基于研發設計軟件的License資源共享平臺研究

仝維維，賈 寧，高 超，閆文真，牟玉 喆 ，呂志超，王 丹

（北京京東方顯示技術有限公司，北京100176）

0 引言

在人們的生活中，顯示屏無所不在，大到巨幕電視，小到汽車娛樂顯示系統、手機屏幕及穿戴手表顯示屏等，需求的激增讓顯示產業技術突飛猛進，同時也遇到了新的挑戰，半導體顯示制造行業將不斷走向更大、更薄、更智能化的方向。中國半導體顯示制造企業京東方（BOE）要適應市場環境變化的節奏，成為顯示上游產業的焦點，就必須快速提升研發能力，合理降低生產成本，有效縮短產品入市周期，增強產品市場競爭力。研發設計作為企業發展的命脈，其創新變革的重要性不言而喻。針對多工廠、共發展的研發環境，建立一套研發資源共享平臺就變得尤為重要。

IBM Platform LSF[1]產品屬于強大而全面的工作負載和資源管理軟件平臺，主要具備以下核心功能：①可擴展性強，可針對不同需求提供不同模塊來實現；②優化資源利用率且能大幅度降低成本；③可實現異地之間的軟件License及硬件CPU、內存等調度，節省投資；④實現資源的實時監控及數據分析，為采購提供數據支持。

本文結合京東方半導體顯示制造企業研發組織的特點及面臨的問題，闡述了BOE研發組織應用IBM LSF產品后，實現軟件License共享的平臺架構及成果，并提出了硬件調度和軟硬件資源共享的未來發展目標。

1 研發組織特點及困境

BOE自1993年成立以來，歷經20多年的發展，現已成為國際面板供應商的大廠。目前BOE已在北京、合肥、內蒙古、重慶及福建等地擁有多個液晶顯示器制造地，覆蓋4.5~10.5代線。各產線建立初期，均設置獨立研發中心，研發設備（含軟硬件）及配套設施均自行采購管理。

隨著BOE快速發展及Sopic組織變革，固有管理模式的弊端凸顯，主要有以下幾個方面。

①網絡受限，需優化網絡結構：從研發數據的保密性和安全性考慮，各產線研發繪圖室均為獨立局域網（與外界隔絕），為實現跨產線軟件資源共享，需優化網絡結構及配置，在保證網絡互通的基礎上，確保數據安全。

②投資成本高，迫切需優化：EDA廠商一般均采用License機制進行授權管理，License文件中規定用戶數量、模塊及功能等。單個研發設計軟件License價格昂貴，據不完全數據統計，BOE僅研發軟件License投資已過億。隨著BOE的快速發展，迫切需要優化軟件投資，實現資源利用最優化。

③資源利用率低，需有效提高：研發設計軟件License資源僅限于產線內使用，不支持跨產線共享，不適于現有的組織結構，且無法設置使用權限及策略，利用率大大降低。

④分析數據缺失，需提高準確性：研發設計軟件使用過程中無數據統計及分析，易造成過度投資，急需引進先進軟件模塊來實現此功能，為后續軟件投資提供決策支持。

基于以上分析，BOE研發組織急需搭建面向研發設計軟件License資源共享云平臺，以適應研發設計軟件資源優化搭配共享，并為研發提供易用、高效、低成本的信息服務系統。

2 平臺實現的關鍵模塊及架構

2.1 平臺需求

實現研發設計軟件License資源共享平臺，需符合以下幾點。

①打破網絡限制，實現跨產線研發繪圖室互通，并實施策略管控，將各產線研發繪圖室，從各屬地辦公區網絡中單獨劃分VLAN管理，單獨劃分確定的號段通過VPN防火墻進行管控，做好訪問策略，以實現數據安全。

②建立統一用戶域管理平臺，實施權限管控：通過AD域控和Nis服務模式，搭建統一用戶管理系統，實現Linux及Windows系統軟件的管理，統一用戶標準命名，以便于問題的處理及追溯。

③提升用戶體驗：平臺的進入界面需友好易用，以實現完善的研發設計軟件License管理和調度功能，并且易于配置和擴展。

④實時監控軟硬件資源使用情況，設置資源的預留、使用優先級等，并對歷史數據進行分析，獲得采購決策及費用分攤方式。

2.2 關鍵模塊

（1）Platform LSF

高性能計算[2]領域的集群管理系統，是整個研發設計軟件License調度共享方案基礎。支持Uinx、Linux和Windows計算環境，滿足研發軟件種類及操作系統多樣性的需求。可提供可靠的集群管理、復雜的作業管理及調度功能，并具備大規模并行計算的能力，可有效提高大型計算任務的資源利用率。

（2）Platform License Scheduler

專門用于研發設計軟件License許可證調度，是整個方案的核心。License Scheduler提供許可證使用份額控制、許可證所有權控制和許可證搶占等一系列先進調度管理功能，從而確保許可證使用的合理化、最優化，幫助用戶獲得投資建議及最大的投資回報。

（3）Platform Application Center

PAC提供可定制的、簡單易用的Web Portal，通過與LSF及應用軟件的集成，最終用戶可通過Web方式統一使用資源，簡化用戶使用的復雜性，提升整個管理平臺的安全性和可管理性。

（4）Platform RTM

Platform RTM是IBM LSF環境的操作儀表板，可提供綜合的工作負載監控、報告和管理，并且還可提供完整的集成監控工具，可監控用戶和軟件License資源使用情況等，并能產生相應的簡單圖標。

（5）Platform Explorer

Platform Explorer是LSF家族全新開發的輕量級統計、分析工具。可與研發設計軟件License Server及其他數據進行統計分析、生成圖形化報表定制，對軟件管理部門統計采購規劃、采購費用分攤比例及策略優化等提供幫助和支持。

2.3 架構及原理

結合BOE研發業務實際需求，完成定制研發設計軟件License共享平臺整套實現架構，如圖1所示。

圖1 軟件License資源共享平臺實現架構

實現原理如下：

①建立統一的用戶域控管理服務器，可由管理員根據統一賬戶規則建立使用研發設計軟件用戶。用戶登錄電腦后，進入PAC Portal界面，這里已經將專業研發軟件跟LSF共享系統進行集成，并設置了開啟權限，點擊軟件圖標，執行軟件開啟動作；

②調度平臺LSF收到需求后，會診斷需求種類，是License需求還是硬件資源需求[3]；

③若為許可證需求，則會將任務交給LS調度服務器進行處理；

④LS執行不同地方研發設計軟件License Server檢查，判斷是否滿足本軟件的合法授權信息，有無合適的License可以使用[4]；

⑤~⑧若有多人同時提出需求，會根據預設優先級原則進行執行，拿到License之后，研發設計軟件即可開啟；

⑨研發設計軟件在實時使用過程中，使用信息可通過RTM模塊進行展示，展示每個License模塊使用人，登錄電腦的主機名，切入時間、硬件CPU/內存等信息；

⑩ 最終通過Explorer來展現軟件License資源月度、季度和年度的使用信息，以分析軟件資源使用度。

3 成果及價值體現

3.1 資源共享角度，提升效率

新產線可直接使用平臺中已有軟件資源，無需重復采購，節約投資成本；降低了單產線軟件宕機的風險，一旦局部宕機，可借用平臺內資源，不影響正常設計；活用研發設計軟件資源，設計任務緊且License不足的前提下，平臺會自動推送閑置License，滿足工程師需求，提高工作效率。軟件License資源共享平臺應用實例如圖2所示。

圖2 軟件License資源共享平臺應用實例

3.2 實現研發設計軟件License的實施監控

實時監控平臺內研發設計軟件使用情況，包含：①License信息：如License總數及有效期等；②各現地License Server的運行狀況，若有異常可提前進行恢復處理；③可監控到占用License的現地及個人，便于在過程中進行協調以及把控。

3.3 實現研發設計軟件License的使用信息分析

經過對平臺監控到的歷史數據進行分析，查詢各現地、各軟件及各月份License使用數量，可判斷每個現地對License的需求度，做到軟件投資有據可依，如圖3所示。從管理角度分析，定制了20多種不同維度的管控及查詢表單，包含License使用數、使用率、使用時長及本異地借用情況等。

圖3 License的使用信息分析系統

選其中“License使用數”進行分析，其原理為將每天的24 h分成不同的統計時段，定期對License服務器進行檢查，最后再執行使用數據的聚合，即可得到對使用數的統計及衡量。總數為軟件采購的實際數值，峰值使用數是不同統計時段中獲取到的License最高使用值，平均使用數是對使用數據進行分析后聚合而成。鑒于系統的研發設計軟件數據保密，取常用的3款軟件，可知A和C軟件使用度較高，可考慮追加采購，B軟件使用度較低，可通過License共享平臺共享使用，近期不建議追加采購。

圖4 具體X研發設計軟件License使用情況分析

針對A研發設計軟件，可具體確認月度峰值使用數及平均使用數，如表1所示。再根據平臺中BOE各個現地（B1、B2等）對License使用度的統計，如表2所示，確認使用頻度高低，也為后續采購的費用分攤提供依據。

表1 A研發設計軟件不同月份峰值與使用度對比

表2 A研發設計軟件在不同現地的使用數對比

除使用數之外，還可以從使用率、使用時長及借用關系等多維度進行分析，為采購研發設計軟件提供可靠數據支持，也為軟件采購費用分攤比例提供支持。

3.4 管理角度價值體現節省投資金額

根據研發設計軟件License平臺的使用數據分析，建立了軟件采購管理方案，明確了研發設計軟件采購評估原則。同步跨現地成立專門應對研發設計軟件需求檢討、分析和采購組織，極大提升工作效率，降低投資成本。2017年實際數據分析顯示，預計采購16款軟件，共42個License，總投資約人民幣1 800萬元，經平臺數據分析，建議優先共享使用，減少采購比例，最終預計采購5款軟件約15個License，建議投資450萬元，節省投資高達75%，如表3所示。

表3 管理角度價值體現-投資節省

4 結束語

本文引進IBM LSF先進管理理念，結合基于半導體顯示制造企業BOE實際情況，完成研發設計軟件License平臺的搭建，圓滿實現了預期目標，提升軟件資源使用度，實時監控License使用數據；可展示分析研發設計軟件License資源多維度使用信息，為研發設計軟件采購數據及費用分攤提供依據。但硬件調度方面還需進一步調研，完善BOE內部硬件基礎部署，發揮LSF在硬件資源調度方面的優勢[5-6]，建立統一集群，實現軟硬件的統一調度及資源共享，有效利用閑置資源，實現分布式計算[7]，提升資源使用效率建立有BOE特色面向研發設計的資源共享云平臺[8]。

[1]Zhou S,Zheng X,Wang J,et al.Utopia:A Load Sharing Facility for Large,Hterogeneous Distributed Computer Systems[J].Software-Practice and Experience,1993,23(12):1305-1336.

[2]宋安軍,彭勤科,胡保生.并行計算模型在集群環境下的適應性[J].計算機工程,2003,29(18):4-5.

[3]王濤.基于LSF的集群管理系統的設計與實現[J].微電子學與計算機,2005,22(7):73-75.

[4]付偉,肖儂,盧錫城.網格環境中基于浮動License的軟件資源共享[J].計算機工程與科學,2008(8):120-123.

[5]戈瑞錄,胡飛,奚水清,等.基于LSF集群系統的分布式并行計算[J].測控技術,2006,25(7):53-55.

[6]侯正雄,周興社,王云嵐.網格環境中面向按需服務的軟件license管理方法[J].華中科技大學學報,2007,35(10):140-143.

[7]蔣發群,李錦濤,蘇曉麗,等.基于領域本體的軟件資源共享研究[J].計算機集成制造系統,2008,14(1):146-172.

[8]王云霞,邱勝海,王志亮.面向服務的制造新模式—云制造研究綜述[J].現代制造工程,2013(3):124-128.