一个高分子模拟计算网格的作业管理

蔡小庆++顾陆伟++刘小丹++王勤超++许俊

摘要：应用高分子进行模拟计算机中的网格，这可以从事复杂材料管理以及研究人员搭建一个分子模拟、信息共享以及资源计算的良好平台，而在网格作业的管理模块中，主要涵盖了提交作业、调度以及监视方面的内容，这能够较好地服务于用户中网格资源的管理，通过运用该模块进行高分子的模拟以及网格计算，不仅提高了服务用户的质量，而且对资源的优化配置也带来积极作用。本文正是从这些方面深入的分析实践中的应用效果。

关键词：一个高分子；模拟；计算网格；作业管理

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）26-0021-02

在网格作业的管理中，按照作业资源的实际需求以及网格中所承载的资源状态，对作业所选择的资源实施分配，同时提升作业资源的管理水平以及执行控制能力，通过这个网格模式可以更好地优化作业的管理以及满足用户的需求。

1网格作业管理的结构分析

在MSCGrid的作业管理结构中包含了四个核心的部件，分别是作业的提交、作业的调度、作业的执行以及监视，在提交作业的步骤中，需要实现的是用户之间的交互作用，主要负责的是用户中作业页面的生成以及动态生成的描述，然后再通过xm1的稳当以及文件形式上传，此外，按照用户的需求可以把作业的资源描述为一个实在的请求，这样便于资源能够更好地进行查询以及匹配，进而促进作业实施调度的决策，在作业执行中，主要依靠的是决策信息的资源[1]，它把用户中作业资源的提交工作运行在适当的结点中，同时可以增加对作业实际状态的监视以及通知作业等。

1.1 作业提交

在这个过程中，用户通过网格模式进行作业的提交，其中的资源要求也不同，而通过MSCGrid的方式为用户提供一个登陆的系统，即：portal的页面，通过这个页面进入作业程序，同时把数据文件中的相关信息上传到具体的操作系统中，通过一个简单的数据表单填写相应的参数，即可以促进网格作业实现提交的目的；此外在描述作业中的信息空间，采用高分子的模拟计算方式，这属于一个超大类型的密集运算问题，在这个过程中，用户的主要作用就是对其中的运行结果以及最终试验数据进行保存，而通过MSCD rid的应用可以较好地提升作业信息中服务器的运行效率，从而为每一位用户提供良好的数据服务，同时在建立用户的临时数据方面也起着重要作用，这在保存作业方面也可以提供良好的保护性，例如资源绑定情况，调度执行情况以及上下文中用户的使用情况等。在信息空间中可以对目录情况进行组织，然后用不同的目录代表不同用户，从而可以更加便利地为每一位用户设计一个合适的存储代理证书，在Job的子目录中可以提升存储文件以及程序的能力。

1.2 作业描述

在作业描述中，主要包括了用户对作业资源所提出的要求以及结果的通知，在这个过程中可以较好地为用户提供输入信息所需要的Web界面，然后再结合用户的情况而建立一个良好的系统，主要用于相关参数的描述，具体的情况如下：第一个是用户信息，它主要是在系统中提升信息安全的认证，在整个系统中所需要的安全认证包括了Web的安全以及网格中资源的Grid安全，在Web层级中的安全主要是依靠用户和Web的服务器进行安全机制的管理，然后结合用户的密钥以及账户信息，而采取SSL的传输协议实施加密数据处理，从而实现用户信息在身份认证以及访问控制中安全的目的[2]，此外在网格的资源Grid中，安全主要的作用是GlobusGSI的机制，然后为用户中的Proxy找到合适的代理证书，从而较好地实现了用户作业和资源间相互认证和授权管理的目的；第二是基于作业中基本信息管理，主要的内容包括了Work Dir中用户的作业目录，它的目的是存储用户所提供的作业程序、文件数据以及结构等，而Resource equestInfo的作业资源而言，在作业资源的调度中发挥着重要作用，例如作业的需求数目、内存的最小值、最小磁盘的空间、作业运行中系统建构以及平台管理等；第三是对Job Gram RSL的作业参数信息的文档描述，运用xml的文档将作业中的资源需求可以进行转化，使得信息资源能够更好地变为GRAM中RSL的格式文件，同时还可以提交至GRAM中进行处理，在此模块中同时还实现了用户对任务所提出的请求或者是删除、检查状况等；第四是处理作业的调度信息问题，通过Job Schefule中的用户能够对作业实施调度策略，主要内容涵盖了作业的扩展的动态变化性处理，例如中断信息的恢复工作，Restartable中的作业优先位置处理工作等；第五是处理作业中的运行情况以及信息监视，这就是需要Job Run Info发挥重要作用，在这个过程中包括了作业执行中对用户信息的通知方式以及内容，例如通过电子邮件的形式、电话、短信或者是具体形式的通知等[3]，然后借助于用户所指定使用的FTP文件加强服务器中地址的管理。

2 作业调度

在作业调度中需要根据用户的实际需要进行资源的过滤以及匹配处理，从而使得系统中能够更好应对信息检索所需要的条件，从而促进用户寻找出最佳的资源结合点，从而把作业提交到实际的资源带中进行执行，因此，在作业调度中需要进一步实施优先的调度机制，在作业系统中更好地进行资源管理以及分配，把作业的优先级进行科学的处理，一般情况下包括了低级优先、中级优先以及高级优先，其中一般的用户属于低级优先[4]，而中级优先则为重要的用户，在高级优先中可以更好地为用户提供资源业主，然后根据不同的等级划分出合适的资源性能，具体的情况如下，高级优先中的资源结点为1，中级优先中资源的结点为2，普通优先中的资源结点为3，在结点不断增加的过程中，还需要设计更多的资源优先等级，具体情况请见下图：

2.1 作业的抢先机制

在这个机制中，主要是用户对于作业本身所使用的可中断点模式进行执行设计以及实现，因此，在高分子的模拟中，可以较好地处理这一类具有超大规模计算的密集型问题，例如作业中的执行，在通常情况下需要的时间较长，同时在执行的过程中比较容易出现问题，如资源的可利用状态不够、作业中程序的运作方式发生错误、用户在处理作业中的操作发生中断执行的情况等[5]，因此，引入了简单处理Ckeck-Poit的机制，从而使得作业能够更好地避免出现重新开始执行的情况，除此之外，对于作业处理中所运用的抢先机制还可以提升整个系统中的作业所需要的响应时间，其中所需要叙的重要组件以及条件为：

1）连续性作业中的执行，这是对系统中作业的处理而言，需要采用抢占的机制实施调度，这是一个先决条件，在这个过程中要求了用户能够更好地处理其中的程序，然后根据一些可读性的数据以及文件资源进行执行，这对于计算密集性问题的处理而言具有十分重要的意义。

2）对于Check-Point的机制，它主要作用是处理用户在程序中所需要进行的多进度或者是线程进行同步数据的设置，从而使得每一个同步点都能够在数据中进行汇总与处理，从而使得作业在执行中更好地应对一些异常情况，例如在高级优先中可以较好地处理作业抢先的问题，然后通过主线调度的方式使得信息的读取以及作业的分析能够更好地满足xml的文件要求，进而有效地确定一个良好的Check-point的结点，再通过复制该数据中的文件到用户所需要的数据备份中，增强了作业的结点进入优先级，为下一次进行调度制造了条件。

3）处理中间结果中存储的问题，这是为了较好地保障Check-Point中的机制以及恢复工作而进行的用户作业文件处理，同时也为用户的存取带来了较好地便利性，因此，在设置的系统目录中需要进一步优化各个节点中数据的文件名，从而使得文件在各个节点中保持文件名的唯一性，提升了用户对文件使用的效率。

3作业的执行与监视

在作业的执行过程中，用户需要根据作业的实际情况而采取恰当的作业匹配资源信息，从而为作业资源中实际信息的节点执行带来便利性，主要有两种情况：第一种情况是作业的传输，这是用户在作业程序以及文件数据中所需要的进行执行的结构，同时这也是资源的结点能够真正实施执行作业的重要方式，因此，通过网格中计算机数据的传输方式进行完成，支持三种不同的方式，分别是数据的传输、断点的续传以及并行传输[6]，此外就是结合GIS的安全认证，通过指令的操作方式使得资源中的结点能够实现共享工作目录，同时提升了文件传输中效率。

在作业监视中有两种情况，它们分别是作业的控制以及通知，在作业控制中是用户对作业的状态进行查询以及控制，然后再结合其中的ID进行输入信息，即可帮助用户提供较好地操作以及控制策略，其功能是查询、执行暂停、恢复、获取以及占用等；在通知类型中主要是用户事件以及作业再次调度的通知，通知的方式有：信息、电话以及邮件等。

4 结束语

在高分子的模块中，模拟网格作业是一个密集型的应用问题，它需要协调与应用多种不同的模拟软件、数据以及计算资源的共享，在本设计中，正是现实了一个高分子对计算机中网格的模拟，主要是建立于OGSA基础之上，通过Globu3.2的平台，构建一个服务器，通过门户信息、调度以及决策共同组成了良好的模拟作业管理形式。

参考文献：

[1] 吉旭，钟淦基，于洋，等.高分子材料行业云制造的关键技术及应用[J].计算机集成制造系统，2015，3（9）：3072-3078.

[2] 阚文枭，王聪，徐琪，等.AndreiTsaregorodtsev，陈刚.基于桌面网格技术的高能物理计算系统[J].计算机工程，2016，6（15）：48-54.

[3] 程耀东，石京燕，陈刚.高能物理计算环境概述[J].科研信息化技术与应用，2014，5（20）：3-10.

[4] 刘刚国，罗省贤.基于指标体系的网格调度算法研究与实现[J].计算机工程与应用，2012，7（29）：97-101+143.

[5] 王兴伟，王学毅，黄敏.云计算环境下一种基于双向拍卖的资源分配模型[J].小型微型计算机系统，2013，2（15）：309-316.

[6] 师雪霖，徐恪.云虚拟机资源分配的效用最大化模型[J].计算机学报，2013，2（15）：252-262.