◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 孫樹森 唐雷 杜可君 胡葉楠

隨著1996年世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織發(fā)表《以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)》，標(biāo)志著知識(shí)經(jīng)濟(jì)已在全世界范圍內(nèi)孕育并發(fā)展。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，產(chǎn)品技術(shù)復(fù)雜性和系統(tǒng)性不斷增加，使得企業(yè)對(duì)知識(shí)重用和整合的需求日益增長(zhǎng)。并且，隨著知識(shí)傳播速度的不斷加快，企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也隨之加快，這也迫使企業(yè)在知識(shí)創(chuàng)新上的投入不斷加大。

由于航天產(chǎn)品涉及的專業(yè)眾多且復(fù)雜，其研發(fā)需要多個(gè)部門協(xié)同配合完成，所以形成統(tǒng)一的協(xié)同工作環(huán)境成為產(chǎn)品研發(fā)的必經(jīng)之路。為此，筆者結(jié)合自身工作提出建立基于知識(shí)共享的資源統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)，構(gòu)建協(xié)同辦公環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化。

一、系統(tǒng)的總體架構(gòu)

建設(shè)統(tǒng)一的資源調(diào)度和協(xié)同工作環(huán)境，旨在提供統(tǒng)一的體系架構(gòu)和實(shí)施方案，將已有的計(jì)算資源調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用?；谥R(shí)共享的資源統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)以服務(wù)器為中心，將企業(yè)所有的設(shè)計(jì)、仿真和協(xié)同優(yōu)化應(yīng)用集中到服務(wù)器端，并通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)門戶網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)三維可視化設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件、仿真類應(yīng)用軟件及協(xié)同優(yōu)化類應(yīng)用軟件的使用和調(diào)度管理，從而保證用戶在不用安裝任何應(yīng)用軟件的情況下，便可在低端桌面機(jī)上運(yùn)行大型的設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化任務(wù)。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示，主要包括知識(shí)共享門戶、計(jì)算資源及圖形集群管理等幾部分內(nèi)容。

知識(shí)共享門戶通過(guò)門戶網(wǎng)站提供統(tǒng)一的設(shè)計(jì)工具接口，一方面在用戶設(shè)計(jì)過(guò)程中可以隨時(shí)參考已有知識(shí)庫(kù)，另一方面用戶可以即時(shí)上傳或更新知識(shí)條目。

計(jì)算資源及圖形集群管理支持用戶通過(guò)瀏覽器遠(yuǎn)程使用服務(wù)器端的圖形工作站進(jìn)行二維和三維的圖形交互設(shè)計(jì)，用戶可以通過(guò)使用遠(yuǎn)程服務(wù)器完成大型三維CAD建模和CAE網(wǎng)格前后處理。

集中的數(shù)據(jù)管理將應(yīng)用軟件的輸入輸出數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放和備份在數(shù)據(jù)中心的文件服務(wù)器上，并根據(jù)用戶的權(quán)限和密級(jí)對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行存取安全管理，同時(shí)可節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，保證應(yīng)用程序執(zhí)行的性能。

軟、硬件資源運(yùn)行狀況與性能統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄系統(tǒng)軟、硬件資源的使用情況和用戶/部門/項(xiàng)目對(duì)資源的使用量，并定期生成報(bào)表供系統(tǒng)管理員和企業(yè)參考。

系統(tǒng)安全管理支持用戶密級(jí)設(shè)定，在共享的環(huán)境下保證不同密級(jí)用戶之間的完全隔離，并提供安全審計(jì)系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)各部分的主要功能

1.知識(shí)共享門戶

知識(shí)共享門戶是整個(gè)系統(tǒng)的核心，所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想都源于知識(shí)共享門戶。其主要功能包括知識(shí)的捕獲、管理、保護(hù)、呈現(xiàn)及存儲(chǔ)等。

知識(shí)捕獲提供用戶主動(dòng)上傳功能，將用戶已成熟的知識(shí)成果以文檔、圖表、動(dòng)畫及仿真模型等形式上傳至存儲(chǔ)服務(wù)器；提供模板創(chuàng)建功能，允許用戶在系統(tǒng)中直接按照給定模板寫入知識(shí)條目；提供知識(shí)共享門戶與Off i ce系列軟件的接口功能，使用戶在文檔、表格、郵件等知識(shí)的編輯過(guò)程中能夠隨時(shí)將知識(shí)錄入，也使知識(shí)獲取的途徑更加便捷。

知識(shí)管理可細(xì)化知識(shí)目錄，使知識(shí)分類更加科學(xué)，同時(shí)制定完善的獎(jiǎng)懲機(jī)制，激勵(lì)員工積極地參與知識(shí)錄入。為加速隱性知識(shí)的沉淀，特別創(chuàng)建了SNS社區(qū)互動(dòng)功能，包括知識(shí)博客、SNS組群、知識(shí)問(wèn)答等，并對(duì)SNS社區(qū)中貢獻(xiàn)較大的員工提供物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。在顯性知識(shí)的錄入和隱性知識(shí)的沉淀過(guò)程中，采用完整的審批流程保證知識(shí)的正確性。

知識(shí)保護(hù)使知識(shí)的保護(hù)與安全性管理融為一體，并納入整個(gè)系統(tǒng)安全性管理體系。

知識(shí)呈現(xiàn)采用成熟的搜索引擎技術(shù)支持知識(shí)檢索，提供面向知識(shí)搜索人的知識(shí)推送功能，一方面向知識(shí)搜索人推薦其可能較為關(guān)心的知識(shí)條目，另一方面根據(jù)知識(shí)引用與搜索歷史，向知識(shí)搜索人推送在該領(lǐng)域比較權(quán)威的專家用戶。

知識(shí)存儲(chǔ)采用盤陣方式提高知識(shí)存儲(chǔ)和知識(shí)搜索的效率。

2.計(jì)算資源管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有高性能計(jì)算系統(tǒng)、前后處理服務(wù)器和二維圖形交互服務(wù)器的統(tǒng)一管理與利用。

搶占式調(diào)度功能可按隊(duì)列分配優(yōu)先級(jí)的策略保證優(yōu)先項(xiàng)目或用戶能夠先獲得所需的計(jì)算資源。

公平式調(diào)度功能可保證計(jì)算資源被公平合理的使用。

排他性調(diào)度策略功能讓用戶以獨(dú)占模式使用計(jì)算節(jié)點(diǎn)，防止同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行多個(gè)用戶作業(yè)，避免信息泄漏和有關(guān)安全性問(wèn)題的發(fā)生。

圖1 資源統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)

Web Service接口功能使系統(tǒng)在用戶提交作業(yè)時(shí)首先判斷本地集群是否有足夠的計(jì)算資源及等待隊(duì)列長(zhǎng)度。如果有資源，則立即提交到本地集群執(zhí)行；如果暫時(shí)沒(méi)有，則檢查本地等待作業(yè)個(gè)數(shù)。如果等待作業(yè)個(gè)數(shù)不超過(guò)預(yù)先設(shè)定值，則仍然提交到本地集群等待執(zhí)行；如果本地等待隊(duì)列過(guò)長(zhǎng)，則根據(jù)遠(yuǎn)程集群的資源可用情況進(jìn)行調(diào)度。如果遠(yuǎn)程集群都沒(méi)有可用資源，則仍然提交到本地集群等待。

3.資源狀況統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理

該系統(tǒng)是對(duì)軟、硬件資源使用，作業(yè)調(diào)度，許可證使用數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控和報(bào)表分析的軟件，可提供及時(shí)、完整且有價(jià)值的信息，以支持多個(gè)地點(diǎn)間計(jì)算硬件資源、軟件許可證、容量規(guī)劃及資源調(diào)度等的決策，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)資源基礎(chǔ)設(shè)施利用。主要功能有：收集單集群或多集群的資源使用，許可證使用和作業(yè)調(diào)度數(shù)據(jù)；自動(dòng)保存和管理歷史數(shù)據(jù)；為集群的日常監(jiān)控、管理和使用計(jì)費(fèi)提供完備的定制報(bào)表；提供即席查詢，用戶可根據(jù)需要交互式地產(chǎn)生報(bào)表。

4.系統(tǒng)安全性管理

系統(tǒng)的安全性主要包括網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、用戶任務(wù)安全、密級(jí)管理、用戶賬戶安全以及審計(jì)流程管理等。

網(wǎng)絡(luò)安全通過(guò)配置防火墻或交換機(jī)安全策略，使整個(gè)系統(tǒng)只需在防火墻上針對(duì)特定服務(wù)器開放特定端口，就可以實(shí)現(xiàn)正常的訪問(wèn)和使用，以保證系統(tǒng)的安全性。

數(shù)據(jù)安全采用數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)的方式，避免應(yīng)用數(shù)據(jù)的分散和安全漏洞。在應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的嚴(yán)格控制，不同單位、項(xiàng)目、密級(jí)用戶的數(shù)據(jù)區(qū)嚴(yán)格隔離，以保證數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全性。

用戶任務(wù)的安全涉及交互任務(wù)和計(jì)算任務(wù)2種類型。對(duì)于計(jì)算任務(wù)，可通過(guò)排他性調(diào)度策略，讓用戶以獨(dú)占模式使用計(jì)算節(jié)點(diǎn)；對(duì)于交互任務(wù)，可通過(guò)Session管理保證應(yīng)用程序間的嚴(yán)格隔離。

用戶賬戶的安全采用系統(tǒng)管理員、安全管理員、安全審計(jì)管理員3種管理權(quán)限分離的方式，實(shí)現(xiàn)用戶賬戶的安全性。其中，安全管理員負(fù)責(zé)審核和管理用戶賬戶，并將經(jīng)過(guò)確認(rèn)的用戶管理信息傳遞給系統(tǒng)管理員；系統(tǒng)管理員只能根據(jù)安全管理員指定的管理信息，進(jìn)行實(shí)際的用戶管理。

綜上所述，基于知識(shí)共享的資源統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)統(tǒng)一通過(guò)知識(shí)共享門戶接口，可實(shí)現(xiàn)知識(shí)的實(shí)時(shí)更新、上傳，方便用戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中查詢已有知識(shí)；可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程三維設(shè)計(jì)，且圖形服務(wù)器可以多個(gè)用戶共享，從而能極大地提高設(shè)計(jì)軟件的部署、維護(hù)效率；可降低大型三維設(shè)計(jì)、高性能仿真和優(yōu)化計(jì)算的門檻；系統(tǒng)管理基于管理權(quán)限分離的原則，可提高系統(tǒng)的安全性級(jí)別；集中統(tǒng)一管理所有設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化相關(guān)軟件及相應(yīng)運(yùn)行機(jī)器，使軟件維護(hù)、升級(jí)、性能調(diào)優(yōu)、錯(cuò)誤修正、自動(dòng)備份更加容易；可與協(xié)同仿真優(yōu)化系統(tǒng)無(wú)縫集成；可提供平臺(tái)中立的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表功能，支持多種作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)一致性的軟、硬件利用率分析和投資回報(bào)分析；用戶使用方便，可降低技術(shù)推廣的難度；可為企業(yè)的軟、硬件資源共享和集團(tuán)級(jí)的資源整合提供手段。