動(dòng)態(tài)資源管理在CAD系統(tǒng)的應(yīng)用

一、問(wèn)題的提出

隨著設(shè)計(jì)手段的不斷提高，CAD軟件已成為設(shè)計(jì)、分析、仿真的強(qiáng)有力工具。從陌生到熟練地應(yīng)用，從排斥到喜歡甚至離不開它，因?yàn)樗募尤耄覀兊脑O(shè)計(jì)變得更快、更好、更及時(shí)。然而，在MDA系統(tǒng)中，隨著使用部門和使用人數(shù)的增加，CAD軟件也面臨著另外一個(gè)問(wèn)題：軟件資源和系統(tǒng)資源問(wèn)題。具體表現(xiàn)是：

?CAD有設(shè)計(jì)、分析、仿真、工業(yè)設(shè)計(jì)多個(gè)軟件，這些軟件分散管理，沒(méi)有集中監(jiān)控，機(jī)器多和軟件多，造成管理工作量極大。
?用戶完成軟件后往往不主動(dòng)退出應(yīng)用程序，造成license（許可證）被無(wú)效占用，降低了license的使用效率。
?在部門內(nèi)部，無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源共享，網(wǎng)絡(luò)中有的機(jī)器繁忙，有的機(jī)器卻空閑，無(wú)法自動(dòng)將繁忙機(jī)器上的作業(yè)分流到空閑的機(jī)器上。
?對(duì)管理層而言，無(wú)法從總體上把握機(jī)器的使用狀況，不利于制定精確的采購(gòu)計(jì)劃，以最少的開支滿足用戶最大的需求。
?對(duì)系統(tǒng)管理員而言，系統(tǒng)的使用基本上處于黑箱狀態(tài)，無(wú)法確切知道系統(tǒng)是如何被使用的。

使用的過(guò)程中，我們采用了多種辦法來(lái)緩和這些矛盾，如編程來(lái)限制用戶的使用軟件license(許可證)個(gè)數(shù)；增加軟件的許可證數(shù)量；人為地讓性能好的機(jī)器承擔(dān)更多的任務(wù)；還有人工的協(xié)調(diào)，但這一切只能緩和卻不能解決矛盾。

如何讓最少的資源發(fā)揮最大的作用，這是我們需要解決的問(wèn)題，這樣不僅能夠節(jié)約成本，也能提高效率。為此，我們使用了動(dòng)態(tài)資源管理系統(tǒng)。

二、動(dòng)態(tài)資源管理的分析

動(dòng)態(tài)資源管理，就是監(jiān)控分布式計(jì)算環(huán)境，并根據(jù)現(xiàn)存的資源動(dòng)態(tài)地重新配置系統(tǒng)和負(fù)載。確保客戶的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得以安全、有效、高效率、低消耗運(yùn)行。

動(dòng)態(tài)資源管理按功能分為以下幾個(gè)部分：

● 統(tǒng)一管理軟、硬件及用戶

在硬件級(jí)，我們的MDA硬件資源存在平臺(tái)多樣化，包括IRIX、HPUX、Windows等，性能差異也較大，有最新款的雙CPU 1G內(nèi)存的主機(jī)，也有使用七八年的老機(jī)型，任務(wù)就是您使用的那臺(tái)機(jī)器提供執(zhí)行，常常會(huì)出現(xiàn)性能好的機(jī)器還沒(méi)有性能弱的機(jī)器任務(wù)繁重，造成資源的浪費(fèi)和工作效率的降低。

動(dòng)態(tài)資源管理軟件LSF Base&Batch能把我們的MDA服務(wù)器納入統(tǒng)一管理，由Master Server服務(wù)器根據(jù)負(fù)載調(diào)配作業(yè)，使用戶的應(yīng)用程序盡量均勻地運(yùn)行在機(jī)群中，并總在滿足資源要求負(fù)載最輕的機(jī)器上執(zhí)行，提高機(jī)器的利用率，又從總體上縮短了作業(yè)完成時(shí)間。同時(shí)，我們可通過(guò)任何運(yùn)行LSF的機(jī)器監(jiān)控所有服務(wù)器的系統(tǒng)負(fù)載（如：內(nèi)存、CPU利用率、許可證的當(dāng)前使用情況等）、用戶運(yùn)行應(yīng)用程序情況，并管理整個(gè)機(jī)群。

在軟件級(jí)， LSF Base&Batch將把所有應(yīng)用程序按隊(duì)列管理，不同的應(yīng)用程序?qū)?yīng)不同的隊(duì)列，并按隊(duì)列配置不同的管理策略，還可以按照應(yīng)用程序的許可證的可用數(shù)量來(lái)調(diào)度用戶的應(yīng)用程序。我所的MDA系統(tǒng)中有設(shè)計(jì)、仿真、分析、數(shù)據(jù)清理、備份等，可以根據(jù)任務(wù)的不同，輕重緩急分成不同的隊(duì)列執(zhí)行，比如說(shuō)大計(jì)算量的ansys分析、MDA數(shù)據(jù)清理工作就可以安排在night隊(duì)列執(zhí)行,而I-deas三維設(shè)計(jì)則安排在優(yōu)先級(jí)最高的I-deas隊(duì)列。這樣既保證了應(yīng)用程序之間的獨(dú)立，也有利于所有應(yīng)用程序的集中統(tǒng)一管理。

在用戶級(jí)，LSF Base&Batch可按項(xiàng)目、部門將所有用戶進(jìn)行分組，從而針對(duì)不同項(xiàng)目或部門實(shí)行不同的管理策略。我們可以在LSF內(nèi)部定義用戶和組，也可以引用外部用戶和組，分配給不同的組別不同的權(quán)限。比如，一般的用戶只賦予他提交任務(wù)的權(quán)限，但是只有項(xiàng)目主管和系統(tǒng)管理員才有權(quán)限刪除任務(wù)或者是改變?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)。

● 實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)、分析和模擬計(jì)費(fèi)和成本核算

利用動(dòng)態(tài)管理軟件LSF Analyzer可以提供如下統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)表：

?詳細(xì)的機(jī)器使用情況，如CPU，內(nèi)存的利用率曲線
?用戶對(duì)機(jī)器的使用情況，如用戶使用CPU，許可證時(shí)間
?許可證的使用情況，如許可證的利用率
?用戶提交的所有作業(yè)的情況，如作業(yè)名、作業(yè)數(shù)等使計(jì)算資源的使用

通過(guò)對(duì)我所的MDA系統(tǒng)的觀測(cè)，可以從產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中獲得，我所的MDA設(shè)計(jì)工作的瓶頸不是在硬件資源上，而是在軟件的許可證不能很好的滿足用戶的需求。 所以我們會(huì)用到下面的Llicense管理。

●License管理

LSF可以對(duì)軟件license進(jìn)行完全量化管理

LSF將軟件license作為一種資源納入到完備的資源管理機(jī)制中。license的使用也就是資源的使用，用戶可以通過(guò)LSF提供的各種命令和機(jī)制對(duì)license的使用進(jìn)行監(jiān)控。我所的MDA軟件license使用一直都是一個(gè)矛盾，一味的增加Licesen數(shù)量并不能解決問(wèn)題。通過(guò)對(duì)license的量化管理，我們可以把license計(jì)費(fèi)，統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)人員使用的license情況和工作效率，達(dá)到軟件更有效的使用。

對(duì)用戶進(jìn)行分組控制

LSF可以將使用軟件的所有用戶分成若干組，對(duì)應(yīng)于實(shí)際工作中的各個(gè)工作/項(xiàng)目組，每組具有不同的優(yōu)先級(jí)。每一組擁有的license 種類、數(shù)量、運(yùn)行時(shí)間窗口都可以由LSF來(lái)定義和管理。

LSF可以根據(jù)用戶優(yōu)先級(jí)優(yōu)化軟件license的使用

用軟件的不同用戶/項(xiàng)目組具有不同的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)軟件的license數(shù)量足夠多時(shí)，用戶都可以正常使用。當(dāng)軟件license不足時(shí)，高優(yōu)先級(jí)的用戶作業(yè)將強(qiáng)行搶占低優(yōu)先級(jí)的作業(yè)，保證緊要作業(yè)的及時(shí)完成。

三、動(dòng)態(tài)資源管理系統(tǒng)的構(gòu)造

我們使用動(dòng)態(tài)資源管理系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控分布式計(jì)算資源管理，并使其自動(dòng)操作的資源管理。它將現(xiàn)有的人工任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)進(jìn)程。在使用模式和資源可獲得性的基礎(chǔ)上，通過(guò)重新自動(dòng)設(shè)置負(fù)載，確保軟件和服務(wù)始終保持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

首先我們需要確立我們實(shí)現(xiàn)的管理目標(biāo)

1、計(jì)算機(jī)硬件資源使用的統(tǒng)計(jì)、管理和分析
2、CAD應(yīng)用軟件使用的統(tǒng)計(jì)和分析
3、用戶使用情況的統(tǒng)計(jì)與分析

在硬件上，我們建立MDA域，將所有需要管理的計(jì)算機(jī)加入該域，統(tǒng)一管理和調(diào)配；在軟件上，我們把所有的CAD應(yīng)用軟件信息收集到服務(wù)器上，集中管理所有軟件的使用情況；用license收費(fèi)統(tǒng)計(jì)來(lái)記錄用戶的使用情況。

在軟件上，我們完成一個(gè)MDA作業(yè)，必須通過(guò)下列的流程：1、作業(yè)提交：我們可以選擇提交的隊(duì)列和主機(jī)，也可以讓系統(tǒng)采用默認(rèn)的設(shè)置；2、作業(yè)的調(diào)度與分配，可根據(jù)用戶的優(yōu)先級(jí)，采用不同的策略，如先來(lái)先服務(wù)或是分時(shí)服務(wù)；3、作業(yè)的主機(jī)選擇，按任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，選擇滿足任務(wù)資源請(qǐng)求、環(huán)境要求的主機(jī)；4、運(yùn)行作業(yè)

其中LSF Analyzer能夠分析、計(jì)算資源的使用情況將計(jì)算機(jī)資源的使用情況，從黑箱變?yōu)榘紫洹Ｎ覀兛梢杂肁nalyzer統(tǒng)計(jì)分析資源是如何被使用的，及資源的利用率等，從而清晰地看到投資的回報(bào)，同時(shí)也可以找出應(yīng)用中的瓶頸，并有針對(duì)性地添置設(shè)備或許可證，以最快的速度和最少的投資提升性能。

利用LSF Analyzer還能有效地管理長(zhǎng)期占用許可證但卻很少真正使用的用戶。例如，我們可以為每個(gè)用戶規(guī)定一個(gè)使用許可證的費(fèi)用限額，然后用Analyzer定期統(tǒng)計(jì)用戶對(duì)許可證的使用金額，當(dāng)用戶的使用金額達(dá)到限額后，系統(tǒng)管理員可以通過(guò)LSF降低用戶的優(yōu)先級(jí)，甚至限制用戶訪問(wèn)或運(yùn)行應(yīng)用程序，直到用戶申請(qǐng)到新的使用限額。通過(guò)這種方式可加強(qiáng)用戶管理，使用戶養(yǎng)成合理、高效的許可證使用習(xí)慣

License的統(tǒng)計(jì)分析

軟件License是由大家共享的資源，由于不合理安排和使用而造成一些用戶占著寶貴的license不干活而另外一些用戶抱怨 license數(shù)量不夠。

當(dāng)軟件license納入LSF管理之后，每個(gè)用戶對(duì)軟件license的各個(gè)方面的使用情況進(jìn)行全面的記錄、統(tǒng)計(jì)和分析，并以直觀的圖形顯示和表格打印出來(lái)，使用戶可以盡快找到軟件license的使用中的瓶頸，做出正確的決斷.

四、結(jié)論

工欲善其事，必先利其器。動(dòng)態(tài)資源管理系統(tǒng)的使用，能夠讓CAD系統(tǒng)變得更有效率，更利于管理，可實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)：

1、對(duì)整個(gè)MDA系統(tǒng)各種軟件集中管理，對(duì)其使用情況進(jìn)行監(jiān)控，提高系統(tǒng)管理的效率。
2、對(duì)寶貴的軟件license進(jìn)行監(jiān)控和管理，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)配license，使license發(fā)揮更大的作用。
3、可由analyzer提供系統(tǒng)中軟、硬件的使用情況報(bào)表，并對(duì)之分析，對(duì)部門的管理和采購(gòu)計(jì)劃提供有力的依據(jù)。
4、系統(tǒng)資源的使用可以得到監(jiān)控，這對(duì)系統(tǒng)管理的合理化和高效率提供手段。