高效分配网格资源设计方案

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1、高效分配网格资源设计方案摘要：介绍了基于集群技术的作业管理系统PBS，重点研究了PBS系统的体系结构、工作原理。着重从系统各进程的运行机制、安全策略、调度策略和通信策略等方面进行阐述。并分析讨论了PBS与网格计算环境的融合，最后给出实现方案。关键词：网格资源，安全策略1引言网格是一个集成的计算与资源环境，充分吸收各种计算资源，并将它们转化成一种随处可得的、可靠的、标准的同时还是经济的计算能力。与传统的网络资源不同，网格资源具有异构性、动态性和自治性的特点１。网格资源的这些特性给网格资源自身的管理带来了实现上的困难和不可控性。同时为了满足高性能计算的目的，必须提供高

2、效的资源管理服务。网格系统的资源管理负责决定作业请求CPU服务等待时间、作业的内存分配、以及怎样平衡计算负载等多方面的问题。资源管理同时负责在所有提交给系统的作业之间分配资源（作业间资源管理）以及把资源绑定给由一个单一作业提出的多个请求（作业内资源管理）。如果没有作业间资源管理，资源将可能在用户间错误的分配，这对一些用户将失去公平性。糟糕的作业内资源管理将导致用户程序运行性能的下降，原因是程序请求到的资源可能早已超负荷或者根本就请求不到满足系统要求的资源。由于存在的以上问题，网格资源的管理在网格计算环境中处于一个很重要的地位，也是网格研究的主要研究课题之一。目前我

3、们对于网格计算环境底层的资源，主要是通过采用作业管理系统进行管理。2PBS作业管理系统分析PBS（PortableBatchSystem）作业管理系统最初由NASA的Ames研究中心开发，为了提供一个能满足异构计算网络需要的软件包，特别是满足高性能计算的需要。它力求提供对批处理的初始化和调度执行的控制，允许作业在不同主机间的路由。PBS的独立的调度模块允许系统管理员定义资源和每个作业可使用的数量。调度模块存有各个可用的排队作业、运行作业和系统资源使用状况信息。使用它提供的TCL、BACL、C三种过程语言，调度策略可以很容易被修改，以适应不同的计算需要和目标，即系统

4、管理员可以方便地实现自己的调度策略。对于PBS作业管理系统来说，它主要有以下特征：·易用性：为所有的资源提供统一的接口，易于配置以满足不同系统的需求，灵活的作业调度器允许不同系统采用自己的调度策略。·适配性：可以适配各种管理策略，并提供可扩展的认证和安全模型。支持广域网上的负载的动态分发和建立在多个物理位置不同的实体上的虚拟组织。·灵活性：支持交互和批处理作业。一个PBS作业管理系统主要有4个部分组成：控制台、服务进程、调度进程、执行进程。PBS的工作过程实际上就是服务进程、调度进程、执行进程这三个进程之间，相互通信相互调用的过程。三个进程分别执行各自的职能，同时

5、为其他进程提供服务，共同完成作业的运行。在PBS工作过程中，首先由用户产生事件（这里指作业的提交），事件通知服务进程开始一个调度周期。然后服务器进程发送一个调度命令给作业调度进程，调度进程开始启动调度工作。在收到服务器进程的调度命令后，作业调度进程向执行进程请求可利用的资源信息。执行进程根据本地资源信息返回给作业调度器一个资源信息。其后，得到资源信息后，调度进程向服务器进程请求作业信息。服务器进程接收请求，并发送作业信息至作业调度进程，调度进程产生执行作业的策略。作业调度器发送执行作业请求至服务进程。最后，服务器进程接收请求后，发送作业至执行进程执行作业。3PBS

6、与网格环境结合网格计算环境为用户提供了强大的计算资源，将PBS融入到网格的计算环境中可以使PBS访问到更多的计算资源，使PBS的资源提供能力得到很大的增强，使用户可以调用不同的管理域的资源如同使用本地资源一样。同时PBS融入到网格计算环境也扩展了网格计算环境自身的计算资源。下面以PBS与目前全球重要的网格计算项目Globus之间的结合，介绍它们之间资源调度、数据传输、安全认证等方面的解决方案。Globus项目是美国Argonne国家实验室等科研单位的研发项目，发起于20世纪90年代中期。Globus项目是目前全球重要的网格计算项目之一，其最初的目的是希望把美国境内

7、的各个高性能计算中心通过高性能网络连接起来，方便美国的大学和研究机构使用，提高高性能计算机的使用效率。PBS与Globus的结合，主要目的是可以达到彼此计算资源的相互调用，PBS对Globus资源调用的实现，可以为用户提供访问网格计算资源建立一个门户。用户通过提交作业，可以像调用PBS资源一样调用远端的不同管理域下的资源。Globus则负责提供与底层不同资源管理者的接口，以及相应的数据传输、安全认证、资源调度等策略。Globus对PBS资源调用的实现，则扩展了网格计算环境下底层的计算资源２。通过结合，目的是实现网格计算环境的基本模型。当PBS调用Globus资源时

8、，首先需要