一种HLA联邦成员规划调度方法技术

本发明专利技术公开了一种HLA联邦成员规划调度方法，该方法包括如下步骤：初始配置每个计算节点的运算能力、计算节点数量和联邦成员数量；获取规划调度方案，首次仿真时，RTI服务器采用数量平均、类型随机的分配方式将联邦成员分发到各个计算节点；仿真时，记录各计算节点所消耗的计算和内存资源，以各计算节点所消耗的计算和内存资源占用情况作为调度依据判断规划调度方案是否达到预期目标或达到预定规划次数。本发明专利技术在计算节点之间调整联邦成员，平衡每个计算节点的仿真负载，使单次仿真在可能实现的较短时间内完成，系统运算效率达到优化，特别是当计算节点间存在性能差异、联邦成员效率不同且仿真规模较大时，这种方法的效果更为显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于HLA的分布式仿真方法，特别为一种HLA联邦成员规划调度方法。
技术介绍
HLA，即高级体系结构(High Level Architecture)的简称，是目前分布式仿真的主流标准。在HLA分布式仿真框架中，一个完成特定仿真任务的仿真系统称为联邦，联邦由分布于不同计算机上的联邦成员组成。HLA体系下联邦运行的底层支撑系统是RTI。实现RTI的方式一般有两种:一、使用COBRA语言编程，二、直接使用Socket。由于基于COBRA的RTI使用局部服务器负责本地联邦成员的管理和外部RTI服务的协调，对底层服务进行统一管理，应用方便、运行效率高，因此其适用面更为广泛，如KD-XSRFrame等。虽然基于COBRA的RTI的应用较为广泛，但对于HLA体系下较大规模的联邦，组成联邦的联邦成员较多。大多数情况下，每个联邦成员需要的计算量是不同的，而目前的技术无法将联邦成员合理地分配给计算节点，最终导致计算节点负载分配不均的问题，系统运算效率降低。因此，为计算节点合理分配联邦成员进而提高系统的运算效率，成为本领域技术人员一直追求的目标。申请号为201410035347.X、为一种计算密集型仿真任务的负载均衡方法的中国专利公开了如下内容:该均衡方法的具体步骤为:1)借助人机界面完成仿真任务的输入，调用负载均衡模块生成联邦成员配置参数，通过联邦成员调度模块完成负载均衡技术的分布式仿真系统的构建；2)仿真任务描述模块通过输入本次仿真实例化的模型数量以及各个模型的参数，生成仿真任务描述文件；3)负载均衡控制模块读取仿真任务描述文件，结合当前计算机资源利用情况进行任务分发，生成联邦成员配置文件，将密集型仿真计算任务分发给多个联邦成员运行进程;4)联邦成员调度模块以联邦成员配置文件作为创建进程的输入参数，启动联邦成员执行进程，完成该联邦成员仿真计算任务配置参数的加载。仿真任务描述模块:通过人机交互界面输入，形成仿真任务描述文件；负载均衡控制模块，根据当前计算机CPU利用率和内存配置，生成联邦成员的配置参数，调用联邦成员调度模块，动态实例化密集型联邦成员实例；联邦成员调度模块:根据负载均衡控制模块生成的联邦成员配置参数，完成联邦成员的启动和参数加载。上述的现有技术根据模型数量、各个模型的参数、计算机资源的利用情况进行任务分发，达到负载均衡的目的。但是，当联邦成员(也就是上述的“模型”)的数量增多时，所有联邦成员的参数变得复杂化，导致模型参数获取困难或无法获取时，实际仿真准备和仿真运行的消耗的时间会大于理论上的仿真时间，而且，随着联邦成员数量的增多，实际仿真消耗的时间会越来越长，最终拖慢整个系统的仿真进程，系统运算效率降低。所以，在联邦成员数目增多的情况下，如何提高整个系统的运算效率成为了本领域技术人员一直追求的目标。
技术实现思路
为解决现有技术中联邦成员数目增多而导致的系统运算效率低以及模型运行需求在不同实验背景下难以精确预测的问题，本专利技术提供了一种HLA联邦成员规划调度方法，通过多次反复地规划，最终确定分发结果，充分利用所有计算节点，实现单次仿真在最短时间内完成，最终达到整个系统运算状况最优化。为实现上述目的，本专利技术公开了一种HLA联邦成员规划调度方法，包括如下步骤:S1:初始配置每个计算节点的运算能力、计算节点数量和联邦成员数量；S2:获取规划调度方案；S20:首次仿真时，RTI服务器采用数量平均、类型随机的分配方式将联邦成员分发到各个计算节点，进行完整的仿真；S21:记录各计算节点所消耗的计算和内存资源，各计算节点所消耗的计算和内存资源情况及所有联邦成员的分布情况作为下次调度的依据；S3:判断规划调度方案是否达到预期目标或预定规划次数；其具体过程为判断步骤S21的规划方案是否达到单次仿真最短时间内完成的规划目标，判断标准是各个节点进行下次仿真时所消耗的计算和内存资源相近或相同，如果成立，则此时的规划方案为优化规划方案，如果不成立，则返回步骤S21。上述方法通过单次仿真获得规划调度方案，然后采用各节点资源消耗情况是否相同或相近的方式判断方案的可行性，如果可行，则获取的联邦成员的分布情况即为合理的规划调度方案，如果不可行，再次进行规划调度，直至达到预期目标为止。这种方式对于系统开发和操作人员来说，非常方便，只需设置计算节点的数量即可，联邦成员数量统计等其余工作自动完成，能够明显提高系统开发和运行效率，使用方法容易掌握。进一步地，步骤S21中，通过如下方式进行规划调度:设氏j表示第i台计算机第j次运行时所消耗的计算资源，H = w!x+w2y ;其中，Η表示某个计算节点的计算资源消耗率，X代表CPU使用率，y代表内存使用率，wjP w 2为权重系数；第j次运行时，其中j>l，根据 值的大小，然后选取消耗量最大的若干计算节点，以三个计算节点为例，其由大到小的顺序是计算节点Cl>计算节点C2>计算节点C3，再选取消耗量最小的三个计算节点，其由小到大的顺序是计算节点Dl〈计算节点D2〈计算节点D3，然后按照以下的方式从第计算节点Ck随机选取若干个仿真模型调整到计算节点D:，其中1彡k彡3，1彡1彡3 ;如果故-私〉。.3，则从计算节点k随机选取4个联邦成员调整到计算节点1 ;如果0.0.3，则从计算节点k随机选取3个联邦成员调整到计算节点1 ;如果0.ΚΗ,-Η^ 0.2，则从计算节点k随机选取2个联邦成员调整到计算节点1 ;如果0. 05<Hk-H!^ 0. 1，则从计算节点k随机选取1个联邦成员调整到计算节点1 ;如果故-私彡0. 05,则不进行调整。在上述
技术实现思路
中，该方法通过选取三个消耗量最大的计算节点和消耗量最小的三个节点，能够以一种较快的方式均衡各个计算节点的负载量，当然，实际使用时，并不限于三个节点，这需要根据联邦成员个数、计算节点个数来判断，本专利技术只是给出一种调整联邦成员分布情况的可行方案。进一步地，步骤S3中，判断标准可通过如下公式判断：V = max {H； J -min {H； J ,其中 V 为判断值，如果V < 0. 05，则规划调度结束，第j次得到的调度方案为最优方案。通过最大节点负载消耗和最小节点负载消耗的差值判断方案的可行性，是本专利技术的专利技术目的所在，因为在各个计算节点运算能力相同的情况下，一旦各个计算节点消耗的负载相同或相近，那么各个计算节点的仿真时间必然相同或接近，各节点等待时间必然较短，整体运行效率自然提高，从整个系统仿真来讲，这是在最短时间内充分利用计算节点的运算能力完成仿真任务的最佳方式。进一步地，步骤S1中，为每个计算节点配置相同的硬件和相同的软件。为每个计算节点配置相同的软硬件，保证了各个计算节点的运算能力相同，这样在首次平均分发联邦成员后，由于已经知道各个计算节点的运算能力相同，有利于减少联邦成员的规划调度次数。本专利技术的有益效果为：获取计算节点资源消耗情况后，本专利技术在计算节点之间调整联邦成员，平衡每个计算节点的仿真负载，使多趟仿真在可能实现的较短时间内完成，使系统运行效率达到优化，特别是当计算节点间存在性能差异、联邦成员效率不同且仿真规模较大时，这种方法的效果越明显。对于操作人员和仿真系统开发人员来说，只需设置计算节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HLA联邦成员规划调度方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1：初始配置每个计算节点(2)的运算能力、计算节点数量和联邦成员数量；S2：获取规划调度方案；S20：首次仿真时，RTI服务器(1)采用数量平均、类型随机的分配方式将联邦成员分发到各个计算节点，进行完整的仿真；S21：记录各计算节点所消耗的计算和内存资源，各计算节点所消耗的计算和内存资源情况及所有联邦成员的分布情况作为下次调度的依据；S3：判断规划调度方案是否达到预期目标或达到预定规划次数；具体实现过程为判断步骤S21的规划方案是否达到单次仿真最短时间内完成的规划目标，判断标准是各个节点进行下次仿真时所消耗的资源相近或相同，如果成立，则此时的规划方案为优化规划方案，如果不成立，则返回步骤S21。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，
申请(专利权)人：张博，
类型：发明
国别省市：北京;11