蔡小慶++顧陸偉++劉小丹++王勤超++許俊

摘要：應(yīng)用高分子進(jìn)行模擬計(jì)算機(jī)中的網(wǎng)格，這可以從事復(fù)雜材料管理以及研究人員搭建一個(gè)分子模擬、信息共享以及資源計(jì)算的良好平臺(tái)，而在網(wǎng)格作業(yè)的管理模塊中，主要涵蓋了提交作業(yè)、調(diào)度以及監(jiān)視方面的內(nèi)容，這能夠較好地服務(wù)于用戶中網(wǎng)格資源的管理，通過運(yùn)用該模塊進(jìn)行高分子的模擬以及網(wǎng)格計(jì)算，不僅提高了服務(wù)用戶的質(zhì)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(shí)踐中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：一個(gè)高分子；模擬；計(jì)算網(wǎng)格；作業(yè)管理

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0021-02

在網(wǎng)格作業(yè)的管理中，按照作業(yè)資源的實(shí)際需求以及網(wǎng)格中所承載的資源狀態(tài)，對作業(yè)所選擇的資源實(shí)施分配，同時(shí)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(gè)網(wǎng)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(wǎng)格作業(yè)管理的結(jié)構(gòu)分析

在MSCGrid的作業(yè)管理結(jié)構(gòu)中包含了四個(gè)核心的部件，分別是作業(yè)的提交、作業(yè)的調(diào)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(shí)現(xiàn)的是用戶之間的交互作用，主要負(fù)責(zé)的是用戶中作業(yè)頁面的生成以及動(dòng)態(tài)生成的描述，然后再通過xm1的穩(wěn)當(dāng)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(gè)實(shí)在的請求，這樣便于資源能夠更好地進(jìn)行查詢以及匹配，進(jìn)而促進(jìn)作業(yè)實(shí)施調(diào)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(yùn)行在適當(dāng)?shù)慕Y(jié)點(diǎn)中，同時(shí)可以增加對作業(yè)實(shí)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(gè)過程中，用戶通過網(wǎng)格模式進(jìn)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(gè)登陸的系統(tǒng)，即：portal的頁面，通過這個(gè)頁面進(jìn)入作業(yè)程序，同時(shí)把數(shù)據(jù)文件中的相關(guān)信息上傳到具體的操作系統(tǒng)中，通過一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)表單填寫相應(yīng)的參數(shù)，即可以促進(jìn)網(wǎng)格作業(yè)實(shí)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(jì)算方式，這屬于一個(gè)超大類型的密集運(yùn)算問題，在這個(gè)過程中，用戶的主要作用就是對其中的運(yùn)行結(jié)果以及最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，而通過MSCD rid的應(yīng)用可以較好地提升作業(yè)信息中服務(wù)器的運(yùn)行效率，從而為每一位用戶提供良好的數(shù)據(jù)服務(wù)，同時(shí)在建立用戶的臨時(shí)數(shù)據(jù)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(hù)性，例如資源綁定情況，調(diào)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(jìn)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(shè)計(jì)一個(gè)合適的存儲(chǔ)代理證書，在Job的子目錄中可以提升存儲(chǔ)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(jié)果的通知，在這個(gè)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(jié)合用戶的情況而建立一個(gè)良好的系統(tǒng)，主要用于相關(guān)參數(shù)的描述，具體的情況如下：第一個(gè)是用戶信息，它主要是在系統(tǒng)中提升信息安全的認(rèn)證，在整個(gè)系統(tǒng)中所需要的安全認(rèn)證包括了Web的安全以及網(wǎng)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(wù)器進(jìn)行安全機(jī)制的管理，然后結(jié)合用戶的密鑰以及賬戶信息，而采取SSL的傳輸協(xié)議實(shí)施加密數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)用戶信息在身份認(rèn)證以及訪問控制中安全的目的[2]，此外在網(wǎng)格的資源Grid中，安全主要的作用是GlobusGSI的機(jī)制，然后為用戶中的Proxy找到合適的代理證書，從而較好地實(shí)現(xiàn)了用戶作業(yè)和資源間相互認(rèn)證和授權(quán)管理的目的；第二是基于作業(yè)中基本信息管理，主要的內(nèi)容包括了Work Dir中用戶的作業(yè)目錄，它的目的是存儲(chǔ)用戶所提供的作業(yè)程序、文件數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)等，而Resource equestInfo的作業(yè)資源而言，在作業(yè)資源的調(diào)度中發(fā)揮著重要作用，例如作業(yè)的需求數(shù)目、內(nèi)存的最小值、最小磁盤的空間、作業(yè)運(yùn)行中系統(tǒng)建構(gòu)以及平臺(tái)管理等；第三是對Job Gram RSL的作業(yè)參數(shù)信息的文檔描述，運(yùn)用xml的文檔將作業(yè)中的資源需求可以進(jìn)行轉(zhuǎn)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(shí)還可以提交至GRAM中進(jìn)行處理，在此模塊中同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了用戶對任務(wù)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(diào)度信息問題，通過Job Schefule中的用戶能夠?qū)ψ鳂I(yè)實(shí)施調(diào)度策略，主要內(nèi)容涵蓋了作業(yè)的擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)變化性處理，例如中斷信息的恢復(fù)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(yùn)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(gè)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(nèi)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(qiáng)服務(wù)器中地址的管理。

2 作業(yè)調(diào)度

在作業(yè)調(diào)度中需要根據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)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(yīng)對信息檢索所需要的條件，從而促進(jìn)用戶尋找出最佳的資源結(jié)合點(diǎn)，從而把作業(yè)提交到實(shí)際的資源帶中進(jìn)行執(zhí)行，因此，在作業(yè)調(diào)度中需要進(jìn)一步實(shí)施優(yōu)先的調(diào)度機(jī)制，在作業(yè)系統(tǒng)中更好地進(jìn)行資源管理以及分配，把作業(yè)的優(yōu)先級進(jìn)行科學(xué)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(jù)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(jié)點(diǎn)為1，中級優(yōu)先中資源的結(jié)點(diǎn)為2，普通優(yōu)先中的資源結(jié)點(diǎn)為3，在結(jié)點(diǎn)不斷增加的過程中，還需要設(shè)計(jì)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(jī)制

在這個(gè)機(jī)制中，主要是用戶對于作業(yè)本身所使用的可中斷點(diǎn)模式進(jìn)行執(zhí)行設(shè)計(jì)以及實(shí)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(jì)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(shí)間較長，同時(shí)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(yùn)作方式發(fā)生錯(cuò)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(jī)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(yùn)用的搶先機(jī)制還可以提升整個(gè)系統(tǒng)中的作業(yè)所需要的響應(yīng)時(shí)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(jī)制實(shí)施調(diào)度，這是一個(gè)先決條件，在這個(gè)過程中要求了用戶能夠更好地處理其中的程序，然后根據(jù)一些可讀性的數(shù)據(jù)以及文件資源進(jìn)行執(zhí)行，這對于計(jì)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(jī)制，它主要作用是處理用戶在程序中所需要進(jìn)行的多進(jìn)度或者是線程進(jìn)行同步數(shù)據(jù)的設(shè)置，從而使得每一個(gè)同步點(diǎn)都能夠在數(shù)據(jù)中進(jìn)行匯總與處理，從而使得作業(yè)在執(zhí)行中更好地應(yīng)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(diào)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(jìn)而有效地確定一個(gè)良好的Check-point的結(jié)點(diǎn)，再通過復(fù)制該數(shù)據(jù)中的文件到用戶所需要的數(shù)據(jù)備份中，增強(qiáng)了作業(yè)的結(jié)點(diǎn)進(jìn)入優(yōu)先級，為下一次進(jìn)行調(diào)度制造了條件。

3）處理中間結(jié)果中存儲(chǔ)的問題，這是為了較好地保障Check-Point中的機(jī)制以及恢復(fù)工作而進(jìn)行的用戶作業(yè)文件處理，同時(shí)也為用戶的存取帶來了較好地便利性，因此，在設(shè)置的系統(tǒng)目錄中需要進(jìn)一步優(yōu)化各個(gè)節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)的文件名，從而使得文件在各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(jù)作業(yè)的實(shí)際情況而采取恰當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)匹配資源信息，從而為作業(yè)資源中實(shí)際信息的節(jié)點(diǎn)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(shù)據(jù)中所需要的進(jìn)行執(zhí)行的結(jié)構(gòu)，同時(shí)這也是資源的結(jié)點(diǎn)能夠真正實(shí)施執(zhí)行作業(yè)的重要方式，因此，通過網(wǎng)格中計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸方式進(jìn)行完成，支持三種不同的方式，分別是數(shù)據(jù)的傳輸、斷點(diǎn)的續(xù)傳以及并行傳輸[6]，此外就是結(jié)合GIS的安全認(rèn)證，通過指令的操作方式使得資源中的結(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)共享工作目錄，同時(shí)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(jìn)行查詢以及控制，然后再結(jié)合其中的ID進(jìn)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(fù)、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(diào)度的通知，通知的方式有：信息、電話以及郵件等。

4 結(jié)束語

在高分子的模塊中，模擬網(wǎng)格作業(yè)是一個(gè)密集型的應(yīng)用問題，它需要協(xié)調(diào)與應(yīng)用多種不同的模擬軟件、數(shù)據(jù)以及計(jì)算資源的共享，在本設(shè)計(jì)中，正是現(xiàn)實(shí)了一個(gè)高分子對計(jì)算機(jī)中網(wǎng)格的模擬，主要是建立于OGSA基礎(chǔ)之上，通過Globu3.2的平臺(tái)，構(gòu)建一個(gè)服務(wù)器，通過門戶信息、調(diào)度以及決策共同組成了良好的模擬作業(yè)管理形式。

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