動態資源管理在CAD系統的應用

一、問題的提出

隨著設計手段的不斷提高，CAD軟件已成為設計、分析、仿真的強有力工具。從陌生到熟練地應用，從排斥到喜歡甚至離不開它，因為它的加入，我們的設計變得更快、更好、更及時。然而，在MDA系統中，隨著使用部門和使用人數的增加，CAD軟件也面臨著另外一個問題：軟件資源和系統資源問題。具體表現是：

?CAD有設計、分析、仿真、工業設計多個軟件，這些軟件分散管理，沒有集中監控，機器多和軟件多，造成管理工作量極大。
?用戶完成軟件后往往不主動退出應用程序，造成license（許可證）被無效占用，降低了license的使用效率。
?在部門內部，無法實現計算機資源共享，網絡中有的機器繁忙，有的機器卻空閑，無法自動將繁忙機器上的作業分流到空閑的機器上。
?對管理層而言，無法從總體上把握機器的使用狀況，不利于制定精確的采購計劃，以最少的開支滿足用戶最大的需求。
?對系統管理員而言，系統的使用基本上處于黑箱狀態，無法確切知道系統是如何被使用的。

使用的過程中，我們采用了多種辦法來緩和這些矛盾，如編程來限制用戶的使用軟件license(許可證)個數；增加軟件的許可證數量；人為地讓性能好的機器承擔更多的任務；還有人工的協調，但這一切只能緩和卻不能解決矛盾。

如何讓最少的資源發揮最大的作用，這是我們需要解決的問題，這樣不僅能夠節約成本，也能提高效率。為此，我們使用了動態資源管理系統。

二、動態資源管理的分析

動態資源管理，就是監控分布式計算環境，并根據現存的資源動態地重新配置系統和負載。確保客戶的計算機系統得以安全、有效、高效率、低消耗運行。

動態資源管理按功能分為以下幾個部分：

● 統一管理軟、硬件及用戶

在硬件級，我們的MDA硬件資源存在平臺多樣化，包括IRIX、HPUX、Windows等，性能差異也較大，有最新款的雙CPU 1G內存的主機，也有使用七八年的老機型，任務就是您使用的那臺機器提供執行，常常會出現性能好的機器還沒有性能弱的機器任務繁重，造成資源的浪費和工作效率的降低。

動態資源管理軟件LSF Base&Batch能把我們的MDA服務器納入統一管理，由Master Server服務器根據負載調配作業，使用戶的應用程序盡量均勻地運行在機群中，并總在滿足資源要求負載最輕的機器上執行，提高機器的利用率，又從總體上縮短了作業完成時間。同時，我們可通過任何運行LSF的機器監控所有服務器的系統負載（如：內存、CPU利用率、許可證的當前使用情況等）、用戶運行應用程序情況，并管理整個機群。

在軟件級， LSF Base&Batch將把所有應用程序按隊列管理，不同的應用程序對應不同的隊列，并按隊列配置不同的管理策略，還可以按照應用程序的許可證的可用數量來調度用戶的應用程序。我所的MDA系統中有設計、仿真、分析、數據清理、備份等，可以根據任務的不同，輕重緩急分成不同的隊列執行，比如說大計算量的ansys分析、MDA數據清理工作就可以安排在night隊列執行,而I-deas三維設計則安排在優先級最高的I-deas隊列。這樣既保證了應用程序之間的獨立，也有利于所有應用程序的集中統一管理。

在用戶級，LSF Base&Batch可按項目、部門將所有用戶進行分組，從而針對不同項目或部門實行不同的管理策略。我們可以在LSF內部定義用戶和組，也可以引用外部用戶和組，分配給不同的組別不同的權限。比如，一般的用戶只賦予他提交任務的權限，但是只有項目主管和系統管理員才有權限刪除任務或者是改變任務的優先級。

● 實現統計、分析和模擬計費和成本核算

利用動態管理軟件LSF Analyzer可以提供如下統計、分析報表：

?詳細的機器使用情況，如CPU，內存的利用率曲線
?用戶對機器的使用情況，如用戶使用CPU，許可證時間
?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的情況，如作業名、作業數等使計算資源的使用

通過對我所的MDA系統的觀測，可以從產生的數據中獲得，我所的MDA設計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。 所以我們會用到下面的Llicense管理。

●License管理

LSF可以對軟件license進行完全量化管理

LSF將軟件license作為一種資源納入到完備的資源管理機制中。license的使用也就是資源的使用，用戶可以通過LSF提供的各種命令和機制對license的使用進行監控。我所的MDA軟件license使用一直都是一個矛盾，一味的增加Licesen數量并不能解決問題。通過對license的量化管理，我們可以把license計費，統計設計人員使用的license情況和工作效率，達到軟件更有效的使用。

對用戶進行分組控制

LSF可以將使用軟件的所有用戶分成若干組，對應于實際工作中的各個工作/項目組，每組具有不同的優先級。每一組擁有的license 種類、數量、運行時間窗口都可以由LSF來定義和管理。

LSF可以根據用戶優先級優化軟件license的使用

用軟件的不同用戶/項目組具有不同的優先級。當軟件的license數量足夠多時，用戶都可以正常使用。當軟件license不足時，高優先級的用戶作業將強行搶占低優先級的作業，保證緊要作業的及時完成。

三、動態資源管理系統的構造

我們使用動態資源管理系統來監控分布式計算資源管理，并使其自動操作的資源管理。它將現有的人工任務轉變為自動進程。在使用模式和資源可獲得性的基礎上，通過重新自動設置負載，確保軟件和服務始終保持運轉狀態。

首先我們需要確立我們實現的管理目標

1、計算機硬件資源使用的統計、管理和分析
2、CAD應用軟件使用的統計和分析
3、用戶使用情況的統計與分析

在硬件上，我們建立MDA域，將所有需要管理的計算機加入該域，統一管理和調配；在軟件上，我們把所有的CAD應用軟件信息收集到服務器上，集中管理所有軟件的使用情況；用license收費統計來記錄用戶的使用情況。

在軟件上，我們完成一個MDA作業，必須通過下列的流程：1、作業提交：我們可以選擇提交的隊列和主機，也可以讓系統采用默認的設置；2、作業的調度與分配，可根據用戶的優先級，采用不同的策略，如先來先服務或是分時服務；3、作業的主機選擇，按任務的優先級，選擇滿足任務資源請求、環境要求的主機；4、運行作業

其中LSF Analyzer能夠分析、計算資源的使用情況將計算機資源的使用情況，從黑箱變為白箱。我們可以用Analyzer統計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，同時也可以找出應用中的瓶頸，并有針對性地添置設備或許可證，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，我們可以為每個用戶規定一個使用許可證的費用限額，然后用Analyzer定期統計用戶對許可證的使用金額，當用戶的使用金額達到限額后，系統管理員可以通過LSF降低用戶的優先級，甚至限制用戶訪問或運行應用程序，直到用戶申請到新的使用限額。通過這種方式可加強用戶管理，使用戶養成合理、高效的許可證使用習慣

License的統計分析

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數量不夠。

當軟件license納入LSF管理之后，每個用戶對軟件license的各個方面的使用情況進行全面的記錄、統計和分析，并以直觀的圖形顯示和表格打印出來，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、結論

工欲善其事，必先利其器。動態資源管理系統的使用，能夠讓CAD系統變得更有效率，更利于管理，可實現下列目標：

1、對整個MDA系統各種軟件集中管理，對其使用情況進行監控，提高系統管理的效率。
2、對寶貴的軟件license進行監控和管理，可實現自動調配license，使license發揮更大的作用。
3、可由analyzer提供系統中軟、硬件的使用情況報表，并對之分析，對部門的管理和采購計劃提供有力的依據。
4、系統資源的使用可以得到監控，這對系統管理的合理化和高效率提供手段。