第四章 资源管理

龚 斌山东大学计算机科学与技术学院

山东省高性能计算中心

网格资源• 是网格中所有可以被主体请求适用的实体的名称

• 资源共享是网格的一个主要特征

资源的定义• 包括计算机软件、硬件、设备仪器• 人力资源• 网格是资源、协议和规范的有机集合，其中资源实体本身是协议、规范和策略的基础

• 把网格上的资源和用户请求进行匹配，把合适的可用资源提供给用户使用是网格资源管理的核心内容

• 资源注册、资源请求、资源发现、资源分配、资源使用、资源回收

资源的分类• 资源种类繁多，功能差异巨大• 根据资源能否移动– 可移动资源、不可移动资源

• 根据可重复使用特性– 可重复使用资源、不可重复使用资源

• 根据是否可复制特性– 可复制资源、不可复制资源

网格资源的特点• 异构性– 硬件– OS

• 动态性– 网格资源的负载随时间动态变化

• 自治性• 二分特性– 资源使用者、资源拥有者

资源管理需要考虑的几个问题•局部自治•不同层次的异构性•策略具有扩展性•协同资源分配•在线控制

网格资源管理具备的特点• 要隐藏网格资源的异构性，为用户提供统一的访问接口

• 要屏蔽网格资源的动态性，保证用户请求的访问质量

• 要尊重资源的本地管理机制和策略，使资源更好地为网格服务

• 要仔细检查网格用户的请求，确保网格资源的安全和资源拥有者的权益

网格资源管理核心结构• 网格资源管理和分配• 网格资源信息服务• 网格资源监控• 网格资源需求描述

资源管理和分配

资源信息服务 资源监控服务

资源管理系统• 资源管理中的角色– 资源请求者– 资源中介者– 资源提供者

资源管理系统的类型• 直线形– 资源请求者向资源中介者发出资源请求，中介者为用户寻找合适的资源并驱动资源工作，为用户提供工作，结果通过中介返回给请求者

– 用户接口简单，只注重结果– 用户与资源之间没有直接的交互，不能实现用户和资源的个性化

– 使用于简单场合

资源请求者 资源中介者 资源提供者

资源管理系统的类型（续）• 折线形

– 用户向资源中介者提出请求，中介者为用户找到合适的资源并把资源标识和使用资源的接口信息返回给用户，用户根据返回信息，组织消息和数据，驱动资源工作，得到资源提供的服务

– 需要协商，安全和交易的保密性– 适合于用户和资源双方需要协商的情况

资源请求者 资源中介者

资源提供者

资源管理系统的类型（续）• 三角形

– 用户向资源中介者提出请求，中介者为用户找到合适的资源并驱动资源工作，并告诉资源把服务结果用什么形式、向哪个地址返回给请求者，资源开始工作，服务结束后按照中介者提供的消息把服务结果告诉资源请求者

– 直线形和折线形的综合– 请求一次就可以得到服务– 实现各种流的处理– 适合于接口简单又注重输出效果

资源请求者

资源中介者

资源提供者

三种管理结构的比较结构 直线形 折线形 三角形

用户接口 简单 复杂 简单

请求次数 1 2 1

协 议 通用 通用、专用 通用、专用

资源中介者功能 复杂 简单 较复杂

资源管理的目的• 为用户提供访问资源的简单接口，将实际使用资源的具体细节隐藏起来。

• 协调资源的共享使用，既要支持多个请求者请求使用一个资源的需要，又要支持一个请求者请求使用多个资源的需要

• 还要代替请求者使用资源，并建立安全的网格资源使用机制

资源

用户

资源管理器

资源信息数据库

信息

信息

(1)

(2)

(4)(3)

(5)

资源全生命周期图

资源管理过程• 网格资源向资源管理器注册• 资源管理把注册信息写入资源信息数据库

• 用户需要资源，向资源管理器提出请求• 资源管理器从资源信息数据库中获得匹配资源的信息，返回给用户

• 用户与资源之间进行交互

无效 有效 可用 错误注册

注销

登录

退出

出错

排错

退出

注销 注销

资源管理的全生命周期状态转移

资源管理的基本功能• 资源注册：资源管理器为各种资源提供描述标准和接

口来实现资源注册，使资源能够被网格上的用户发现并使用

• 资源发现：为资源请求者提供描述资源需求的方式，能够根据资源需求描述在资源信息数据库中查找满足需求的资源信息并返回给请求者

• 资源部署：在使用资源之前，将资源部署到资源的运行环境或容器中，动态部署

• 资源代理：在用户和资源之间充当一个中间环节，代替用户完成某些操作，在资源上为合法的用户设置好资源的环境参数，转接两者的交互信息，并对信息格式进行转换

• 资源注销：资源提出注销请求后，对请求的合法性进行审核，确认请求有效之后，从资源信息数据库中删除该资源的信息

网格资源管理和分配任务• 全局统一管理

– 统一视图– 用户操作多个管理域的资源，如同在一个管理域– 在日常的工作中，动态地发现、请求与管理计算资源 – 不受资源所在地理位置不同的影响 – 任务运行时间的长短以及运行该任务的开销

software

Storage

SGI

IBM SP2银河分布多域资源

网格资源管理和分配任务（续）• 保持局部资源管理的自治特性– 每个管理域都有自己的资源管理系统和控制策略，例如 PBS， LSF等

– 相互之间是一个平等关系

资源聚合器

WAS GlobusGlobus

资源聚合器SPM

北航LSF

WAS GlobusGlobus

资源聚合器 SPM

清华大学PBS

WAS GlobusGlobus

SPM

国防科大国防科大YHRSYHRS

资源聚合器

SPM

网格资源管理和分配任务（续）• 多种访问控制和授权机制协调– 全局访问授权和局部访问授权– 全局访问控制和局部访问控制– 用户定义问题？网格用户和局部用户– 多级访问控制？– 映射？

Resource

the

Is this usert authorized for

the CAS?

Is this user authorized by

capability? 局部策略信息

Resource

the

Is this user authorized for

the CAS?

Is this user authorized by

capability? 局部策略信息

逻辑网格管理授权中心

网格资源管理和分配任务（续）• 资源的统一公共接口– 各种类型资源的操作接口不同

• 资源之间的相关性管理– 不同级别的资源管理之间的关系

标准接口 标准接口 标准接口LSF Condor NQE

多个协同分配命令

局部资源管理

器

资源协同分配器

资源描述• 资源描述的作用– 联系资源请求者和资源中介者之间的作用– 联系资源和资源中介者之间的作用

资源请求者 资源资源

中介者描述 描述

资源需求描述• 资源需求的描述– 表达各种资源– 表达各种资源的需求– 表达各种任务– 综合表达能力

• 资源需求的描述语言– 语法– 属性– 标记

资源描述• Globus与资源描述语言 RSL

• WWW服务描述语言WSDL

• 资源描述框架 RDF

• 统一资源标识符 URI

• LDAP中的资源描述• 资源命名