協(xié)同設(shè)計(jì)（Collaborative Design）是指在計(jì)算機(jī)的支持下，各成員圍繞一個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象，各自承擔(dān)相應(yīng)部分的設(shè)計(jì)任務(wù)，并行交互地進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，最終得到符合要求的設(shè)計(jì)結(jié)果的設(shè)計(jì)［1］。網(wǎng)格的出現(xiàn)為協(xié)同設(shè)計(jì)帶來了嶄新的解決思路。借助于網(wǎng)格研究的基礎(chǔ)設(shè)施以及Globus聯(lián)盟推出的網(wǎng)格既定標(biāo)準(zhǔn)GT3（Globus Toolkit 3），可以為制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供極為方便的底層支撐，為快速建立一個(gè)健壯的設(shè)計(jì)平臺(tái)提供保證，GMCD［4］就是這樣一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)。本文將首先分析網(wǎng)格環(huán)境中任務(wù)調(diào)度的模型，然后基于協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的特殊性，以GMCD為框架，建立一種實(shí)用的任務(wù)調(diào)度模型。
　　1 網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度模型
　　網(wǎng)格環(huán)境中資源管理結(jié)構(gòu)模型有分層模型、抽象所有者模型、計(jì)算市場(chǎng)（經(jīng)濟(jì)）模型和混合模型。GMCD框架是以Globus為基礎(chǔ)的，而Globus的資源管理結(jié)構(gòu)模型則是層次的。因此，本節(jié)著重討論分層模型中的網(wǎng)格調(diào)度。
　　1.1 網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度的相關(guān)組件及功能
　　在分層的資源管理結(jié)構(gòu)模型中，資源管理與調(diào)度是多級(jí)的，每個(gè)資源有自己的調(diào)度子系統(tǒng)，用戶只需把作業(yè)提交給資源請(qǐng)求代理，而代理后有多少資源提供者，以及該作業(yè)分配哪個(gè)資源，對(duì)于用戶來說都是透明的。資源提供者可以是單個(gè)PC機(jī)，可以是單個(gè)集群或多個(gè)集群，也可以是某個(gè)組織的一個(gè)中小型局域網(wǎng)。它們都有一個(gè)共同點(diǎn)，即都有一個(gè)管理者——局部資源管理器。單個(gè)PC機(jī)本身就是一個(gè)管理者；而集群和局域網(wǎng)，一般都有一臺(tái)服務(wù)器專職管理集群/局域網(wǎng)中的各結(jié)點(diǎn)。用戶作業(yè)在資源請(qǐng)求代理上進(jìn)行一級(jí)調(diào)度，在局部資源管理器上進(jìn)行二級(jí)調(diào)度，如果下面存在更多的集群或局域網(wǎng)，則存在三級(jí)、四級(jí)等多級(jí)調(diào)度。
　　在網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度中有兩個(gè)非常重要的組件，分別是資源請(qǐng)求代理和資源管理器，它們?cè)谌蝿?wù)調(diào)度過程中分別進(jìn)行一級(jí)和二級(jí)（多級(jí)）調(diào)度。其他與任務(wù)調(diào)度有關(guān)的組件還有網(wǎng)格工作站點(diǎn)以及負(fù)責(zé)聯(lián)系的組件［3］：
　?。?）資源請(qǐng)求代理
　　它是整個(gè)網(wǎng)格的資源管理者，負(fù)責(zé)接收用戶任務(wù)，根據(jù)其特點(diǎn)發(fā)送給域資源管理器，動(dòng)態(tài)監(jiān)視任務(wù)的運(yùn)行情況，根據(jù)需要將結(jié)果提交給用戶或進(jìn)行再調(diào)度。主要功能有：
　?、賹?duì)服務(wù)提供方提供注冊(cè)功能，并對(duì)其加入和退出等動(dòng)作進(jìn)行控制。
　?、诮⒕W(wǎng)格資源信息庫并周期性地刷新，對(duì)全局資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和分配。
　?、劢邮沼脩籼峤坏淖鳂I(yè)，并根據(jù)作業(yè)類型和要求（如資源的類型和數(shù)量等）形成作業(yè)調(diào)度參數(shù)。
　?、芨鶕?jù)作業(yè)調(diào)度參數(shù)調(diào)度作業(yè)，分派資源，并隨時(shí)監(jiān)視作業(yè)的執(zhí)行情況。
　?、萑糇鳂I(yè)執(zhí)行有誤，則對(duì)其進(jìn)行再調(diào)度，保證用戶作業(yè)的安全運(yùn)行。
　?。?）域資源管理器
　　它是域內(nèi)資源管理和動(dòng)態(tài)調(diào)度的中心，負(fù)責(zé)本域工作的創(chuàng)建、屬性的收集、接收從資源請(qǐng)求代理提交的任務(wù)并根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行處理機(jī)的分配。主要功能有：
　?、俦O(jiān)聽從本域結(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息，建立域成員信息資料庫并周期性刷新。
　?、谥芷谛缘亟邮沼少Y源請(qǐng)求代理提交的作業(yè)，并判斷其可行性，建立本域的任務(wù)隊(duì)列。
　?、蹚娜蝿?wù)隊(duì)列中選取作業(yè)，根據(jù)提交的參數(shù)和資源情況合理地分配作業(yè)。
　?、軐⒆鳂I(yè)執(zhí)行情況定時(shí)返回給資源請(qǐng)求代理，維持與上級(jí)數(shù)據(jù)庫的一致性。
　?、荼O(jiān)視各組員執(zhí)行狀況，根據(jù)情況進(jìn)行作業(yè)調(diào)整（域內(nèi)調(diào)整或再調(diào)度）。
　　⑥確保用戶作業(yè)的安全運(yùn)行，將結(jié)果通知資源請(qǐng)求代理并直接返還給用戶。
　?。?）網(wǎng)格工作結(jié)點(diǎn)
　　它是任務(wù)執(zhí)行的基本單位，一旦申請(qǐng)加入資源提供方，便由域資源管理器直接調(diào)度和由資源請(qǐng)求代理間接調(diào)度。主要功能有：
　?、傧蛏霞?jí)管理器提出申請(qǐng)，請(qǐng)求加入資源提供方。
　?、谑占窘Y(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和負(fù)載信息，并周期性地提交給域資源管理器。
　?、郛a(chǎn)生服務(wù)進(jìn)程，隨時(shí)接收上級(jí)管理器提交的任務(wù)并執(zhí)行。
　?。?）負(fù)責(zé)聯(lián)系的組件
　　鑒于各實(shí)體間的聯(lián)系比較多，可將其分為作業(yè)提交和資源匯報(bào)兩部分。
　?、僮鳂I(yè)提交部分
　　用戶向資源請(qǐng)求代理提交作業(yè)任務(wù)；資源請(qǐng)求代理根據(jù)用戶參數(shù)將作業(yè)轉(zhuǎn)交給域資源管理器；域資源管理器根據(jù)各結(jié)點(diǎn)負(fù)載情況分派作業(yè)給合適的資源工作結(jié)點(diǎn)，任務(wù)執(zhí)行完畢后保存作業(yè)結(jié)果；域資源管理器直接將結(jié)果返回給用戶。
　　②資源匯報(bào)部分
　　它完成如下任務(wù)：網(wǎng)格工作結(jié)點(diǎn)向域資源管理器提供各結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和負(fù)載情況；域資源管理器將該域的負(fù)載信息匯總并送給資源請(qǐng)求代理供查詢和管理結(jié)點(diǎn)；域資源管理器周期性地刷新資源請(qǐng)求代理中的作業(yè)狀態(tài)；工作結(jié)點(diǎn)執(zhí)行完畢。
　　1.2 網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度的過程
　　用戶利用提交程序?qū)⒆鳂I(yè)任務(wù)和要求的環(huán)境屬性（如資源類型和數(shù)量等）提交給資源請(qǐng)求代理，資源請(qǐng)求代理分析環(huán)境屬性形成參數(shù)文件，根據(jù)任務(wù)性質(zhì)、通信狀況和各資源負(fù)載情況進(jìn)行粗粒度調(diào)度，尋求最佳分配方案將作業(yè)及參數(shù)文件提交給選中的域資源管理器。當(dāng)域資源管理器接收到新任務(wù)或調(diào)度周期到來時(shí)，新任務(wù)被賦予任務(wù)優(yōu)先級(jí)插入作業(yè)隊(duì)列。守護(hù)進(jìn)程從結(jié)點(diǎn)機(jī)列表中獲取該域內(nèi)所有資源負(fù)載情況，同時(shí)更新資源請(qǐng)求代理上全局?jǐn)?shù)據(jù)庫中相關(guān)的信息表。確定已經(jīng)到達(dá)該域的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，每次選取一個(gè)任務(wù)分配合適的資源。相應(yīng)地，守護(hù)進(jìn)程派生出相應(yīng)的作業(yè)線程，周期性地監(jiān)視該作業(yè)的執(zhí)行狀態(tài)，并向上一級(jí)（資源請(qǐng)求代理）匯報(bào)， 以便進(jìn)行全局管理與調(diào)度（或用戶查詢）。當(dāng)任務(wù)途中異常中斷或執(zhí)行性能比預(yù)期要差時(shí)，資源請(qǐng)求代理可進(jìn)行再次調(diào)度，重新安排其他資源；而當(dāng)任務(wù)完成時(shí)，資源請(qǐng)求代理會(huì)要求域資源管理器直接將作業(yè)結(jié)果返還給用戶。
　　2 GMCD中的任務(wù)調(diào)度機(jī)制
　　由于網(wǎng)格協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的特殊性，網(wǎng)格協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境中的任務(wù)調(diào)度模型和通用的網(wǎng)格調(diào)度模型相比也具有特殊性。現(xiàn)以GMCD構(gòu)架為例，討論網(wǎng)格協(xié)同設(shè)計(jì)中的任務(wù)調(diào)度機(jī)制。
　　GMCD系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由底而上可分為四層，即設(shè)計(jì)知識(shí)單元DKU（Design Knowledge Units）［4］、網(wǎng)格中間件、設(shè)計(jì)中間件和應(yīng)用層，如圖1所示。
　　
　　DKU及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成了GMCD的底層支持結(jié)構(gòu)。DKU是Internet上的具有設(shè)計(jì)能力的組織或機(jī)構(gòu)，它們?cè)谀骋活?a target='_blank' class='arckwlink_none'>產(chǎn)品或零部件研發(fā)上具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)能力。在DKU內(nèi)部存在設(shè)計(jì)知識(shí)數(shù)據(jù)庫、局域網(wǎng)和設(shè)計(jì)工具（集）。它們之間通過Internet或?qū)Ｓ酶咚倬W(wǎng)連通。在設(shè)計(jì)過程中，各個(gè)DKU之間具有平等關(guān)系，各自負(fù)責(zé)所獲得任務(wù)的運(yùn)行，相對(duì)來說是獨(dú)立的。