CN108932165A - 一种计算机集群资源分配与调度系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及资源分配与调度领域，具体涉及一种计算机集群资源分配与调度系统。本发明提供一种计算机集群资源分配与调度系统，包括：用包括用户接入软件、翻译器与资源管理器；用户接入软件，用于请求资源管理器分配资源；翻译器，用于将用户接入软件发送的资源分配请求翻译成所述资源管理器能够识别的请求；资源管理器，用于对计算机集群的资源进行管理以及根据用户接入软件的资源分配请求为用户接入软件分配资源。本发明内用户接入软件本身可以使用不同的资源管理器，它们发送的请求最终都会被翻译器进行转换，而且实际管理集群的器件也可以使用各种不同的软件，从而实现强大的灵活性。

Description

一种计算机集群资源分配与调度系统
技术领域
本发明涉及资源分配与调度领域，具体涉及一种计算机集群资源分配与调度系统。
背景技术
近年来，为了提高计算机系统的效率，软件运行所需要的资源（例如CPU、内存等）来自多个计算机构成的计算机集群。例如，一些软件在进行使用时，需要向某个计算机集群请求资源才能完成计算任务，比如说某个气象模拟软件需要向天河二号超级计算机计算请求资源完成模拟计算任务。
申请号为201210580401.X的发明涉及一种去中心化的跨集群资源管理与任务调度系统与调度方法，该调度系统包括：提供管理与协调服务的子系统，收集其它子系统的信息，提供监控、报表与计费、资源共享协调工作，同时对高性能计算系统的管理、规划提供决策参考 ；提供计算服务的子系统，设置有高性能计算节点的数据中心，作为提供计算子系统，同时收集本地和远程的资源，以此为依据进行作业调度 ；提供接入的子系统，为用户提供本地化的作业提交、管理访问服务。本发明去中心化的跨集群资源管理与任务调度方法整合单集群资源，一方面提高了作业的执行效率，提高了用户体验，另一方面也有效利用了现有资源，使资源得到最大化利用，节省了购买硬件以扩充计算能力的成本。此发明需要在多个计算机集群资源中进行任务管理与资源调度，可能会出现提交任务的请求不支持某个计算机集群的情况。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种计算机集群资源分配与调度系统，该系统包括能把请求翻译成该计算机集群能识别的请求。
一种计算机集群资源分配与调度系统，包括用户接入软件、翻译器与资源管理器，用户接入软件，用于请求资源管理器分配资源；翻译器，用于将用户接入软件发送的资源分配请求翻译成所述资源管理器能够识别的请求；资源管理器，用于对计算机集群的资源进行管理以及根据用户接入软件的资源分配请求为用户接入软件分配资源。
用户接入软件向资源管理器请求资源分配，翻译器将用户接入软件发送的资源分配请求翻译成所述资源管理器能够识别的请求，资源管理器一方面管理着计算机集群的资源，另一方面根据用户接入软件的资源分配请求为用户接入软件分配资源。本系统使用了翻译器，之所以会有翻译器，是因为不同的用户接入软件可能支持不同的资源管理系统，如一些运行在windows操作系统上的商业软件就不支持slurm，而只支持IBM的PBS软件，所以将这些用户接入软件的请求进行翻译是很有必要的，这样便能支持更多的商业软件。本发明内用户接入软件与资源管理器的具有低耦合性，用户接入软件本身可以使用不同的资源管理器，它们发送的请求最终都会被翻译器进行转换，而且实际管理集群的资源管理器也可以使用各种不同的软件，从而实现强大的灵活性。从软件架构层次上来讲，本发明的翻译器是在资源管理器上面的一层抽象层，这样的耦合度低，更容易适应不同的用户接入软件和资源管理器。
进一步地，所述用户接入软件为带有许可证信息的商业软件；所述商业软件发送的资源分配请求包括许可证信息；所述计算机集群资源分配与调度系统还包括判断器，所述判断器用于验证商业软件发送的许可证信息是否合法，如果合法，判断器用于将资源分配请求发送到资源管理器。正版商业软件一般都有合法的许可证（license），许可证表示了该软件的合法使用权及其期限等信息。本发明中判断器的作用在于核实这个商业软件是否有资格能获取该资源管理器中的信息，核实的途径就是验证商业软件的许可证信息。比如说某个气象模拟软件需要向天河二号超级计算机请求资源完成模拟计算任务，但是经判断器验证发现此气象模拟软件没有与天河二号超级计算机建立具有合法使用权及使用期限的许可证信息，在没有该许可证信息的前提下，判断器判定不合法，拒绝将资源分配请求发送给资源管理器。
进一步地，还包括预先储存商业软件许可证信息的数据库；商业软件发送的资源分配请求中还包括软件请求资源量，数据库中还预先储存每个商业软件对应的可用资源量；所述判断器用于判断许可证信息合法时还用于将商业软件中的请求资源量与预先储存在数据库中的商业软件可用资源量进行比对，若商业软件请求资源量小于该商业软件对应的可用资源量，则将资源分配请求发送到资源管理器。本发明使用了数据库这种基础软件。用于验证商业软件的许可证信息是否合法的方法是，商业软件的许可证信息与数据库中存储的许可证信息进行对比，如果许可证信息一致的话，则说明该商业软件的许可证信息是合法的。另外，数据库中还预先储存每个商业软件对应的可用资源量。许可证信息只是包括该软件的合法使用权及其期限等信息，但往往针对商业软件还需要限制它能使用多少功能、资源等。比如说某个气象模拟软件需要向天河二号超级计算机计算请求资源完成模拟计算任务，由于存在限制，一般会限制该软件最多同时使用多少CPU核心等计算资源。如果该许可证已经分配了一些资源，不能再进行分配了。判断器判断许可证信息合法时还用于将商业软件中的请求资源量与预先储存在数据库中的商业软件可用资源量进行比对，若商业软件请求资源量小于或等于该商业软件对应的可用资源量，则将资源分配请求发送到资源管理器。总之，商业软件的请求资源量必须是在可用范围内才能得到满足，如果是不能立刻得到满足的，则应该拒绝发送给资源管理器或进行排队。本发明关注的主要问题是如何分配给用户商业软件许可证允许范围内的资源。在用户提供了许可证的情况下，判断器来判断请求的资源是否在允许的资源范围内。
进一步地，还包括分配监控器，所述分配监控器用于将资源管理器分配给商业软件的资源转发给商业软件并监控所述资源管理器为商业软件分配的资源的状态。资源管理器接收到商业软件的资源分配请求后为其分配了资源，该资源经过分配监控器，再发送给商业软件。除此之外，分配监控器还监控资源管理器为商业软件分配的资源的状态。
进一步地，还包括消息队列，所述消息队列包括待分配队列；当判断器判断商业软件请求资源量大于该商业软件对应的可用资源量时，判断器用于将该资源分配请求发送到资源队列的待分配队列中；当判断器根据分配监控器所监控的资源状态判断请求队列中的资源分配请求的软件请求资源量小于该商业软件对应的可用资源量时，判断器将该资源分配请求发送给资源管理器，由资源管理器为该商业软件分配资源。所述消息队列中的待分配队列用于接收商业软件发出的请求资源量大于可用资源量的资源分配请求。另一边，分配监控器正在监控资源管理器为商业软件分配的资源的状态，当分配监控器监控到商业软件之前已经分配的资源不存在了或者商业软件根本没有被分配过资源，待分配队列中的资源分配请求的软件请求资源量则小于该商业软件对应的可用资源量，那么判断器就再将该资源分配请求发送给资源管理器，由资源管理器为该商业软件分配资源。这就是商业软件的请求资源量如果是不能立刻得到满足的，则应该进行排队的过程，经过分配监控器的监控结果，请求的资源有机会被分配。
进一步地，还包括分配管理器，判断器将资源分配请求发送给资源管理器前先将其发送给分配管理器，由分配管理器提交给资源管理器，分配管理器还用于将已提交给资源管理器的资源分配请求从消息队列中的待分配队列中移除。分配管理器接收判断器判断许可证合法且请求资源量合理的资源分配请求，并且转发给资源管理器。分配管理器还有权限对消息队列的待分配队列中的已提交给资源管理器的资源分配请求进行移除。
进一步地，消息队列还包括已分配队列，所述已分配队列包括分配管理器向资源管理器发送的资源分配请求，分配监控器用于根据资源管理器为商业软件分配的资源的状态保留或移除已分配队列中的资源分配请求。所述消息队列还包括已分配队列，分配管理器向资源管理器发送的资源分配请求都存储在已分配队列。由于分配监控器监控资源管理器为商业软件分配的资源的状态，所以分配监控器能够根据状态保留或移除已分配队列中的资源分配请求。一旦分配资源的作业完成了，分配监控器就会移除对应的资源分配请求，形成一个完整的循环。
进一步地，分配监控器还用于根据资源管理器为商业软件分配的资源的状态更改已分配队列中资源分配请求的状态。已分配的资源分配请求，除了许可证信息和分配的资源，还包含了在资源管理系统中对应的资源的状态，如作业ID（job id）和状态等信息，分配监控器也能对这种状态进行修改。
本发明的有益效果在于，本发明内用户接入软件本身可以使用不同的资源管理器，它们发送的请求最终都会被翻译器进行转换，而且实际管理集群的器件也可以使用各种不同的软件，从而实现强大的灵活性。从软件架构层次上来讲，本发明的翻译器、判断器、分配管理器与分配监控器是在资源管理器上面的一层抽象层，这样的耦合度低，更容易适应不同的用户接入软件和资源管理器。本发明主要提供给已经经过许可证授权的商业软件使用，这些商业软件在请求资源时往往已经带有了本身的许可证信息，无需再分配许可证。本发明分配给具有合法许可证的用户商业软件允许范围内的资源，即在用户提供了许可证的情况下，系统能自动判断许可证是否合法，请求的资源量是否允许等。
附图说明
图1为本发明系统某一实施例的结构示意图。
具体实施方法
以下结合附图对本发明系统进行进一步说明。
一种计算机集群资源分配与调度系统，如图1所示，包括：用户接入软件，用于请求资源管理器分配资源；资源管理器，用于对计算机集群的资源进行管理以及根据用户接入软件的资源分配请求为用户接入软件分配资源；翻译器，用于将用户接入软件发送的资源分配请求翻译成所述资源管理器能够识别的请求。
用户接入软件向资源管理器请求资源分配，翻译器将用户接入软件发送的资源分配请求翻译成所述资源管理器能够识别的请求，资源管理器一方面管理着计算机集群的资源，另一方面根据用户接入软件的资源分配请求为用户接入软件分配资源。本系统使用了翻译器，之所以会有翻译器，是因为不同的用户接入软件可能支持不同的资源管理系统，如一些运行在windows操作系统上的商业软件就不支持slurm，而只支持IBM的PBS软件，所以将这些用户接入软件的请求进行翻译是很有必要的，这样便能支持更多的商业软件。本发明内用户接入软件与资源管理器的具有低耦合性，用户接入软件本身可以使用不同的资源管理器，它们发送的请求最终都会被翻译器进行转换，而且实际管理集群的资源管理器也可以使用各种不同的软件，从而实现强大的灵活性。从软件架构层次上来讲，本发明的翻译器是在资源管理器上面的一层抽象层，这样的耦合度低，更容易适应不同的用户接入软件和资源管理器。
在某一实施例中，本发明主要给已经经过许可证授权的商业软件使用。所述用户接入软件为带有许可证信息的商业软件。商业软件带有许可证信息，商业软件发送的资源分配请求也包括许可证信息。如图1所示，所述计算机集群资源分配与调度系统还包括判断器Gate、数据库、分配管理器Pacman、分配监控器Recorder。
商业软件发送的资源分配请求被翻译器翻译之后，判断器验证商业软件发送的许可证信息是否合法，如果合法，判断器用于将资源分配请求发送到分配管理器。正版商业软件一般都有合法的许可证（license），许可证表示了该软件的合法使用权及其期限等信息。本发明中判断器的作用在于核实这个商业软件是否有资格能获取该资源管理器中的信息，核实的途径就是验证商业软件的许可证信息。比如说某个气象模拟软件需要向天河二号超级计算机请求资源完成模拟计算任务，但是经判断器验证发现此气象模拟软件没有与天河二号超级计算机建立具有合法使用权及使用期限的许可证信息，在没有该许可证信息的前提下，判断器判定不合法，拒绝将资源分配请求发送给资源管理器。
具体地，数据库内储存商业软件许可证信息和每个商业软件对应的可用资源量，本发明使用了数据库这种基础软件。用于验证商业软件的许可证信息是否合法的方法是，商业软件的许可证信息与数据库中存储的许可证信息进行对比，如果许可证信息一致的话，则说明该商业软件的许可证信息是合法的。
商业软件发送的资源分配请求中还包括软件请求资源量，由于数据库中还预先储存每个商业软件对应的可用资源量，则所述判断器用于判断许可证信息合法时还用于将商业软件中的请求资源量与预先储存在数据库中的商业软件可用资源量进行比对，若商业软件请求资源量小于该商业软件对应的可用资源量，则将资源分配请求发送到分配管理器。许可证信息只是包括该软件的合法使用权及其期限等信息，但往往针对商业软件还需要限制它能使用多少功能、资源等。比如说某个气象模拟软件需要向天河二号超级计算机计算请求资源完成模拟计算任务，由于存在限制，一般会限制该软件最多同时使用多少CPU核心等计算资源。如果该许可证已经分配了一些资源，不能再进行分配了。判断器判断许可证信息合法时还用于将商业软件中的请求资源量与预先储存在数据库中的商业软件可用资源量进行比对，若商业软件请求资源量小于或等于该商业软件对应的可用资源量，则将资源分配请求发送到资源管理器。总之，商业软件的请求资源量必须是在可用范围内才能得到满足，如果是不能立刻得到满足的，则应该拒绝发送给资源管理器或进行排队。本发明关注的主要问题是如何分配给用户商业软件许可证允许范围内的资源。在用户提供了许可证的情况下，判断器来判断请求的资源是否在允许的资源范围内。
分配监控器用于将资源管理器分配给商业软件的资源转发给商业软件并监控所述资源管理器为商业软件分配的资源的状态。资源管理器接收到商业软件的资源分配请求后为其分配了资源，该资源经过分配监控器，再发送给商业软件。除此之外，分配监控器还监控资源管理器为商业软件分配的资源的状态。
所述消息队列包括待分配队列与已分配队列；当判断器判断商业软件请求资源量大于该商业软件对应的可用资源量时，判断器用于将该资源分配请求发送到资源队列的待分配队列中；当判断器根据分配监控器所监控的资源状态判断请求队列中的资源分配请求的软件请求资源量小于该商业软件对应的可用资源量时，判断器将该资源分配请求发送给分配管理器，由分配管理器把资源分配请求发送给资源管理器，由资源管理器为该商业软件分配资源。所述消息队列中的待分配队列用于接收商业软件发出的请求资源量大于可用资源量的资源分配请求。另一边，分配监控器正在监控资源管理器为商业软件分配的资源的状态，当分配监控器监控到商业软件之前已经分配的资源不存在了或者商业软件根本没有被分配过资源，待分配队列中的资源分配请求的软件请求资源量则小于该商业软件对应的可用资源量，那么判断器就再将该资源分配请求发送给分配管理器，由分配管理器把资源分配请求发送给资源管理器，由资源管理器为该商业软件分配资源。这就是商业软件的请求资源量如果是不能立刻得到满足的，则应该进行排队的过程，经过分配监控器的监控结果，请求的资源有机会被分配。
判断器将资源分配请求发送给资源管理器前先将其发送给分配管理器，由分配管理器提交给资源管理器，分配管理器还用于将已提交给资源管理器的资源分配请求从消息队列中的待分配队列中移除。分配管理器接收判断器判断许可证合法且请求资源量合理的资源分配请求，并且转发给资源管理器。分配管理器还有权限对消息队列的待分配队列中的已提交给资源管理器的资源分配请求进行移除。
消息队列包括已分配队列，所述已分配队列包括分配管理器向资源管理器发送的资源分配请求，分配监控器用于根据资源管理器为商业软件分配的资源的状态保留或移除已分配队列中的资源分配请求。所述消息队列还包括已分配队列，分配管理器向资源管理器发送的资源分配请求都存储在已分配队列。由于分配监控器监控资源管理器为商业软件分配的资源的状态，所以分配监控器能够根据状态保留或移除已分配队列中的资源分配请求。一旦分配资源的作业完成了，分配监控器就会移除对应的资源分配请求，形成一个完整的循环。分配监控器还用于根据资源管理器为商业软件分配的资源的状态更改已分配队列中资源分配请求的状态。已分配的资源分配请求，除了许可证信息和分配的资源，还包含了在资源管理系统中对应的资源的状态，如作业ID（job id）和状态等信息，分配监控器也能对这种状态进行修改。
简单来说，在这个系统中，有两类信息存储在消息队列之中，一是待分配的请求，包含了许可证信息和资源要求，二是已分配请求，除了许可证信息和分配的资源，还包含了在资源管理系统中对应的作业ID（job id）和状态等信息。对于待分配请求，在判断器验证过用户请求之后，便会将这样的一个请求信息发送到消息队列之中，分配管理器由此觉察到用户的请求并向资源管理系统提交请求。分配管理器在向资源管理系统提交请求后，就会移除消息队列中的对应待分配请求，并向消息队列发送已分配请求的消息。而分配监控器则会监控消息队列中的两种信息，时时反馈给用户，值得注意的是，Recorder也会与资源管理系统进行交互，监控用户分配的作业状态，并由此更改消息队列中已分配请求消息的状态，一旦对应作业完成了，分配监控器就会移除对应的已分配请求，形成一个完整的循环。
本发明内用户接入软件本身可以使用不同的资源管理器，它们发送的请求最终都会被翻译器进行转换，而且实际管理集群的器件也可以使用各种不同的软件，从而实现强大的灵活性。从软件架构层次上来讲，本发明的翻译器、判断器、分配管理器与分配监控器是在资源管理器上面的一层抽象层，这样的耦合度低，更容易适应不同的用户接入软件和资源管理器。本发明主要提供给已经经过许可证授权的商业软件使用，这些商业软件在请求资源时往往已经带有了本身的许可证信息，无需再分配许可证。本发明分配给具有合法许可证的用户商业软件允许范围内的资源，即在用户提供了许可证的情况下，系统能自动判断许可证是否合法，请求的资源量是否允许等。

Claims (8)

1.一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，包括用户接入软件、翻译器与资源管理器；
用户接入软件，用于请求资源管理器分配资源；
翻译器，用于将用户接入软件发送的资源分配请求翻译成所述资源管理器能够识别的请求；
资源管理器，用于对计算机集群的资源进行管理以及根据用户接入软件的资源分配请求为用户接入软件分配资源。
2.根据权利要求1所述的一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，所述用户接入软件为带有许可证信息的商业软件，所述商业软件发送的资源分配请求包括许可证信息；
所述计算机集群资源分配与调度系统还包括判断器，所述判断器用于验证商业软件的许可证信息是否合法，如果合法，判断器用于将资源分配请求发送到资源管理器。
3.根据权利要求2所述的一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，还包括预先储存商业软件许可证信息的数据库；商业软件发送的资源分配请求中还包括软件请求资源量，数据库中还预先储存每个商业软件对应的可用资源量；
所述判断器用于判断许可证信息合法时还用于将商业软件中的请求资源量与预先储存在数据库中的商业软件可用资源量进行比对，
若商业软件请求资源量小于或等于该商业软件对应的可用资源量，则将资源分配请求发送到资源管理器。
4.根据权利要求3所述的一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，还包括分配监控器，所述分配监控器用于将资源管理器分配给商业软件的资源转发给商业软件并监控所述资源管理器为商业软件分配的资源的状态。
5.根据权利要求4所述的一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，还包括消息队列，所述消息队列包括待分配队列；
当判断器判断商业软件请求资源量大于该商业软件对应的可用资源量时，判断器用于将该资源分配请求发送到消息队列的待分配队列中；
当判断器根据分配监控器所监控的资源状态判断待分配队列中的资源分配请求的软件请求资源量小于该商业软件对应的可用资源量时，判断器将该资源分配请求发送给资源管理器，由资源管理器为该商业软件分配资源。
6.根据权利要求5所述的一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，还包括分配管理器，判断器将资源分配请求发送给资源管理器前先将其发送给分配管理器，由分配管理器提交给资源管理器，分配管理器还用于将已提交给资源管理器的资源分配请求从消息队列中的待分配队列中移除。
7.根据权利要求6所述的一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，所述消息队列还包括已分配队列，所述已分配队列包括分配管理器向资源管理器发送的资源分配请求，
分配监控器用于根据资源管理器为商业软件分配的资源的状态保留或移除已分配队列中资源分配请求。
8.根据权利要求7所述的一种计算机集群资源分配与调度系统，其特征在于，分配监控器还用于根据资源管理器为商业软件分配的资源的状态更改已分配队列中资源分配请求的状态。
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