設(shè)計方案常用7篇
為了確保事情或工作科學(xué)有序進行，往往需要預(yù)先制定好方案，方案的內(nèi)容多是上級對下級或涉及面比較大的工作，一般都用帶“文件頭”形式下發(fā)。那么大家知道方案怎么寫才規(guī)范嗎？以下是小編收集整理的設(shè)計方案8篇，僅供參考，大家一起來看看吧。
設(shè)計方案 篇1
對于老年人來說，進行體育鍛煉的基本目標就是維持生活自理能力不下降。如可以自己照顧自己，可以自行購物，做家務(wù)，可以旅行，可以參加體育活動。這些生活內(nèi)容的完成，需要基本的身體運動功能，如走、爬樓梯，從椅子上站起來，舉起重物，彎腰、快走或跑。這些身體運動的基本功能，需要身體的心肺功能（心肺耐力）、肌肉力量（上肢、下肢、軀干）、柔韌性、神經(jīng)運動能力（靈敏性、動態(tài)平衡能力）、良好的身體成分這些方面來支持實現(xiàn)。
簡單實用的“椅子力量訓(xùn)練”法
俗話說“人老腿先老”，這也是被科學(xué)研究所證實的。腿部力量的下降是最先開始的`，因此在這里推薦一套簡單的，在生活中就能夠開展的力量訓(xùn)練方法，利用椅子進行力量訓(xùn)練，側(cè)重下肢力量鍛煉，同時輔以部分上肢力量鍛煉的內(nèi)容。
選擇硬質(zhì)的，沒扶手和輪子的椅子，椅子高度能夠使老年人坐上去正好使腳平放在地面上，大腿和小腿互相垂直。推薦老年人就用這樣一把椅子準備開始進行力量訓(xùn)練。訓(xùn)練總共分7個部分，包括：①起立坐下；②模擬深蹲；③提踵（提腳跟）；④髖外展；⑤向后伸腿；⑥扶墻俯臥撐；⑦屈臂彎舉。
這套練習(xí)每周至少訓(xùn)練兩次，每項訓(xùn)練內(nèi)容完成2~3組，隨著能力提高逐漸增加各個動作的完成次數(shù)。
1 起立坐下：發(fā)展腿部力量，動作重復(fù)10次/組。
A：坐在椅子邊緣，雙腳放在地面與肩同寬，身體微前傾。
B：雙眼注視前方，腿部用力，手臂放松，慢慢從椅子上站起來。
C：向下坐之前保持身體直立，然后臀部慢慢開始靠近椅子。
2 模擬深蹲：發(fā)展腿部和臀部力量，動作重復(fù)10次/組。
A：手扶椅背，雙腳與肩同寬站立。
B：盡量彎曲雙腿下蹲，膝蓋保持正直，不要外翻（兩個膝蓋朝外張）或者內(nèi)扣（兩個膝蓋向內(nèi)夾），下蹲過程，小腿可以略向前傾，注意保持膝蓋在地面的投影不要超過腳趾。
C：臀部用力慢慢站起來。
3 提踵（提腳跟）：發(fā)展小腿肌肉力量，動作重復(fù)10次/組，如需增加難度，可以撤掉椅子。
A：手扶椅背，雙腳與肩同寬站立。
B：逐漸提起腳后跟，盡力向高提，動作應(yīng)該盡量慢和有所控制。提到最高點處，停頓1秒鐘，然后緩慢落下腳后跟，重復(fù)完成動作。
4 髖外展： 發(fā)展臀部深層肌肉力量，每側(cè)動作重復(fù)10次/組。
A：手扶椅背，雙腳與肩同寬站立。
B：盡可能的自然地讓左腿向外側(cè)伸展，同時保持背部和骨盆的正直，不要偏向右側(cè)。
C：返回到起始姿勢。
D：右腿按照左腿一樣的要求向外側(cè)伸展。
5 向后伸腿：發(fā)展臀部力量，每側(cè)動作重復(fù)10次/組。
A：手扶椅背，雙腳與肩同寬站立。
B：直腿盡力向后伸，直到感覺不能再向后伸為止，不要彎腰，保持身體直立。保持5秒，回到原位，然后換腿。
6 扶墻俯臥撐：發(fā)展上肢力量，動作重復(fù)10次/組。
A：站立在距離墻大約上肢長度遠的位置。雙手與肩同寬，扶在胸口高度的墻壁上，手指朝向上方。
B：保持背部挺直，逐漸彎曲雙臂，上身向墻靠攏，縮小身體與墻壁間的距離。
C：慢慢還原到起始姿勢。
7 屈臂彎舉：發(fā)展上肢力量，可以站著練習(xí)，也可以坐在椅子上完成這項練習(xí)，器材可以選用小啞鈴或者裝沙子的礦泉水瓶。每側(cè)完成3組10次。
A：手持重物，雙腳與肩同寬站立。
B：雙臂放在身體兩側(cè)，然后慢慢屈臂，使重物能夠碰到肩膀。
C：慢慢伸直手臂，放下重物。
設(shè)計方案 篇2
活動目標：
1.能掌握行進間跳的方法。
2.能聽到信號后快速做出反應(yīng)。
3.能積極參與游戲活動，與同伴合作游戲，體驗游戲帶來的快樂。
活動重點：
能掌握行進間跳的'方法
活動難點：
能聽到信號后快速做出反應(yīng)
活動準備：
物質(zhì)準備：小椅子、大樹頭飾、兔子胸貼、青蛙胸貼
經(jīng)驗準備：兒歌《抱樹》
活動過程：
一、開始部分
教師和幼兒隨音樂做熱身運動
二、基本部分
1.教師請出樹朋友，引出活動主題
師："小朋友們現(xiàn)在是什么季節(jié)"（春天）師："春天會有哪些我們身邊的朋友會發(fā)生變化啊"（樹、花、小鳥、小蝴蝶等等）師："今天火老師為小朋友們帶來了一個朋友，小朋友們看看是誰��？"（大樹）"小朋友們喜不喜歡樹��！"（喜歡）"我們前幾天學(xué)過一個關(guān)于抱樹的兒歌，現(xiàn)在請小朋友們給客人老師讀一下。
2.玩游戲《抱樹》
�。�1）教師示范怎樣抱樹師：小朋友我們的前面有許多的樹朋友，現(xiàn)在老師先給小朋友們示范一遍抱樹的過程游戲玩法：教師將小椅子（樹）圍成一個圓圈，根據(jù)樹的棵樹確定參與幼兒的數(shù)量，每組幼兒要比樹多一個。游戲開始，教師讓參與活動的幼兒進入圓圈內(nèi)，幼兒圍繞圓圈邊念兒歌邊走，等兒歌停下后幼兒迅速抱樹，沒有抱到樹的幼兒則站在圓圈中間等待下次機會。
游戲規(guī)則：
a.幼兒必須要在最后一句兒歌念完后才可以去抱樹。
b.幼兒在讀兒歌時必須是走或跳的。
�。�2）分組游戲教師將幼兒分成男女兩組分別游戲，讓幼兒在自主地游戲中來跟著兒歌抱樹。
教師總結(jié)
三、結(jié)束活動
幼兒和教師隨音樂做放松運動，將幼兒帶離游戲場地。
設(shè)計方案 篇3
教學(xué)目標：
1.認識本課6個生字；
2.有感情地朗讀課文；
3.從描寫父親言行的詞句中體會父親堅韌的品質(zhì)和對土地的熱愛。
教學(xué)過程：
一、導(dǎo)入
�。ǔ鍪菊n文插圖）同學(xué)們，就在這一片荒涼的山坡上，居然有“一塊碧綠的翡翠”，這就是“父親的菜園”。
二、自讀課文；整體感知
1.父親是在什么情況下決定開墾菜園的？他又是怎樣開墾菜園的？
2.勾畫出描寫父親言行的詞句，想想從這些詞句里，你感受到了什么？
三、小組合作研討，深入理解課文
1.引導(dǎo)學(xué)生注意理解文中一個打比方的句子“沒有了新鮮的蔬菜，對一個普通的農(nóng)家來說，就像嬰兒斷了奶”。體會菜園對我們一家的重要性。此外還要明確當(dāng)時的實際情況：“在我們這里要找一塊可以當(dāng)菜園的地，是相當(dāng)困難的.�！�
2.引導(dǎo)學(xué)生抓住文中描寫父親言行的句子，結(jié)合上下文進行理解、從中體會父親在開墾菜園的過程中付出的艱辛勞動，感受父親身上表現(xiàn)出來的那種堅毅、自信、勤勞的品格。
四、齊讀最后一個自然段，深入領(lǐng)會課文內(nèi)容所表達的思想
望著荒涼的山坡上那“一片碧綠的翡翠”，你此時心里最大的感受是什么？
一個人，無論做什么事情只要肯付出辛苦，遇到困難、挫折不氣餒，永遠保持自信，什么事情都能做成。
五、有感情地朗讀課文
六、布置作業(yè)
設(shè)計方案 篇4
一、學(xué)習(xí)目標：
1、學(xué)會y.w，能讀準音，認清形，在四線格中正確書寫。
2、認識整體認讀音節(jié)yi.wu.wu和它們的四聲。
3、練習(xí)y.w與音韻母a. o的拼讀及復(fù)韻母的拼音。
二、教學(xué)重點、難點：
重點：學(xué)會聲母y.w和整體認讀音節(jié)yi.wu .yu。
難點：聲母y.w與音韻母a.。o的韻母i..u.ü的區(qū)別，以y與ü相拼的規(guī)則。
三、教學(xué)過程：
一、復(fù)習(xí)。
1、抽讀聲母卡片：b p m f d t n l
2、抽讀音節(jié)卡片：zhai zhao chai chao shai shao
3、j q x 與ü相拼時的規(guī)則：
問：j q x 與ü相拼時，ü有什么變化？
二、新授：
�。ㄒ唬�、教學(xué)y:
1、出示投影片：
問：圖上畫了什么？
指名說―――評議
2、指導(dǎo)讀音。
問：誰會讀？
追問：你是怎樣學(xué)會的？
師：對，我的借衣讀出y的音，把衣讀得輕短些就可以了。
指名讀――――指名說――――范讀――――反復(fù)齊讀
3、記憶字形：
�、儆^察樹杈的`形與y有什么聯(lián)系？
指名說―――評議（樹杈y）
�、趲煟簩�，我的借樹杈的形記住y的形。
4、i與y對比：
師：過去我的學(xué)會的i是韻母i。今天學(xué)的y是聲母y。
i 讀音響亮，y 讀音輕短，它們的字形也不一樣。
�。ǘ�、教學(xué)Ｗ。
�。�、看圖，說圖意。
指名說―――評議
�。�、指導(dǎo)讀音。
指名讀―――指名說（你怎樣學(xué)會的）――――范讀―――齊讀
３、指導(dǎo)字形。
（１）觀察圖形下字母的聯(lián)系。
指名說―――評議（鳥窩w）
�。�、u與w對比。 問：u與w都有那些地方不同？
�。╱是韻，w是聲母）
�。ㄈ�、 教學(xué)整體認讀音節(jié)。
１、復(fù)習(xí)。
出示：i. u. ü. y. w
師：聲母y.w和韻母i. u. ü不能單獨成音節(jié)。它們組合在一起，成為新的整體認讀音節(jié)，y和ü組成的整體認音節(jié)yu，小ü要把點去。
順口溜：小ü有禮貌,見到y(tǒng)也脫帽.
�。�、板書：
yi （衣） wu（烏）yu（淤）
師：這些整體認讀音節(jié)，直接讀出，不拼讀。
范讀―――指名讀―――齊讀
�。场W(xué)習(xí)yi wu yu的四聲。
板書：yīyíyǐyì
wūwúwǔwù
yūyúyǔyù
兩人一組練讀―――指名說（分組）―――齊讀
�。ㄈ�、y w與音韻母，復(fù)韻母的拼音。
�。�、板書：y––––a–––––ya
w––––a–––––wa
w––––o–––––wo
問：這些音節(jié)聲母和韻母分別是什么？
指名拼讀–––––范讀––––齊讀
�。病鍟簓––––ao–––––yao
y––––ou–––––you
y––––ai–––––yai
y––––ei–––––yei
(1) 分小組練讀（先說音節(jié)是由聲母是什么，韻母是什么組成的，再練讀）
(2) 指名讀――――反復(fù)齊讀
�。�、看圖拼讀音節(jié)。
�。ǎ保┏鍪荆簓ā zidai yúwūguī
�。ǎ玻┏鰣D：
自由試讀–––––批名讀（圖和音節(jié)對是照驗證）――――范讀–––––齊讀
（四）、指導(dǎo)書寫：
y: 占中上格；筆順：y–––––
w: 占中格；筆順：w–––––
設(shè)計方案 篇5
一、教學(xué)要求
1、知識與技能
（1）認讀16個生字，會寫6個生字。
�。�2）正確、流利、有感情地朗讀課文。
2、過程與方法
�。�1）在識記中擴大識字量。
�。�2）在朗讀中了解詩歌。
3、情感態(tài)度價值觀
通過朗讀培養(yǎng)熱愛學(xué)習(xí)，關(guān)心他人的情感。
二、教學(xué)重點
1、認讀16個生字，會寫6個生字。
2、正確、流利、有感情地朗讀課文。
三、教學(xué)時數(shù)
2課時
四、教學(xué)過程
第一課時
一、教學(xué)目標
1、初讀課文，了解課文大意。
2、學(xué)習(xí)生字新詞，指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范地書寫生字詞。
二、教學(xué)重點、難點
1、標出詩歌共有幾節(jié)，了解每節(jié)的意思。
2、指導(dǎo)學(xué)生正確、流利有感情的朗讀課文。
三、教學(xué)過程
�。ㄒ唬⿲�(dǎo)入
1、從實際談話導(dǎo)入。
師：同學(xué)們，今天是什么日子，大家心里有什么話要說？講一講。
2、從掛圖引入課文。
師：大家對開學(xué)第一天的感受很多，現(xiàn)在我們就來學(xué)習(xí)圖上的小朋友是怎樣過開學(xué)第一天的。
�。ǘ┓肿匀蛔x課文
1、要求圈出生字，認真讀一讀。
2、講講詩歌一共有幾節(jié)。
3、講講每一節(jié)講了什么內(nèi)容。
�。ㄈ⿲W(xué)生匯報
1、詩歌一共4節(jié)。
2、第一節(jié)講開學(xué)第一天師生、同學(xué)們見面，十分高興。
第二節(jié)講我們升入二年級。
第三節(jié)講學(xué)校里來了許多小弟弟小妹妹。
第四節(jié)講我向小弟弟小妹妹點頭微笑。
�。ㄒ陨蟽�(nèi)容可以用原詩中的一兩句回答）。
�。ㄋ模⿲W(xué)習(xí)生字
1、出示生字卡片。
�。�1）讀對的卡片放一邊，折去拼音測讀。
�。�2）讀得不準確的貼黑板，予以重點教學(xué)。
�。�3）注意點：
�、俜智濉癴”“h”：分(fēn)數(shù)(shù)帆(fān)船(chuán)仿(fǎng)佛(fú)
②讀好“ai”“ei”音：妹(mèi)妹(mèi)背(bèi)起(qǐ)邁(mài)步
�、圩x好前鼻韻母：燦(càn)爛(làn)鮮艷(yàn)分(fēn)開帆(fān)船
�、茏x好翹舌音：開始(shǐ)睜(zhēng)開
�、萜渌和�(tū)然格(gé)外相(xiāng)信
⑥讀好多音字：
xiāng相信fēn分數(shù)bēi背著
相分背
xiàng相片fèn分外bèi背書
�。�4）出示句子測讀
�。�5）正確、流利地朗讀課文。
2、指導(dǎo)書寫。
�。�1）出示生字六個。
今校級弟妹奇
�。�2）組詞。
�。�3）講識記要記。
獨體字弟（八部）
左右結(jié)構(gòu)纟+及→級
女+未→妹
上下結(jié)構(gòu)木+交→校
大+可→奇
�。ㄎ澹┳鳂I(yè)
抄寫生字。
第二課時
一、教學(xué)目標
1、細讀課文，深入理解課文。
2、指導(dǎo)學(xué)生正確、流利、有感情的朗讀課文。
二、教學(xué)重點、難點
1、通過理解重點詞句，理解課文的內(nèi)涵。
2、通過指導(dǎo)重點句子的朗讀，使學(xué)生領(lǐng)悟朗讀的方法。
�。ㄒ唬⿵�(fù)習(xí)導(dǎo)入
1、聽寫詞語。
今天校園年級弟弟妹妹好奇
2、再出示幾個生字進行書寫。
今校級弟妹奇
（1）組詞。
（2）講講識記要領(lǐng)。
�。�3）老師范字。
（4）學(xué)生書寫。
�。ǘ⿲W(xué)習(xí)課文
1、自由朗讀課文。
（1）出示以下句子，要求講出相應(yīng)的小節(jié)。
�、匍_學(xué)第一天見到許多小弟弟小妹妹。第一節(jié)
�、陂_學(xué)第一天我們升入二年級。第二節(jié)
�、坶_學(xué)第一天我們很高興。第三節(jié)
�、荛_學(xué)第一天我們向小弟弟小妹妹點頭微笑。第四節(jié)
�。�2）選出自己讀得最好的小節(jié)，讀給同桌聽。
2、選幾個喜歡讀的同學(xué)示范朗讀。
3、邊評價邊進行朗讀教學(xué)。
（1）指名學(xué)生讀第一節(jié)。
�、僭u價他是否讀出以下幾點：
a.正確、流利。
b.讀出第一天見面的高興。
c.讀出天氣與花朵的美好。
②請喜歡讀第一節(jié)的同學(xué)一起示范讀。
③全班齊讀。
�、苤v“格外”、“分外”的意思。
a.格外、分外與十分、非常、特別意思相近。
b.進行換詞朗讀。
�。ㄊ郑�
今天的陽光（非常）燦爛。
（特別）
�、荼硌葑x第3、4句。
�。ㄒ笞x的同學(xué)會笑臉相迎，會高興地握手等）
�。�2）指名學(xué)生讀第二節(jié)。
�、僭u價朗讀。
a.讀出升入二年級的喜悅。
b.讀出開始新學(xué)年的快樂。
�、趯W(xué)生示范讀后全班齊讀。
�、壑攸c講3、4句。
a.出示船揚帆出海的課件。
b.出示句子進行比較。
就像出海的小船，揚起新的風(fēng)帆。
我要開始新的學(xué)習(xí)。
c.認識第一句比第二句好，用了比喻句，把剛升入二年級的同學(xué)比作出海的'小船，請大家用自豪的語言讀第3、4句。
�。�3）請學(xué)生讀第三節(jié)。
�、俪鍪窘虒W(xué)掛圖，找找哪幾個是小弟弟小妹妹。
�、谥v講“好奇興奮”的原因。
�、壅垘讉�同學(xué)齊讀后全班跟班。（要求讀出小弟弟小妹妹剛剛?cè)雽W(xué)的興奮好奇。）
�。�4）請學(xué)生讀第四節(jié)。
�、偬岢霾焕斫獾膯栴}。
a.為什么說我仿佛突然長高了？
�。ㄒ驗榭吹奖茸约喊〉耐瑢W(xué)，感覺到自己長高長大了。）
b.怎樣給一年級小同學(xué)“送去大同學(xué)的溫暖”？
1、（向小弟弟小妹妹微笑致意，讓他們感受到我們的歡迎，心頭就會涌起溫暖的感覺。）
2、（愛護學(xué)校的一草一木，學(xué)校的公共財物，給一年級小同學(xué)做好榜樣。）
3、（幫助他們熟悉校園環(huán)境，給他們介紹校園設(shè)施）。
4、（在他們學(xué)習(xí)文化知識方面給予幫助，手拉手幫他們解決問題）。
�、诒硌�。
（要求展開想像，打打招呼，微微笑一笑）。
③有感情地朗讀第四節(jié)。
�。ㄒ筮吚首x邊微笑。）
�。ㄈ├首x全文。
�。ㄒ笞x出開學(xué)的幸�？鞓罚�
�。ㄋ模┬〗Y(jié)
新的學(xué)年又開始了，我從今天開始，希望大家如詩中所說的幸福、快樂、和善。
�。ㄎ澹┳鳂I(yè)
你已經(jīng)升入二年級了，經(jīng)過一年的校園生活，你一定非常熟悉自己的學(xué)校，請你當(dāng)一回小導(dǎo)游，向一年級的新同學(xué)介紹你可愛的學(xué)校，并熱情地回答他們提出的問題。
板書設(shè)計：
設(shè)計方案 篇6
活動目標
1、引導(dǎo)幼兒學(xué)習(xí)用連貫的語言談?wù)撟约郝犨^的語言,了解語言的種類。
2、幫助幼兒學(xué)會認真聽同伴談話,培養(yǎng)專注傾聽的好習(xí)慣。
活動準備 課件:錄音(不同的地方方言)
活動過程
一、教師用不同語言給小朋友問好
1.教師再說“小朋友好”時,首先用普通話,然后用幾種地方方言。
引起幼兒對語言的興趣。
2.教師:小朋友你聽懂老師剛才說的什么了嗎?
誰想來學(xué)一學(xué)用不同的語言給小朋友問好呀?
3.教師用英語或其他外語給小朋友問好
提問:你們知道我這是說的哪個國家的語言嗎?(英語)
你還懂得其他國家的語言嗎?
二、引導(dǎo)幼兒圍繞“語言”的話題自由交談。
1.說說自己知道的'哪個國家使用的語言。
2.教師小結(jié)幼兒的談話:世界上有幾千種語言,有漢語、英語、俄語、德語、法語、意大利語等等。
三、了解各民族、地區(qū)的語言。
1.教師:世界上有許多種語言,中國也有很多的語言,叫做“方言”
比如:山東話,廣東話、上海話、北京話等等。
你會說哪的方言?
2.播放錄音:方言
讓幼兒分別聽一聽不同地區(qū)的方言,感受語言的奧妙。
3.討論:你們方言與“普通話”有什么不同?
四、說好普通話
1、提問:我們的國家有那么多的方言,為什么要說普通話呢?
(讓幼兒結(jié)合已有經(jīng)驗談一談自己外出旅游時聽不懂方言的經(jīng)歷。)
2、教師小結(jié)
我國是一個多民族、多方言的國家,推廣普通話有利于增進我國各民族的交流與往來,
增強中華民族的凝聚力。
如果我們大家都會說普通話,我們走到哪里都不用為聽不懂話而發(fā)愁了,和那個民族的人都能交流了,這樣大家都很高興了是嗎?
設(shè)計方案 篇7
1多集群作業(yè)管理功能分析
是一個典型的多集群作業(yè)全局調(diào)度模型。多集群作業(yè)管理在調(diào)度時首先依據(jù)全局資源狀態(tài)選擇某個或某些合適的集群，稱為全局調(diào)度;然后作業(yè)被分配到本地某個具體的集群，按照本地的資源管理器進行作業(yè)調(diào)度，稱為本地調(diào)度;作業(yè)進入本地調(diào)度階段后，按照本地原有的隊列和調(diào)度規(guī)則進行資源分配，最終在集群各CPU上執(zhí)行。多集群作業(yè)管理的主要功能包括:用戶與權(quán)限管理、資源信息監(jiān)控、作業(yè)全局調(diào)度與管理、數(shù)據(jù)傳輸與管理。
(1)用戶與權(quán)限管理模塊。多集群作業(yè)管理系統(tǒng)是運行在本地HPC集群作業(yè)管理系統(tǒng)之上的，本地HPC集群必然有自己的用戶系統(tǒng)，而多集群作業(yè)管理平臺也有自己的用戶系統(tǒng)，必須在兩個用戶系統(tǒng)間設(shè)計一種用戶映射的方式，同時還要設(shè)計權(quán)限控制機制。
(2)資源信息監(jiān)控模塊。資源信息監(jiān)控管理是作業(yè)全局調(diào)度的基礎(chǔ)，全局調(diào)度系統(tǒng)在做出決策之前，必須要事先知曉各個本地集群的CPU負載和內(nèi)存占用比例等狀態(tài)信息。因此，需要設(shè)計全局的資源監(jiān)控系統(tǒng)，負責(zé)管理和維護系統(tǒng)中各個集群負載的情況，為作業(yè)管理調(diào)度決策提供支持。
(3)全局作業(yè)調(diào)度與管理模塊。多集群調(diào)度的基本目標是協(xié)調(diào)和平衡集群間的工作負載。需要設(shè)計全局的作業(yè)管理和調(diào)度器，作業(yè)調(diào)度器根據(jù)各個集群機身負載信息做出調(diào)度決策，調(diào)度用戶作業(yè)到相應(yīng)的本地集群，并提交給本地集群作業(yè)管理系統(tǒng)。同時還要為用戶設(shè)計作業(yè)狀態(tài)的訂閱及通知機制。
(4)數(shù)據(jù)傳輸與管理模塊。由于用戶作業(yè)可能被調(diào)度到任意地理位置上的集群上運行，因此，作業(yè)輸入?yún)?shù)和計算結(jié)果需要能夠在整個系統(tǒng)中透明的傳輸。同時，還要為用戶提供輸入?yún)?shù)上傳和計算結(jié)果下載功能。在設(shè)計機制實現(xiàn)透明傳輸文件的同時，還必須保證該文件傳輸?shù)目煽啃院头�(wěn)定性。
2多集群作業(yè)管理設(shè)計思路與技術(shù)方案
2．1消息中間件JMS
采用JMS［9－10］(JavaMessageService)消息中間件來進行全局作業(yè)的調(diào)度和統(tǒng)一管理。JMS的消息模型和通信特點在網(wǎng)絡(luò)很不穩(wěn)定的情況下也能保證穩(wěn)定性和可靠性，并且JMS強大的接口能力可以方便靈活的進行定制，方便根據(jù)用戶作業(yè)的資源需求及各個集群自身負載情況進行統(tǒng)一管理和調(diào)度。
2．1．1JMS特點及基本組成
JMS可使分布式系統(tǒng)的通信松散連接，即發(fā)送信息的客戶端只需要負責(zé)發(fā)送信息，接收信息的客戶端接收信息，兩個客戶端之間沒有必要是同時可用的，甚至發(fā)送客戶端都沒有必要知道接收客戶端的信息，只需要發(fā)送到接收信息的服務(wù)端。同時JMS還具有以下兩個特征:
(1)異步的，服務(wù)端可以發(fā)送信息到一個客戶端，客戶端不需要為了收到信息而請求信息。
(2)可靠的，JMSAPI保證了服務(wù)端所有發(fā)送的信息最少發(fā)送一次和只發(fā)送一次。JMS由提供者、客戶、生產(chǎn)者、消費者、消息、隊列、主題七個部分組成。其中，提供者指JMS的實現(xiàn)，可以認為是JMS消息服務(wù)器;JMS客戶指生產(chǎn)或消費消息的基于Java的應(yīng)用程序或?qū)ο?JMS生產(chǎn)者是指創(chuàng)建并發(fā)送消息的JMS客戶;JMS消費者則是接收消息的JMS客戶;消息指可以在JMS客戶之間傳遞的數(shù)據(jù)的對象;另外，JMS隊列指一個容納那些被發(fā)送的等待閱讀的消息的區(qū)域，這些消息將按照順序發(fā)送。一旦一個消息被閱讀，該消息將被從隊列中移走;JMS主題指一種支持發(fā)送消息給多個訂閱者的機制。
2．1．2JMS的通信方式Java消息服務(wù)應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)支持兩種模型:點對點或隊列模型、發(fā)布/訂閱模型。
(1)在點對點或隊列模型下，一個生產(chǎn)者向一個特定的隊列發(fā)布消息，一個消費者從該隊列中讀取消息。在這種模式下，只有一個消費者將最終獲得消息。同時，生產(chǎn)者不需要在接收者消費該消息期間處于運行狀態(tài)，接收者也不需要在消息發(fā)送時處于運行狀態(tài)。
(2)發(fā)布者/訂閱者模型支持向一個特定的消息主題發(fā)布消息。該模型如圖2所示，對某個消息主題感興趣的訂閱者可以訂閱并得到該主題的所有消息。同時，在發(fā)布者和訂閱者之間存在時間依賴性。發(fā)布者需要建立一個訂閱(subscription)，以便客戶能夠購訂閱。訂閱者必須保持持續(xù)的活動狀態(tài)以接收消息，除非訂閱者建立了持久的訂閱。在那種情況下，在訂閱者未連接時發(fā)布的消息將在訂閱者重新連接時重新發(fā)布。圖2JMS發(fā)布－訂閱消息模型
2．2本地集群作業(yè)管理
PBS、LSF是已有常用的單個集群作業(yè)管理系統(tǒng)，采用多種本地集群作業(yè)管理系統(tǒng)，在減少設(shè)計復(fù)雜度的同時，還可以充分滿足不同本地集群管理多樣性的需求。PBS的主要特點有:代碼開放，免費獲取，提供完整的API。LSF特點是擁有強大的可用性和資源管理功能。
2．3基于FTP的文件集中統(tǒng)一管理方案
由于多集群可能在地理位置上是分散的，而集群之間互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是不可靠和不穩(wěn)定的，用戶需要透明地上傳輸入?yún)?shù)并下載計算結(jié)果，而不需要關(guān)心它的輸入?yún)?shù)在哪個地方進行計算，以及需要到哪個地方去下載計算結(jié)果。FTP技術(shù)是比較成熟和常用的文件傳輸協(xié)議之一，文中采用基于FTP文件傳輸?shù)募薪y(tǒng)一管理方案。使用FTP進行文件傳輸，客戶和服務(wù)器建立連接前要經(jīng)過一個“三次握手”的'過程，客戶與服務(wù)器之間的連接是可靠的，而且是面向連接的，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠保證。它允許用戶以文件操作的方式(如文件的增、刪、改、查、傳送等)與另一主機相互通信。集中的文件統(tǒng)一管理方案可設(shè)置集中式FTP服務(wù)器，瀏覽器端提交的輸入?yún)?shù)將傳輸給該FTP服務(wù)器，本地集群代理程序從消息服務(wù)器中獲取到相應(yīng)主題作業(yè)消息，解析作業(yè)消息，得到用戶輸入?yún)?shù)，到該FTP服務(wù)器下載相應(yīng)輸入?yún)?shù)到本地集群。本地集群代理程序查詢到作業(yè)計算完成以后，將計算結(jié)果上傳到該FTP服務(wù)器中，并把計算結(jié)果相關(guān)信息組裝成消息發(fā)送到消息服務(wù)器，全局作業(yè)管理器獲取到該消息，解析消息后就可以得到計算結(jié)果相關(guān)信息，此時計算結(jié)果已經(jīng)在FTP服務(wù)器上，用戶可以直接下載。
3多集群作業(yè)管理框架與設(shè)計實現(xiàn)
3．1多集群作業(yè)管理方案框架
是文中采用的基于消息模型的多集群作業(yè)管理框架圖。在圖3中，瀏覽器負責(zé)接收用戶提交的作業(yè)描述、輸入文件上傳、作業(yè)狀態(tài)查詢、計算結(jié)果下載等功能。全局作業(yè)管理器是整個系統(tǒng)的核心，主要負責(zé)集中管理所有的作業(yè)，維護全局的集群系統(tǒng)資源負載信息，并做出相應(yīng)決策，調(diào)度作業(yè)到相應(yīng)的集群上運行;同時實時監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)，給用戶提供作業(yè)狀態(tài)查詢，負責(zé)透明地將輸入文件傳遞到相應(yīng)集群，計算完成以后，再透明地將計算結(jié)果傳回并透明地提供給用戶下載。消息服務(wù)器主要負責(zé)緩存全局作業(yè)管理器調(diào)度給各個集群的作業(yè)信息，以及各個集群返回的作業(yè)狀態(tài)信息。而各個集群的本地代理程序負責(zé)從消息服務(wù)器接收作業(yè)消息，并把消息解析成作業(yè)提交給本地作業(yè)提交系統(tǒng)，同時還負責(zé)定期查詢本地作業(yè)管理系統(tǒng)該作業(yè)的狀態(tài)，給消息服務(wù)器發(fā)送作業(yè)狀態(tài)信息，同時在本地計算完成以后，回傳計算結(jié)果。
3．2多集群作業(yè)管理方案設(shè)計實現(xiàn)
從框架圖中可以看出，該系統(tǒng)由六部分組成，包括作業(yè)調(diào)度模塊、資源監(jiān)控模塊、作業(yè)控制模塊、作業(yè)狀態(tài)管理模塊、消息服務(wù)器模塊、本地集群代理程序模塊。
3．2．1消息設(shè)計
這個系統(tǒng)中的消息分四類，第一類是作業(yè)消息，第二類是作業(yè)狀態(tài)消息，第三類是資源狀態(tài)消息，最后一類是作業(yè)控制消息。作業(yè)消息包括作業(yè)的ID、作業(yè)腳本、作業(yè)用戶名稱、需求的資源、輸入文件名稱等。作業(yè)狀態(tài)消息即作業(yè)的狀態(tài)信息，主要包括作業(yè)ID、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)提交時間、運行時間、完成時間等。資源狀態(tài)消息包括本地集群自身的ID、CPU計算能力、內(nèi)存大小等靜態(tài)信息，以及CPU利用率、主機負載等動態(tài)信息，還包括目標系統(tǒng)啟動時間等信息。作業(yè)控制消息包括作業(yè)ID、作業(yè)用戶名稱、作業(yè)控制命令等。
3．2．2消息服務(wù)器設(shè)計
采用的是JMS中發(fā)布－訂閱消息服務(wù)模型作為消息服務(wù)器，類似于群發(fā)郵件的模式。消息生產(chǎn)者將消息發(fā)送給消息服務(wù)器，并設(shè)定一個主題，消息的消費者可以訂閱其中的一個或者多個主題，并取走相應(yīng)的消息。針對某個主題的訂閱者，它必須創(chuàng)建一個訂閱之后，才能消費發(fā)布者的消息，而且還可以利用JMS的持久化的訂閱，這樣，即使訂閱者沒有被激活，它也能接收到發(fā)布者的消息。這樣就保證了在基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下，消息也不會被扔掉，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。消息服務(wù)器中消息主題的設(shè)計主要按本地集群編號和消息本身類型設(shè)計，及如果有n套本地集群，那么消息主題總數(shù)量為4*n。消息服務(wù)器中消息主題設(shè)計如表1所示。
3．2．3多集群系統(tǒng)資源監(jiān)控設(shè)計
本地資源監(jiān)控是多集群作業(yè)調(diào)度管理的基礎(chǔ)，能為錯誤檢測、資源優(yōu)化配置和作業(yè)調(diào)度等提供重要的依據(jù)和參考。然而，不同本地監(jiān)控系統(tǒng)存在著不兼容的描述或者含糊的定義，可能導(dǎo)致最終監(jiān)控信息不準確［11－12］。需要設(shè)計一種資源信息公共的表示方法，使得原有集群的監(jiān)控信息轉(zhuǎn)換成規(guī)范格式、形成一致的數(shù)據(jù)提供者。多集群系統(tǒng)資源監(jiān)控的核心工作是本地監(jiān)控信息數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換及信息組織。統(tǒng)一規(guī)范的集群監(jiān)控信息包括本地集群自身ID、CPU頻率等靜態(tài)信息，以及CPU利用率、內(nèi)存占用率等動態(tài)信息。本地集群代理程序是守護進程，會定期向本地集群發(fā)送監(jiān)控查詢請求，并將返回的監(jiān)控結(jié)果轉(zhuǎn)換成設(shè)計的統(tǒng)一規(guī)范的監(jiān)控信息，組裝成消息，發(fā)送給消息服務(wù)器。其基本算法流程描述如下:
(1)啟動本地監(jiān)控系統(tǒng);
(2)本地守護進程從本地監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送監(jiān)控查詢請求;
(3)本地守護進程獲得返回結(jié)果以后，解析返回結(jié)果，組裝成設(shè)計好的統(tǒng)一規(guī)范的監(jiān)控信息格式;
(4)本地守護進程將該實時監(jiān)控信息發(fā)送給消息服務(wù)器;
(5)代理程序睡眠一段時間，醒來后返回第二步。當(dāng)全局作業(yè)管理器發(fā)現(xiàn)消息服務(wù)器中相應(yīng)主題有新消息達到，將自動獲取該消息，并添加到全局資源監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。
3．2．4多集群作業(yè)調(diào)度模塊設(shè)計
多集群的作業(yè)調(diào)度器采用基于全局－本地的兩級調(diào)度機制，即全局調(diào)度和本地調(diào)度［13－14］。每級調(diào)度都由相應(yīng)的隊列和調(diào)度器完成，局部調(diào)度由本地資源管理器提供，因此文中主要關(guān)注全局調(diào)度。實現(xiàn)全局調(diào)度的基本手段是定義若干全局的作業(yè)隊列，包括就緒隊列、運行隊列、完成隊列。這些全局作業(yè)隊列由全局調(diào)度器管理。作業(yè)最終經(jīng)過全局調(diào)度－本地調(diào)度－CPU調(diào)度，形成了不同層次的調(diào)度。作業(yè)調(diào)度的流程設(shè)計描述如下:
(1)接收瀏覽器端用戶提交的作業(yè)請求描述和調(diào)度說明，組裝成作業(yè)對象，加入到就緒隊列之中。
(2)通過監(jiān)控信息系統(tǒng)得到系統(tǒng)運行狀態(tài)，提供資源的使用狀況及所運行作業(yè)的狀態(tài)查詢功能。
(3)分析作業(yè)請求描述及調(diào)度說明，匹配可用資源，得到候選資源集合。
(4)根據(jù)調(diào)度策略調(diào)度算法實現(xiàn)作業(yè)到特定集群資源的匹配，將作業(yè)轉(zhuǎn)發(fā)到消息服務(wù)器上，同時作業(yè)從就緒隊列中出隊，加入到運行隊列中。
(5)相應(yīng)的本地守護進程從消息服務(wù)器取出作業(yè)請求描述消息，提交給本地作業(yè)調(diào)度器，并最終將作業(yè)分配到具體的處理機上運行。
3．2．5作業(yè)控制及狀態(tài)管理模塊設(shè)計
作業(yè)控制、作業(yè)狀態(tài)管理也是作業(yè)管理的重要組成部分。作業(yè)控制消息發(fā)送到消息服務(wù)器，相應(yīng)的本地集群代理程序獲取到該控制消息，并提交本地作業(yè)管理軟件。本地集群代理程序定期向本地作業(yè)管理軟件發(fā)送作業(yè)狀態(tài)查詢請求，如果發(fā)現(xiàn)作業(yè)狀態(tài)發(fā)生改變，將狀態(tài)消息發(fā)送到消息服務(wù)器，全局作業(yè)管理器獲取到該消息，解析該消息，將相應(yīng)作業(yè)從運行隊列中取出，加入到完成隊列。
4結(jié)束語
文中結(jié)合中國教育科研網(wǎng)格材料高性能計算服務(wù)門戶系統(tǒng)項目建設(shè)背景，就如何整合不同時期、不同地域建設(shè)的高性能計算集群，提高各計算集群資源利用率，使用戶可以通過提供的統(tǒng)一平臺訪問和使用這些高性能計算資源展開討論。設(shè)計并實現(xiàn)了一種采用消息模型的多集群作業(yè)管理方案。該方案可以根據(jù)用戶作業(yè)的資源需求及各個集群自身負載情況進行統(tǒng)一管理和調(diào)度。筆者基于這個原理設(shè)計并實現(xiàn)了該原型系統(tǒng)。采用該方案設(shè)計實現(xiàn)的多集群任務(wù)管理系統(tǒng)性能穩(wěn)定，能實現(xiàn)多集群資源監(jiān)控、資源管理、作業(yè)調(diào)度、作業(yè)控制、數(shù)據(jù)管理等功能�？缂鹤鳂I(yè)管理實現(xiàn)了不同集群利用率均衡的同時，有效解決了在資源異構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不可靠條件下的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，顯著提高了多集群系統(tǒng)作業(yè)吞吐能力。
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