机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法技术方案

本公开实施例中提供了一种机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法，属于机载于嵌入式系统软件领域。针对航电系统中具有分布式计算需求的应用软件，基于Actor模型，根据对分布式计算能力的具体需求，建立一定范围内的分布式计算集群，采用主

【技术实现步骤摘要】
机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法


[0001]本专利技术属于机载于嵌入式系统软件领域，尤其涉及一种机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法。

技术介绍

[0002]分布式计算是一种基于网络的计算方式，基于网络互连、可协作执行某个任务的独立计算机集合。研究如何运用该计算机集合中的资源对于一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题，通过分页治之的方式进行解决。
[0003]Actor是计算机科学领域中的一个并行计算模型，是一种不共享内存、依赖消息传递的并发编程模式，有效避免资源争夺、死锁等情况。该模型将Actor封装作为最小通信单元，作为通用的并行计算原语：一个Actor对接收到的消息做出响应，进行本地决策，可以创建更多的Actor(子Actor)，或者发送更多的消息；同时准备接收下一条消息，通信过程如附图1所示。每个Actor管理自身的状态、行为以及邮箱，并对外提供一个独有的邮箱地址。其属性定义如下：
[0004]状态：Actor管理的自身变量信息，以避免锁和内存原子性问题；
[0005]行为：Actor内部计算逻辑即可执行实现的功能；
[0006]邮箱：Actor独有的接收消息队列地址。
[0007]基于Actor模型异步的消息传递实现的分布式并行计算具有隔离机制、分布式与位置透明性且各计算节点间具有较好的隔离性。随着计算机和信息技术的发展，机载电子系统向着硬件模块化，功能软件化的方向发展，软件规模越来越大，功能越来越复杂，单个计算节点已经不能满足要求，越来越多的应用需要同时在多个计算节点上分布运行，即为，单个节点资源无法满足复杂软件的运行需求)。针对当前的机载嵌入式系统，由于其高安全高可靠的领域需求，分布式计算的方式没有在机载航电系统中被使用。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本公开实施例提供一种机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法，紧密结合ARINC653标准的分区机制，提出了一种基于Actor模型的机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法，为机载嵌入式系统中需要分布式计算的应用功能提供软件支持框架。
[0009]一种机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法，适用于机载航电系统数据的分布式计算，航电系统内所用硬件计算资源的总和作为分布式计算集群，一个集群有多个计算节点，每个节点包括Actor模型，Actor模型中最小管理单元作为Actor，其特征在于，所有计算节点Actor包括第一Actor，第一Actor作为分布式计算集群所有Actor的集合；节点代理软件管理第二Actor，每个节点所有的Actor的集合，第一Actor包括多个第二Actor，所述方法包括：
[0010]根据功能分为注册中心软件模块、节点代理软件模块和消息队列管理软件模块，其中：所述注册中心软件模块通过消息队列管理软件实现所述注册中心软件模块和节点代
理软件的数据交互，其中：
[0011]所述注册中心软件用于管理分布式计算集群内所有Actor，且管理方式是以所有Actor功能和状态属性维度进行管理；
[0012]所述节点代理软件模块用于管理自身驻留节点上所有的本地Actor；
[0013]所述消息队列管理软件模块用于以方法支持负载均衡机制管理所有Actor消息交互，通过注册中心软件模块、节点代理软件以及消息队列管理软件的共同管理，实现支持集群内复杂软件的分布式执行计算过程。
[0014]有益效果
[0015]本专利技术基于Actor模型，在ARINC653标准的分区机制下，实现了由注册中心、节点代理以及消息队列管理组件三部分构成的机载嵌入式系统中分布式计算功能的支持框架。以Actor为最小通信单位，通过本地、远程Actor间状态、功能的交互实现了应用软件分布式计算功能的支持管理。支持计算处理能力的分布式部署与远程调用，实现资源融合下的分布式计算；采用基于异步消息通信功能分布式调用过程，具有较好的故障隔离机制；
[0016]适应ARINC653标准的分区机制，对消息及功能载体进行分级管理，具有较好的时空隔离性；支持集群内各计算节点资源的负载均衡；支持集群内节点的动态增加和替换，具有较强的可扩展性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018]附图1Actor模型通信过程；
[0019]附图2Actor状态变更图；
[0020]附图3分布式计算功能支持软件消息传输帧格式；
[0021]附图4待处理消息内容格式；
[0022]附图5回复消息内容格式；
[0023]附图6Actor状态更新消息内容格式；
[0024]附图7Actor发现消息内容格式；
[0025]附图8Actor发布消息内容格式；
[0026]附图9广播消息内容格式；
[0027]附图10消息管理过程；
[0028]附图11分布式计算支持软件信息传递；
[0029]附图12Actor注册流程；
[0030]附图13Actor注销流程；
[0031]附图14Actor功能发现/发布流程；
[0032]附图15功能Actor调用流程；
[0033]附图16分布式计算服务使用运行过程。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0035]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0036]要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0037]本专利技术的核心内容：
[0038]1.采用主
‑
从式架构，在分布式计算集群中，注册中心驻留节点作为主节点，其它计算节点驻留节点代理作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载嵌入式系统分布式计算功能支持方法，适用于机载航电系统数据的分布式计算，航电系统内所用硬件计算资源的总和作为分布式计算集群，一个集群有多个计算节点，每个节点包括Actor模型，Actor模型中最小管理单元作为Actor，其特征在于，所有计算节点Actor包括第一Actor，第一Actor作为分布式计算集群所有Actor的集合；节点代理软件管理第二Actor，每个节点所有的Actor的集合，第一Actor包括多个第二Actor，所述方法包括：根据功能分为注册中心软件模块、节点代理软件模块和消息队列管理软件模块，其中：所述注册中心软件模块通过消息队列管理软件实现所述注册中心软件模块和节点代理软件的数据交互，其中：所述注册中心软件用于管理分布式计算集群内所有Actor，且管理方式是以所有Actor功能和状态属性维度进行管理；所述节点代理软件模块用于管理自身驻留节点上所有的本地Actor；所述消息队列管理软件模块用于以方法支持负载均衡机制管理所有Actor消息交互，通过注册中心软件模块、节点代理软件以及消息队列管理软件的共同管理，实现支持集群内复杂软件的分布式执行计算过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配置所述注册中心软件模块具有Actor状态管理功能，注册中心软件模块能够实时获取分布式计算集群所有Actor状态信息的更新，Actor状态信息包括：Actor状态、节点位置信息、节点驻留Actor数量和节点驻留Actor信息列表；1)状态管理功能触发的条件包括：a)Actor注册：当接收到集群内节点发出的每个所述第二Actor中部分Actor上线注册消息时，在所述注册中心软件第一Actor所对应的节点列表中进行标识，第一Actor所对应的节点列表中的数量信息；b)Actor注销：当接收到集群内节点发出的第二Actor中部分Actor离线注销消息时，在在所述注册中心软件第一Actor所对应的节点列表中进行查询并删除离线的Actor信息，第一Actor所对应的节点列表中的数量信息；c)心跳异常：当在预设时间内,A未接收到B监管节点发送的心跳信息时，所述第一Actor所对应的节点列表中删除心跳异常节点所对应的第二Actor的列表；2)监控节点的心跳监控信息的方法包括，节点的心跳监控信息包括所有节点代理心跳上报、注册中心心跳监控，其中，节点代理软件模块对所有的第二Actor的心跳上报，注册中心软件模块进行第一Actor心跳监控；注册中心软件模块对各节点的心跳上报信息进行记录。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，注册中心软件具有Actor功能管理功能，根据所有第二Actor状态的变化进行更新，更新发布功能信息内容包括：注册中心软件模块功能信息列表的更新，功能信息列表包括多个不同功能的Actor所对应的子表，其中：1.1)注册中心软件管理模块集群内所有节点上驻留的第二Actor功能信息列表，功能信息列表包括，功能名，功能Actor数量，功能Actor信息列表，注册节点数量，注册节点信息列表；1.2)注册中心软件具有第一Actor发布功能，注册中心接收到节点代理软件模块功能
发现的请求时，进行所请求功能得全局查询，将查找到的功能所对应的子表发送给请求节点，完成功能发布操作；1.3)注册中心软件具有更新发布功能信息功能，具体的，当集群内第二Actor状态发生变化时，注册中心软件模块向其他节点发送功能信息更新，其他节点为：发送过对应功能请求的节点，注册中心软件模块向节点代理软件模块发送更新后的子表，集群内第二Actor状态发生变化情况如下：状态发生变化包括功能节点增加或减少或功能节点失效，其中：a)功能节点增加：当接收到集群内节点发出的第二Actor上线注册消息时，需要对的对应功能子表进行更新，并将更新信息发布给所有使用；b)功能节点减少：当接收到集群内节点发出的第二Actor注销消息时，在对应的子表中查询并删除相应Actor的功能信息，并将更新信息发布给所有使用该功能的节点；c)功能节点失效：当在预设时间内未接收到监管节点发送的心跳信息时，认为该节点发生故障，已不可进行数据传输处理操作，故删去该节点的对应信息列表，并将更新信息发布给所有使用该功能的节点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点代理软件模块对本地驻留的Actor进行管理，即为对第二Actor状态管理，节点使用功能的第一Actor信息的发现，本地驻留的第二Actor对需要使用的功能，向节点代理软件提出请求，节点代理软件向注册中心发出请求，注册中心软件模块响应于节点代理软件模块的请求，将对应的第一Actor对应的功能信息回传；所述消息队列管理软件模块包括消息处理操作，对每个Actor在被管理时均分配一个对应的邮箱，邮箱包括Actor所处理的消息内容及其消息数量；所述节点代理软件模块对本地驻留的Actor状态进行管理，包括本地Actor状态信息的管理和本地Actor状态变更管理：本地第二Actor状态信息包含内容为：Actor的编号、Actor功能名、Actor状态、状态包括注册和待处理消息数；所述节点代理软件模块对本地驻留的第二Actor状态信息变更进行管理，具体的，其状态信息列表随着第二Actor的注册进行动态建立，并在机载航电系统运行过程中，包括对所述第二Actor的停止、启动、注销的操作，实时状态进行管理与维护，具体过程如下：节点代理软件模块根据Actor的操作，实时进行Actor的管理与维护；a)第二Actor注册的步骤：进行第二Actor状态信息表的建立，具体工作包括：i.根据注册行为发起任务的部署航电系统位置及属性，航电系统位置包括处理器核号和分区号，属性包括功能所对应的名称信息的记录；ii.将第二Actor中当前Actor状态更新表示为已注册；iii.初始化将待处理消息数置“0”；b)Actor启动：Actor功能启动和内容变更，包括：i.向注册中心软件模块发送“第二Actor注册”消息，完成在第二Actor在分布式计算集群中的“上线”操作，注册中心软件模块自己更新状态信息列表；ii.将当前第二Actor状态更新为“运行”；iii.若节点中第二Actor的第一个Actor启动，则触发启动节点“周期性心跳上报”操作；
iv.启动所述消息处理操作。c)Actor停止：Actor功能停止和内容变更，包括：i.向注册中心软件模块发送“第二Actor执行操作的Actor的注销”消息，执行操作的Actor在第一Actor中进行“离线”操作；ii.将当前执行操作的Actor的状态更新为“停止”；iii.处理所述邮箱中未处理消息并停止消息处理操作。d)Actor注销：释放Actor使用的所有存储、计算及通信资源，包括：i.挂起对应的处理进程；Actor作为软件进程，收到Actor发出的注销指令时，将进程挂起；ii.清空所述邮箱内容；iii.删去节点代理管理的所有相关的所述第二Actor状态信息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述节...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛玥瑶，郝玉锴，孙志颖，冯扬帆，郝一太，李佩佩，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：