專利名稱：一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建模與仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
仿真應(yīng)用是用戶根據(jù)研究分析需求利用仿真模型生成仿真對(duì)象并進(jìn)行協(xié)同計(jì)算， 對(duì)仿真過(guò)程數(shù)據(jù)或結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究的一類應(yīng)用系統(tǒng)。目前仿真應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)、技 術(shù)等重在解決應(yīng)用層中仿真對(duì)象之間的交互與協(xié)調(diào)，對(duì)仿真應(yīng)用系統(tǒng)中仿真模型的部署、 仿真資源的使用效率問(wèn)題、仿真計(jì)算性能等問(wèn)題的成熟技術(shù)研究成果或解決方案還未見(jiàn)公 布。這在一定程度上削弱了仿真的效果，限制了它應(yīng)用的深度和廣度，特別對(duì)于計(jì)算密集 型、數(shù)據(jù)密集型以及存在大量遠(yuǎn)程控制與交互的復(fù)雜仿真系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的仿真技術(shù)方案 已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)或者效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較好 的通用性和可擴(kuò)展性，可以支持仿真模型的快速靈活部署，支持仿真資源的動(dòng)態(tài)分配和任 務(wù)遷移，提高了仿真資源的利用效率和仿真計(jì)算性能。本發(fā)明提供的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)包括仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1、 仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2和仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3。仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1用于存儲(chǔ)管理已開(kāi)發(fā)的仿真模型，每個(gè)仿真模型在模型庫(kù)中存 儲(chǔ)的內(nèi)容包括模型名稱、模型ID標(biāo)識(shí)、版本說(shuō)明、編譯鏈接過(guò)后的模型組件、模型參數(shù)說(shuō) 明以及模型引用的其它資源文件。仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2用于仿真模型的提交、查詢、下載，每個(gè)仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)仿真任 務(wù)的打包、分發(fā)，仿真應(yīng)用計(jì)算過(guò)程中的管理、資源監(jiān)控與調(diào)度。仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3用于仿真任務(wù)的解包分析，仿真對(duì)象的生成、調(diào)度管理、以及仿真 模型輸入信息的采集、輸出信息的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)仿真模型的計(jì)算和仿真對(duì)象的模擬。本發(fā)明提供的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，直接面向用戶的是仿真 應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2，用戶根據(jù)仿真需求利用仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2從仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1下載所需 仿真模型，并以仿真任務(wù)的形式分發(fā)到仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3，用戶利用仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2啟動(dòng) 仿真應(yīng)用，監(jiān)控各仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3的狀態(tài)、資源使用情況，在仿真計(jì)算過(guò)程中用戶可以依據(jù) 任務(wù)情況、節(jié)點(diǎn)資源使用情況可以對(duì)仿真任務(wù)在各仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3間進(jìn)行遷移調(diào)度，使各 仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3的任務(wù)負(fù)載趨于均衡。本發(fā)明提供的面向仿真應(yīng)用的計(jì)算集成系統(tǒng)，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2和仿真計(jì)算節(jié) 點(diǎn)3構(gòu)成一個(gè)整體，提供計(jì)算環(huán)境和計(jì)算能力，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2監(jiān)控整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)中 各計(jì)算節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和資源使用情況，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2提供資源動(dòng)態(tài)分配和任務(wù)遷移功 能，本集成系統(tǒng)具有資源使用高效性和計(jì)算負(fù)載均衡性。
3
本發(fā)明提供的面向仿真應(yīng)用的計(jì)算集成系統(tǒng)，仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3本身獨(dú)立于具體的 仿真模型和仿真任務(wù)，而且本集成系統(tǒng)中仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3的數(shù)量可以按照用戶需求配置， 也可以在仿真應(yīng)用計(jì)算過(guò)程中動(dòng)態(tài)添加計(jì)算節(jié)點(diǎn)，本集成系統(tǒng)具有通用性和可擴(kuò)展性。本發(fā)明使建模與仿真領(lǐng)域的應(yīng)用集成工作朝框架通用化、可擴(kuò)展化，模型集中管 理化、即插即用化，仿真計(jì)算負(fù)載均衡化、資源使用高效化的方式轉(zhuǎn)變，將帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn)與 效果1)仿真應(yīng)用的集成平臺(tái)功能通用化、規(guī)模可擴(kuò)展化，集成平臺(tái)本身獨(dú)立于具體的 仿真應(yīng)用、仿真模型和仿真工具，該通用集成平臺(tái)可以承載各類仿真模型，為各類仿真應(yīng)用 提供計(jì)算環(huán)境；2)仿真平臺(tái)的通用化和仿真模型的即插即用，使得仿真應(yīng)用的計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)整 和任務(wù)遷移成為可能，實(shí)現(xiàn)了仿真計(jì)算的負(fù)載以及資源使用效率的動(dòng)態(tài)調(diào)整；3)提高了面向不同應(yīng)用的復(fù)雜仿真系統(tǒng)的集成效率，使得建模與仿真資源在不同 仿真應(yīng)用中得到充分利用，提高了仿真應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成效率；4)提升仿真應(yīng)用的計(jì)算能力，資源共享能力和管理控制能力，仿真任務(wù)的自動(dòng)、動(dòng) 態(tài)、自適應(yīng)部署，并根據(jù)需求進(jìn)行靈活調(diào)整，使得，提高了仿真應(yīng)用系統(tǒng)的可用性和可靠性 以及資源利用率。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖；圖2為仿真管理節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖3為仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖4為仿真任務(wù)分發(fā)與運(yùn)行流程圖；圖5為仿真任務(wù)的監(jiān)控流程圖；圖6為仿真任務(wù)的動(dòng)態(tài)遷移流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)包含仿真 模型數(shù)據(jù)庫(kù)1、仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2和仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)31、32、…、3η，其中，η為正整數(shù)，表示 仿真應(yīng)用系統(tǒng)所需的計(jì)算節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。為表述方便，下面將計(jì)算節(jié)點(diǎn)31、32、…、3η統(tǒng)稱為仿 真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3。仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1是為了統(tǒng)一管理仿真模型而建立的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間，大量的已 開(kāi)發(fā)的仿真模型組件存儲(chǔ)在仿真模型庫(kù)中，每個(gè)仿真模型在模型庫(kù)中存儲(chǔ)的內(nèi)容包括模型 名稱、模型ID標(biāo)識(shí)、版本說(shuō)明、編譯鏈接過(guò)后的模型DLL文件、模型參數(shù)說(shuō)明以及模型引用 的其它資源文件。仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2是仿真應(yīng)用集成系統(tǒng)的中央“管理器”部件，它連接著仿真模 型數(shù)據(jù)庫(kù)1和仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3，仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1中的仿真模型由仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2的下 載、分配和調(diào)度，仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3中任務(wù)運(yùn)行的資源監(jiān)控由仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2來(lái)管理，另 外，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2是用戶直接面向和使用的模塊，用戶通過(guò)操縱仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2，實(shí)現(xiàn)仿真需求。仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3是仿真任務(wù)運(yùn)行的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)可以根據(jù)用戶需求而 定，計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的負(fù)載如果出現(xiàn)不均衡狀況，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2會(huì)進(jìn)行調(diào)度計(jì)算，在節(jié)點(diǎn) 之間進(jìn)行任務(wù)的遷移，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的資源信息會(huì)由管理節(jié)點(diǎn)收集到管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 統(tǒng)一分析。仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2包括仿真任務(wù) 管理模塊2. 1，模型庫(kù)訪問(wèn)下載模塊2. 2，仿真任務(wù)分發(fā)模塊2. 3，資源通信模塊2. 4，仿真通 信模塊2. 5，資源管理模塊2. 6。仿真任務(wù)管理模塊2. 1是管理節(jié)點(diǎn)的中心控制部位，實(shí)現(xiàn)仿真應(yīng)用的計(jì)算任務(wù)分 解、任務(wù)調(diào)度、負(fù)載與資源間的平衡。模型庫(kù)訪問(wèn)下載模塊2. 2負(fù)責(zé)連接仿真模型庫(kù)1，支持仿真模型的瀏覽、選擇、下載。仿真任務(wù)分發(fā)模塊2. 3是仿真任務(wù)的分發(fā)處理中心，利用資源通信模塊2. 4把仿 真任務(wù)分發(fā)到計(jì)算節(jié)點(diǎn)3。資源通信模塊2. 4是管理節(jié)點(diǎn)2與計(jì)算節(jié)點(diǎn)3之間的信息收發(fā)處理模塊，負(fù)責(zé)仿 真任務(wù)下發(fā)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源狀態(tài)接收。仿真通信模塊2. 5是仿真結(jié)果與中間數(shù)據(jù)的采集模塊。資源管理模塊2. 6通過(guò)資源通信模塊2. 4采集的計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源狀態(tài)數(shù)據(jù)，形成整 個(gè)計(jì)算網(wǎng)格的資源使用信息，負(fù)載情況分析，在負(fù)載不均衡時(shí)通知仿真任務(wù)管理模塊2. 1 啟動(dòng)仿真任務(wù)動(dòng)態(tài)遷移。仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括資源通信模塊3. 1，仿真通信模塊 3. 2，資源狀態(tài)監(jiān)視模塊3. 3和仿真任務(wù)加載啟動(dòng)模塊3. 4。資源通信模塊3. 1負(fù)責(zé)接收仿真任務(wù)，向管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送資源狀態(tài)信息。仿真通信模塊3. 2負(fù)責(zé)接收和發(fā)送仿真任務(wù)計(jì)算過(guò)程中的仿真數(shù)據(jù)。資源狀態(tài)監(jiān)視模塊3. 3負(fù)責(zé)采集計(jì)算節(jié)點(diǎn)CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等資源的使用情況。仿真任務(wù)加載啟動(dòng)模塊3. 4負(fù)責(zé)把資源通信模塊3. 1接收到的仿真任務(wù)加載并啟 動(dòng)該仿真任務(wù)。本發(fā)明提供的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，如圖4所示，仿真任務(wù) 分發(fā)和運(yùn)行的具體流程用戶首先提交仿真想定，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2收到仿真想定后，仿 真任務(wù)管理模塊2. 1根據(jù)仿真想定控制模型庫(kù)訪問(wèn)下載模塊2. 2對(duì)仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1進(jìn) 行訪問(wèn)，選取適合于仿真想定的仿真模型，仿真任務(wù)管理模塊2. 1按照仿真模型把仿真想 定分解成若干仿真任務(wù)，仿真任務(wù)分發(fā)模塊2. 3通過(guò)資源通信模塊2. 4把仿真任務(wù)分發(fā)到 仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3，仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3資源通信模塊3. 1接收仿真任務(wù)，仿真任務(wù)加載啟動(dòng)模塊 3. 4把仿真任務(wù)加載到計(jì)算空間，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2的仿真任務(wù)管理模塊2. 1通過(guò)仿真通 信模塊2. 5發(fā)送仿真啟動(dòng)信息，仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3的仿真通信模塊3. 2接收到仿真啟動(dòng)信息 后通知仿真任務(wù)加載啟動(dòng)模塊3. 4啟動(dòng)仿真任務(wù)，仿真計(jì)算開(kāi)始。本發(fā)明提供的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，資源監(jiān)控流程如圖5所 示，仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3的資源狀態(tài)監(jiān)視模塊3. 3采集仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3上的資源利用情況、仿 真任務(wù)的完成情況、CPU的使用情況，資源狀態(tài)監(jiān)視模塊3. 3將這個(gè)結(jié)果通過(guò)資源通信模塊3. 1，然后由資源通信模塊3. 1傳到管理節(jié)點(diǎn)2，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2的資源管理模塊2.6分 析采集到的資源狀態(tài)，通過(guò)資源分析算法形成負(fù)載均衡情況報(bào)告，在負(fù)載不均衡情況出現(xiàn) 時(shí)通知仿真任務(wù)管理模塊2. 1啟動(dòng)仿真任務(wù)遷移。 本發(fā)明提供的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，仿真任務(wù)動(dòng)態(tài)遷移流程 如圖6所示，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2的仿真任務(wù)管理模塊2. 1利用資源通信模塊2. 4通知正 在執(zhí)行該計(jì)算任務(wù)的仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)31保存仿真任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)并卸載仿真任務(wù)，把仿真 任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)上傳回仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2，仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2的仿真任務(wù)管理模塊2. 1利 用仿真任務(wù)分發(fā)模塊和資源通信模塊把仿真任務(wù)與執(zhí)行狀態(tài)一并下發(fā)到準(zhǔn)備繼續(xù)執(zhí)行仿 真任務(wù)的仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)32。
權(quán)利要求
一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于包括仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1、仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2和仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3；仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1用于存儲(chǔ)管理已開(kāi)發(fā)的仿真模型，每個(gè)仿真模型在模型庫(kù)中存儲(chǔ)的內(nèi)容包括模型名稱、模型ID標(biāo)識(shí)、版本說(shuō)明、編譯鏈接過(guò)后的模型組件、模型參數(shù)說(shuō)明以及模型引用的其它資源文件；仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2用于仿真模型的提交、查詢、下載，仿真想定文件的解析，每個(gè)仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)仿真任務(wù)的打包、分發(fā)，仿真應(yīng)用計(jì)算過(guò)程中的管理、資源監(jiān)控與調(diào)度；仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3用于仿真任務(wù)的解包分析，仿真對(duì)象的生成、調(diào)度管理、以及仿真模型輸入信息的采集、輸出信息的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)仿真模型的計(jì)算和仿真對(duì)象的模擬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于仿 真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2，包括仿真任務(wù)管理模塊2. 1，模型庫(kù)訪問(wèn)下載模塊2. 2，仿真任務(wù)分發(fā) 模塊2. 3，資源通信模塊2. 4，仿真通信模塊2. 5和資源管理模塊2. 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于仿 真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3，包括資源通信模塊3. 1，仿真通信模塊3. 2，資源狀態(tài)監(jiān)視模塊3. 3和仿真 任務(wù)加載啟動(dòng)模塊3. 4。
全文摘要
一種面向仿真應(yīng)用的通用可擴(kuò)展計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1、仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2和仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)3。仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1是仿真模型的存儲(chǔ)中心，用戶可以通過(guò)仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2向仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1提交新開(kāi)發(fā)的模型，也可以通過(guò)仿真應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)2查詢仿真模型數(shù)據(jù)庫(kù)1中滿足自己需要的已有模型，并下載使用。其優(yōu)點(diǎn)是仿真應(yīng)用的集成平臺(tái)功能通用化、規(guī)?？蓴U(kuò)展化；仿真平臺(tái)的通用化和仿真模型的即插即用，實(shí)現(xiàn)了仿真計(jì)算的負(fù)載以及資源使用效率的動(dòng)態(tài)調(diào)整；提高了面向不同應(yīng)用的復(fù)雜仿真系統(tǒng)的集成效率，提高了仿真應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成效率；提高了仿真應(yīng)用系統(tǒng)的可用性和可靠性以及資源利用率。
文檔編號(hào)G06F9/455GK101937359SQ20101025909
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者馮天昊, 岳增坤, 謝方, 趙文婷, 陳煒 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○九研究所