分布式仿真运行支撑环境、仿真系统、开发方法及介质技术方案

分布式仿真运行支撑环境、仿真系统、开发方法及介质，分布式仿真运行支撑环境包括基于K8S的仿真云原生应用管理平台，实现统一管理所有仿真应用、所有基础设施和所有IT流程；分布式仿真应用开发规范，接口协议采用Google Protocol Buffer V3.0数据序列化协议，接口之间的调用统一采用gRPC异步非阻塞方式进行。本申请从通信协议、接口调用方式和开发运维环境等3个方面优化了分布式仿真运行支撑环境。新模式下，Protobuf协议比XML小3~10倍、快20~100倍；gRPC接口调用方式平均响应时间比REST

【技术实现步骤摘要】
分布式仿真运行支撑环境、仿真系统、开发方法及介质


[0001]本专利技术属于计算机建模与仿真的
，尤其涉及分布式仿真运行支撑环境、仿真系统、开发方法及介质。

技术介绍

[0002]HLA于2000年被接受为开放标准IEEE1516，是当前用于分布式仿真的通用技术框架。HLA的理念是实现仿真应用系统的即插即用，易于新仿真系统的集成和管理，并能根据不同的用户需求和不同的应用目的，实现联邦的快速组合和重新配置，保证联邦范围内的互操作和重用。而RTI（Run Time Infrastructure：运行支撑环境）作为HLA的重要组成部分，用程序设计语言将HLA接口规范定义的标准服务和接口转成了标准的RTI API函数，使基于HLA的仿真开发成为可能，是HLA实现的核心内容。
[0003]在广域网环境下，特别是在维护与全局操作相关的状态信息时，现有的分布式RTI已经很难适应大规模仿真的应用需求。将基于HLA的仿真和Web服务结合起来构建分布式仿真运行支撑环境得到越来越多的关注，国内外不同学者提出了许多不同的方法，重点解决了如下问题：1、使用基于HTTP的通信协议SOAP/REST，从而使HLA兼容的仿真联邦成员能够与RTI在广域网、局域网等各类网络上通信。使用基于HTTP的SOAP/REST消息，终端应用程序可以很容易地联接远程服务并调用远程方法，屏蔽防火墙等安全限制对通信的影响。
[0004]2、使用Web服务形式构建RTI和HLA联邦成员，使 HLA 联邦成员通过Web服务与RTI进行通信；允许终端用户在广域网上加入联邦或者通过浏览器组合一个联邦执行。
[0005]3、利用Web服务协议栈中的一系列标准协助仿真资源的统一管理，增强重用性。如：将各类仿真资源以Web服务的方式进行封装，很好地解决了仿真资源分布和平台异构问题；引入Web服务机制，结合仿真资源的特点，对资源服务进行逻辑组织和统一管理（包括服务注册、服务发现、语义标注等），方便资源的重用和维护。
[0006]现有技术的缺点如下：1、在使用Web服务进行交互时所传递的SOAP/REST消息包的大小要远大于直接使用HLA所传递的包的大小；同时，在服务被请求、响应时需要对各个参数进行打包和解包等操作。以上这些原因增加了仿真时的通信量及操作时间，从而使性能下降。
[0007]2、Web服务之间的调用基于HTTP，整个调用过程效率较低，增加了仿真时的操作时间。客户端和服务器之间接口通过JSON字符串或者XML文档传递信息，增加了仿真时的通信量。
[0008]3、现有技术重点在于扩展HLA联邦的成员层和RTI通信层，对Web服务开发和运维涉及较少，不利于仿真应用的持续交付。

技术实现思路

[0009]为改进分布式仿真运行支撑环境构建技术，为局域网/广域网环境下大规模复杂
仿真应用提供支撑，为此，本专利技术提出了分布式仿真运行支撑环境、仿真系统、开发方法及介质，具体方案如下：一种分布式仿真运行支撑环境包括基于K8S的仿真云原生应用管理平台，实现统一管理所有仿真应用、所有基础设施和所有IT流程；分布式仿真应用开发规范，接口协议采用Google Protocol Buffer V3.0数据序列化协议，接口之间的调用统一采用gRPC异步非阻塞方式进行。
[0010]具体地说，所述基于K8S的仿真云原生应用管理平台包括基础设施管理：包括用户管理、租户管理、集群管理、权限管理、资源管理、云迁移管理；用户管理以权限管理为基础，通过增、删、改操作，建立与用户相关的账户、角色和权限三者的关系；租户管理采用多个租户共享一个数据库同一个Schema，通过数据库表字段来区分不同租户的方式实施多租户数据隔离；权限管理基于RBAC（Role
‑
Based Access Control）模型，通过建立账户、角色、权限三者之间的相互关系，达到对数据、页面、操作实施管控的目的；权限管理还涉及认证和授权的问题；认证用于确定账户的合法性，系统采用基于token的认证方式；集群管理和资源管理通过K8s提供的声明式API来对集群中软硬件资源及集群本身实施管理；应用开发管理：包括应用部署、配置管理、运维管理；应用部署通过使用dockerfile，将应用打包成docker镜像，然后部署到K8s集群；配置管理使用以明文形式存放的应用配置文件，并将配置与K8s的Pod绑定，使配置文件和部署镜像解耦；运维管理通过使用K8s提供的管理工具来实施。
[0011]具体地说，所述分布式仿真运行支撑环境包括联邦管理、声明管理、对象管理、数据分发管理；联邦管理：包括创建联邦执行、加入联邦执行、退出联邦执行、请求联邦同步、请求联邦保存。
[0012]具体地说，创建联邦执行的步骤为：联邦成员首先将请求发送到局部RTI服务，局部RTI服务查看本地是否已经存在指定名称的联邦执行，若联邦执行已经存在，则直接将已存在异常反馈给联邦成员，若联邦执行不存在，则向中心RTI服务发送创建联邦执行请求，若中心RTI服务中也未创建该名称的联邦执行，则创建该联邦执行并将创建成功信息反馈给局部RTI服务，否则反馈联邦执行存在异常，局部RTI服务创建本地联邦执行并向联邦成员反馈创建成功信息。
[0013]具体地说，加入联邦执行的步骤为：局部RTI服务查看自身是否已经作为一个联邦成员加入了中心RTI服务，若已经加入，则直接将联邦成员加入本地联邦执行，若尚未加入，则向中心RTI服务提出加入联邦执行请求，并在收到中心RTI服务的反馈信息之后将联邦成员加入本地联邦执行。
[0014]具体地说，退出联邦的步骤为：局部RTI服务直接将联邦成员退出联邦执行；当本地联邦执行中所有联邦成员退出之后，局部RTI服务向中心RTI服务发出退出联邦执行请求；中心RTI服务中的联邦执行在所有局部RTI服务退出之后方可销毁联邦执行。
[0015]具体地说，请求联邦同步的步骤为：RTI服务执行联邦同步服务；该服务将通知联邦成员，指定同步点的同步集中所有成员在该点调用了同步点到达服务；该服务将在该点
同步集合中的所有成员上被调用，即该点同步集中成员在该点已被同步。
[0016]基于上述分布式仿真运行支撑环境的仿真系统，包括数据服务层，包括用户数据、应用数据、模型数据、组件数据、其他数据；业务服务层，包括基础服务层和仿真应用层，所述基础服务层包括联邦管理、声明管理、对象管理、所有权管理、时间管理、数据分发管理；所述仿真应用层包括航天仿真、电磁环境仿真、网络空间仿真、仿真适配器、其他仿真；应用管理层，监控后台、二/三维展示系统、综合评估系统、其他系统。
[0017]上述仿真系统的开发方法，其特征在于，包括以下步骤：SA1、启动开发应用管理平台；SA2、新建仿真应用；SA3、按照本专利技术设计的分布式仿真应用开发规范设计仿真应用；SA4、检索开发应用管理平台提供的组件库，看是否存在可用于开发的组件；如果没有，则新建组件，并开发、测试后加入组件库；如果存在，则在仿真系统开发中直接使用组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式仿真运行支撑环境，其特征在于，包括基于K8S的仿真云原生应用管理平台，实现统一管理所有仿真应用、所有基础设施和所有IT流程；分布式仿真应用开发规范，接口协议采用Google Protocol Buffer V3.0数据序列化协议，接口之间的调用统一采用gRPC异步非阻塞方式进行。2.根据权利要求1所述的分布式仿真运行支撑环境，其特征在于，所述基于K8S的仿真云原生应用管理平台包括基础设施管理：包括用户管理、租户管理、集群管理、权限管理、资源管理、云迁移管理；用户管理以权限管理为基础，通过增、删、改操作，建立与用户相关的账户、角色和权限三者的关系；租户管理采用多个租户共享一个数据库同一个Schema，通过数据库表字段来区分不同租户的方式实施多租户数据隔离；权限管理基于RBAC（Role
‑
Based Access Control）模型，通过建立账户、角色、权限三者之间的相互关系，达到对数据、页面、操作实施管控的目的；权限管理还涉及认证和授权的问题；认证用于确定账户的合法性，系统采用基于token的认证方式；集群管理和资源管理通过K8s提供的声明式API来对集群中软硬件资源及集群本身实施管理；应用开发管理：包括应用部署、配置管理、运维管理；应用部署通过使用dockerfile，将应用打包成docker镜像，然后部署到K8s集群；配置管理使用以明文形式存放的应用配置文件，并将配置与K8s的Pod绑定，使配置文件和部署镜像解耦；运维管理通过使用K8s提供的管理工具来实施。3.根据权利要求1所述的分布式仿真运行支撑环境，其特征在于，所述分布式仿真运行支撑环境包括联邦管理、声明管理、对象管理、数据分发管理；联邦管理：包括创建联邦执行、加入联邦执行、退出联邦执行、请求联邦同步、请求联邦保存。4.根据权利要求3所述的分布式仿真运行支撑环境，其特征在于，创建联邦执行的步骤为：联邦成员首先将请求发送到局部RTI服务，局部RTI服务查看本地是否已经存在指定名称的联邦执行，若联邦执行已经存在，则直接将已存在异常反馈给联邦成员，若联邦执行不存在，则向中心RTI服务发送创建联邦执行请求，若中心RTI服务中也未创建该名称的联邦执行，则创建该联邦执行并将创建成功信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛威，孔令红，许培豪，张姗，党康，
申请(专利权)人：中科星图测控技术合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：