這些方面深入的分析實踐中的應用效果。

關鍵詞：一個高分子；模擬；計算網格；作業(yè)管理

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0021-02

在網格作業(yè)的管理中，按照作業(yè)資源的實際需求以及網格中所承載的資源狀態(tài)，對作業(yè)所選擇的資源實施分配，同時提升作業(yè)資源的管理水平以及執(zhí)行控制能力，通過這個網格模式可以更好地優(yōu)化作業(yè)的管理以及滿足用戶的需求。

1網格作業(yè)管理的結構分析

在MSCGrid的作業(yè)管理結構中包含了四個核心的部件，分別是作業(yè)的提交、作業(yè)的調度、作業(yè)的執(zhí)行以及監(jiān)視，在提交作業(yè)的步驟中，需要實現(xiàn)的是用戶之間的交互作用，主要負責的是用戶中作業(yè)頁面的生成以及動態(tài)生成的描述，然后再通過xm1的穩(wěn)當以及文件形式上傳，此外，按照用戶的需求可以把作業(yè)的資源描述為一個實在的請求，這樣便于資源能夠更好地進行查詢以及匹配，進而促進作業(yè)實施調度的決策，在作業(yè)執(zhí)行中，主要依靠的是決策信息的資源[1]，它把用戶中作業(yè)資源的提交工作運行在適當的結點中，同時可以增加對作業(yè)實際狀態(tài)的監(jiān)視以及通知作業(yè)等。

1.1 作業(yè)提交

在這個過程中，用戶通過網格模式進行作業(yè)的提交，其中的資源要求也不同，而通過MSCGrid的方式為用戶提供一個登陸的系統(tǒng)，即：portal的頁面，通過這個頁面進入作業(yè)程序，同時把數據文件中的相關信息上傳到具體的操作系統(tǒng)中，通過一個簡單的數據表單填寫相應的參數，即可以促進網格作業(yè)實現(xiàn)提交的目的；此外在描述作業(yè)中的信息空間，采用高分子的模擬計算方式，這屬于一個超大類型的密集運算問題，在這個過程中，用戶的主要作用就是對其中的運行結果以及最終試驗數據進行保存，而通過MSCD rid的應用可以較好地提升作業(yè)信息中服務器的運行效率，從而為每一位用戶提供良好的數據服務，同時在建立用戶的臨時數據方面也起著重要作用，這在保存作業(yè)方面也可以提供良好的保護性，例如資源綁定情況，調度執(zhí)行情況以及上下文中用戶的使用情況等。在信息空間中可以對目錄情況進行組織，然后用不同的目錄代表不同用戶，從而可以更加便利地為每一位用戶設計一個合適的存儲代理證書，在Job的子目錄中可以提升存儲文件以及程序的能力。

1.2 作業(yè)描述

在作業(yè)描述中，主要包括了用戶對作業(yè)資源所提出的要求以及結果的通知，在這個過程中可以較好地為用戶提供輸入信息所需要的Web界面，然后再結合用戶的情況而建立一個良好的系統(tǒng)，主要用于相關參數的描述，具體的情況如下：第一個是用戶信息，它主要是在系統(tǒng)中提升信息安全的認證，在整個系統(tǒng)中所需要的安全認證包括了Web的安全以及網格中資源的Grid安全，在Web層級中的安全主要是依靠用戶和Web的服務器進行安全機制的管理，然后結合用戶的密鑰以及賬戶信息，而采取SSL的傳輸協(xié)議實施加密數據處理，從而實現(xiàn)用戶信息在身份認證以及訪問控制中安全的目的[2]，此外在網格的資源Grid中，安全主要的作用是GlobusGSI的機制，然后為用戶中的Proxy找到合適的代理證書，從而較好地實現(xiàn)了用戶作業(yè)和資源間相互認證和授權管理的目的；第二是基于作業(yè)中基本信息管理，主要的內容包括了Work Dir中用戶的作業(yè)目錄，它的目的是存儲用戶所提供的作業(yè)程序、文件數據以及結構等，而Resource equestInfo的作業(yè)資源而言，在作業(yè)資源的調度中發(fā)揮著重要作用，例如作業(yè)的需求數目、內存的最小值、最小磁盤的空間、作業(yè)運行中系統(tǒng)建構以及平臺管理等；第三是對Job Gram RSL的作業(yè)參數信息的文檔描述，運用xml的文檔將作業(yè)中的資源需求可以進行轉化，使得信息資源能夠更好地變?yōu)镚RAM中RSL的格式文件，同時還可以提交至GRAM中進行處理，在此模塊中同時還實現(xiàn)了用戶對任務所提出的請求或者是刪除、檢查狀況等；第四是處理作業(yè)的調度信息問題，通過Job Schefule中的用戶能夠對作業(yè)實施調度策略，主要內容涵蓋了作業(yè)的擴展的動態(tài)變化性處理，例如中斷信息的恢復工作，Restartable中的作業(yè)優(yōu)先位置處理工作等；第五是處理作業(yè)中的運行情況以及信息監(jiān)視，這就是需要Job Run Info發(fā)揮重要作用，在這個過程中包括了作業(yè)執(zhí)行中對用戶信息的通知方式以及內容，例如通過電子郵件的形式、電話、短信或者是具體形式的通知等[3]，然后借助于用戶所指定使用的FTP文件加強服務器中地址的管理。

2 作業(yè)調度

在作業(yè)調度中需要根據用戶的實際需要進行資源的過濾以及匹配處理，從而使得系統(tǒng)中能夠更好應對信息檢索所需要的條件，從而促進用戶尋找出最佳的資源結合點，從而把作業(yè)提交到實際的資源帶中進行執(zhí)行，因此，在作業(yè)調度中需要進一步實施優(yōu)先的調度機制，在作業(yè)系統(tǒng)中更好地進行資源管理以及分配，把作業(yè)的優(yōu)先級進行科學的處理，一般情況下包括了低級優(yōu)先、中級優(yōu)先以及高級優(yōu)先，其中一般的用戶屬于低級優(yōu)先[4]，而中級優(yōu)先則為重要的用戶，在高級優(yōu)先中可以更好地為用戶提供資源業(yè)主，然后根據不同的等級劃分出合適的資源性能，具體的情況如下，高級優(yōu)先中的資源結點為1，中級優(yōu)先中資源的結點為2，普通優(yōu)先中的資源結點為3，在結點不斷增加的過程中，還需要設計更多的資源優(yōu)先等級，具體情況請見下圖：

2.1 作業(yè)的搶先機制

在這個機制中，主要是用戶對于作業(yè)本身所使用的可中斷點模式進行執(zhí)行設計以及實現(xiàn)，因此，在高分子的模擬中，可以較好地處理這一類具有超大規(guī)模計算的密集型問題，例如作業(yè)中的執(zhí)行，在通常情況下需要的時間較長，同時在執(zhí)行的過程中比較容易出現(xiàn)問題，如資源的可利用狀態(tài)不夠、作業(yè)中程序的運作方式發(fā)生錯誤、用戶在處理作業(yè)中的操作發(fā)生中斷執(zhí)行的情況等[5]，因此，引入了簡單處理Ckeck-Poit的機制，從而使得作業(yè)能夠更好地避免出現(xiàn)重新開始執(zhí)行的情況，除此之外，對于作業(yè)處理中所運用的搶先機制還可以提升整個系統(tǒng)中的作業(yè)所需要的響應時間，其中所需要敘的重要組件以及條件為：

1）連續(xù)性作業(yè)中的執(zhí)行，這是對系統(tǒng)中作業(yè)的處理而言，需要采用搶占的機制實施調度，這是一個先決條件，在這個過程中要求了用戶能夠更好地處理其中的程序，然后根據一些可讀性的數據以及文件資源進行執(zhí)行，這對于計算密集性問題的處理而言具有十分重要的意義。

2）對于Check-Point的機制，它主要作用是處理用戶在程序中所需要進行的多進度或者是線程進行同步數據的設置，從而使得每一個同步點都能夠在數據中進行匯總與處理，從而使得作業(yè)在執(zhí)行中更好地應對一些異常情況，例如在高級優(yōu)先中可以較好地處理作業(yè)搶先的問題，然后通過主線調度的方式使得信息的讀取以及作業(yè)的分析能夠更好地滿足xml的文件要求，進而有效地確定一個良好的Check-point的結點，再通過復制該數據中的文件到用戶所需要的數據備份中，增強了作業(yè)的結點進入優(yōu)先級，為下一次進行調度制造了條件。

3）處理中間結果中存儲的問題，這是為了較好地保障Check-Point中的機制以及恢復工作而進行的用戶作業(yè)文件處理，同時也為用戶的存取帶來了較好地便利性，因此，在設置的系統(tǒng)目錄中需要進一步優(yōu)化各個節(jié)點中數據的文件名，從而使得文件在各個節(jié)點中保持文件名的唯一性，提升了用戶對文件使用的效率。

3作業(yè)的執(zhí)行與監(jiān)視

在作業(yè)的執(zhí)行過程中，用戶需要根據作業(yè)的實際情況而采取恰當的作業(yè)匹配資源信息，從而為作業(yè)資源中實際信息的節(jié)點執(zhí)行帶來便利性，主要有兩種情況：第一種情況是作業(yè)的傳輸，這是用戶在作業(yè)程序以及文件數據中所需要的進行執(zhí)行的結構，同時這也是資源的結點能夠真正實施執(zhí)行作業(yè)的重要方式，因此，通過網格中計算機數據的傳輸方式進行完成，支持三種不同的方式，分別是數據的傳輸、斷點的續(xù)傳以及并行傳輸[6]，此外就是結合GIS的安全認證，通過指令的操作方式使得資源中的結點能夠實現(xiàn)共享工作目錄，同時提升了文件傳輸中效率。

在作業(yè)監(jiān)視中有兩種情況，它們分別是作業(yè)的控制以及通知，在作業(yè)控制中是用戶對作業(yè)的狀態(tài)進行查詢以及控制，然后再結合其中的ID進行輸入信息，即可幫助用戶提供較好地操作以及控制策略，其功能是查詢、執(zhí)行暫停、恢復、獲取以及占用等；在通知類型中主要是用戶事件以及作業(yè)再次調度的通知，通知的方式有：信息、電話以及郵件等。

4 結束語

在高分子的模塊中，模擬網格作業(yè)是一個密集型的應用問題，它需要協(xié)調與應用多種不同的模擬軟件、數據以及計算資源的共享，在本設計中，正是現(xiàn)實了一個高分子對計算機中網格的模擬，主要是建立于OGSA基礎之上，通過Globu3.2的平臺，構建一個服務器，通過門戶信息、調度以及決策共同組成了良好的模擬作業(yè)管理形式。

參考文獻：

[1] 吉旭，鐘淦基，于洋，等.高分子材料行業(yè)云制造的關鍵技術及應用[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2015，3（9）：3072-3078.

[2] 闞文梟，王聰，徐琪，等.AndreiTsaregorodtsev，陳剛.基于桌面網格技術的高能物理計算系統(tǒng)[J].計算機工程，2016，6（15）：48-54.

[3] 程耀東，石京燕，陳剛.高能物理計算環(huán)境概述[J].科研信息化技術與應用，2014，5（20）：3-10.

[4] 劉剛國，羅省賢.基于指標體系的網格調度算法研究與實現(xiàn)[J].計算機工程與應用，2012，7（29）：97-101+143.

[5] 王興偉，王學毅，黃敏.云計算環(huán)境下一種基于雙向拍賣的資源分配模型[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2013，2（15）：309-316.

[6] 師雪霖，徐恪.云虛擬機資源分配的效用最大化模型[J].計算機學報，2013，2（15）：252-262.