CN102523249A - 基于Web的分布式远程仿真***及仿真方法 - Google Patents

基于Web的分布式远程仿真***及仿真方法 Download PDF

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宁磊
陈立明
吕谷
杨明川
郭庆
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Abstract

基于Web的分布式远程仿真***及仿真方法，属于分布式***远程仿真技术领域。它解决了现有的分布式***在完成仿真任务时，不能联合远程节点共同异步或同步完成，以实现合理利用资源的问题。仿真***包括Web代理服务器、Web主服务器、分布式服务器和n个远程异地节点，n为大于2的整数；基于所述仿真***的仿真方法，它包括两种执行仿真进程的方式，该两种执行仿真进程的方式分别各自执行仿真进程或者两种执行仿真进程的方式混合工作执行仿真进程。本发明适用于远程***的仿真。

Description

基于Web的分布式远程仿真***及仿真方法
技术领域
本发明涉及一种基于Web的分布式远程仿真***及仿真方法，属于分布式***远程仿真技术领域。
背景技术
目前已有的分布式***，存在以下问题：
首先，其功能各有所长，但还没有基于Web为用户提供服务的***，且没有很好的可视化平台；
其次，其没有实现联合远程节点共同异步或同步完成相关仿真任务，未能实现合理资源的合理利用；
再次，其也没有实现多个节点并行同步或者单一节点多线程并行计算的能力。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的分布式***在完成仿真任务时，不能联合远程节点共同异步或同步完成，以实现合理利用资源的问题，提供一种基于Web的分布式远程仿真***及仿真方法。
本发明所述基于Web的分布式远程仿真***，它包括Web代理服务器、Web主服务器、分布式服务器和n个远程异地节点，n为大于2的整数；
Web代理服务器用于以Web网页可视化的方式向用户提供待选的计算任务清单，并通过Web服务接口接收用户选择的计算任务和相关***参数的指令，然后生成具有唯一特性标识的任务实例文件，通过TCP/IP远程提交给Web主服务器；
Web代理服务器还用于接收Web主服务器回传的执行结果，并提交给用户；
Web主服务器用于接收Web代理服务器提交的任务实例文件，再将该任务实例文件提交给分布式服务器，并启动和控制该任务实例文件的运行；
Web主服务器还用于接收分布式服务器回传的执行结果并提交给Web代理服务器；
分布式服务器用于建立分布式远程仿真工作任务表单，并分发到各个需要完成该分布式远程仿真工作任务的远程异地节点；
分布式服务器还用于接收各个远程异地节点所完成的执行结果，并提交给Web主服务器；
远程异地节点用于进行异步或同步计算，直到完成接收到的所述远程仿真工作任务，
远程异地节点还用于将所述远程仿真工作任务的执行结果提交给分布式服务器。
所述Web主服务器还用于通过分布式服务器对各个远程异地节点上部署的仿真工作任务实施监视和调度管理。
所述Web主服务器还用于将Web代理服务器提交的用户请求和***状态变化作为事件加入到所述任务实例文件队列，按照先入先出的次序，通过分布式服务器控制各个远程异地节点以多线程的方式对任务实例文件进行响应，并由相应的远程异地节点实现相应的功能。
所述Web代理服务器与Web主服务器之间通过节点网关引擎连接，分布式服务器和n个远程异地节点之间通过节点网关引擎连接。
所述分布式服务器和n个远程异地节点之间的节点网关引擎，用于根据建立任务实例文件时所使用的任务描述和配置文件所提供的配置信息，寻找相应的计算资源接口支持类远程异地节点，以实现与该种类计算资源的连接。
所述节点网关引擎支持Linux或Windows操作***。
基于上述基于Web的分布式远程仿真***的仿真方法，它包括两种执行仿真进程的方式，该两种执行仿真进程的方式分别各自执行仿真进程或者两种执行仿真进程的方式混合工作执行仿真进程：
第一种：所述仿真***根据用户选择的计算任务和相关***参数，由Web主服务器通过分布式服务器控制使n个远程异地节点中的多个远程异地节点并行同步执行仿真进程，其它远程异地节点被顺序分成多个组，和该多个远程异地节点顺序执行进程，直至获得最终执行结果；
第二种：所述仿真***根据用户选择的计算任务和相关***参数，由Web主服务器通过分布式服务器控制使n个远程异地节点中的一个远程异地节点并行同步执行多个仿真进程，该远程异地节点和其它远程异地节点顺序执行进程，直至获得最终执行结果。
所述第一种仿真进程中，
所述n个远程异地节点中的多个远程异地节点并行同步执行其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器，
分布式服务器将当前接收的执行结果作为输入参数或者数据顺次提交给下一组远程异地节点，该下一组远程异地节点并行同步执行其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器，依次循环执行此过程，直至获得最终执行结果。
所述第二种仿真进程中，
所述第一个远程异地节点并行同步执行多个其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器，
分布式服务器将当前接收的执行结果作为输入参数或者数据提交给第二个远程异地节点，第二个远程异地节点并行同步执行多个其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器，依次循环执行此过程，直至获得最终执行结果。
本发明的优点是：本发明涉及web服务、分布式服务及其相关仿真***的构建，它联合远程异地节点共同异步或同步完成仿真任务，融合远程异地的多种平台为用户提供分布式计算服务，实现了对合理资源的合理利用。
本发明提供了一种有力且易于使用的技术手段，使得远程异地的计算资源所有者可以简单地将其所拥有的各种不同平台、不同***上的计算资源共享出来，由节点构建工具将其服务化，形成具有统一接口的基于Web的分布式远程仿真***，可以比较简单地通过安装中间件以及简单地配置，与其他安装有相同中间件和类似配置的远程异地计算服务节点进行通信，形成一个多节点多支撑环境的异地远程分布式计算环境。
附图说明
图1为本发明所述仿真***的结构示意图；
图2为多个远程异地节点并行同步执行仿真进程的信号流程图；图中箭头为远程异地节点顺序执行任务的流向；
图3为单一远程异地节点并行同步执行多个仿真进程的信号流程图，图中箭头为远程异地节点顺序执行任务的流向。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于Web的分布式远程仿真***，它包括Web代理服务器1、Web主服务器2、分布式服务器3和n个远程异地节点4，n为大于2的整数；
Web代理服务器1用于以Web网页可视化的方式向用户提供待选的计算任务清单，并通过Web服务接口接收用户选择的计算任务和相关***参数的指令，然后生成具有唯一特性标识的任务实例文件，通过TCP/IP远程提交给Web主服务器2；
Web代理服务器1还用于接收Web主服务器2回传的执行结果，并提交给用户；
Web主服务器2用于接收Web代理服务器1提交的任务实例文件，再将该任务实例文件提交给分布式服务器3，并启动和控制该任务实例文件的运行；
Web主服务器2还用于接收分布式服务器3回传的执行结果并提交给Web代理服务器1；
分布式服务器3用于建立分布式远程仿真工作任务表单，并分发到各个需要完成该分布式远程仿真工作任务的远程异地节点4；
分布式服务器3还用于接收各个远程异地节点4所完成的执行结果，并提交给Web主服务器2；
远程异地节点4用于进行异步或同步计算，直到完成接收到的所述远程仿真工作任务，
远程异地节点4还用于将所述远程仿真工作任务的执行结果提交给分布式服务器3。
本实施方式所述的仿真***，基于Web服务结构，能够实现对多个异地空间计算资源进行异步或同步调用；本仿真***按照先入先出的次序，以多线程的TCP/IP服务方式对任务实例文件进行响应，实现任务实例文件相应的功能；
远程异地节点4通过配置文件来配置实际连接计算资源的连接器，实现与实际计算资源的连接。
用户可从Web代理服务器1提供的可以完成的计算任务清单列表中选择要获得结果的计算任务和相关***参数；然后将选定的计算任务由Web代理服务器1生成具有唯一特性标识的任务实例文件；分布式服务器3将任务实例文件分发到各个需要完成此任务的远程异地节点4，远程异地节点4进行异步或同步计算，直到所述任务实例执行结束后将执行结果返回Web主服务器2，再由Web代理服务器1将最后执行结果和完成情况提交给用户。
具体实施方式二：本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述Web主服务器2还用于通过分布式服务器3对各个远程异地节点4上部署的仿真工作任务实施监视和调度管理。
具体实施方式三：本实施方式为对实施方式一或二的进一步说明，所述Web主服务器2还用于将Web代理服务器1提交的用户请求和***状态变化作为事件加入到所述任务实例文件队列，按照先入先出的次序，通过分布式服务器3控制各个远程异地节点4以多线程的方式对任务实例文件进行响应，并由相应的远程异地节点4实现相应的功能。
具体实施方式四：本实施方式为对实施方式一、二或三的进一步说明，所述Web代理服务器1与Web主服务器2之间通过节点网关引擎连接，分布式服务器3和n个远程异地节点4之间通过节点网关引擎连接。
具体实施方式五：本实施方式为对实施方式四的进一步说明，所述分布式服务器3和n个远程异地节点4之间的节点网关引擎，用于根据建立任务实例文件时所使用的任务描述和配置文件所提供的配置信息，寻找相应的计算资源接口支持类远程异地节点4，以实现与该种类计算资源的连接。
所述节点网关引擎用于提供数据传输的统一接口。
远程异地节点4相当于提供一种资源接口，它采用插件统一配置结构，通过配置文件配置实际连接计算资源的连接器，实现与实际计算资源的连接。
具体实施方式六：本实施方式为对实施方式四或五的进一步说明，所述节点网关引擎支持Linux或Windows操作***。
具体实施方式七：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于前述基于Web的分布式远程仿真***的仿真方法，它包括两种执行仿真进程的方式，该两种执行仿真进程的方式分别各自执行仿真进程或者两种执行仿真进程的方式混合工作执行仿真进程：
第一种：所述仿真***根据用户选择的计算任务和相关***参数，由Web主服务器2通过分布式服务器3控制使n个远程异地节点4中的多个远程异地节点4并行同步执行仿真进程，其它远程异地节点4被顺序分成多个组，和该多个远程异地节点4顺序执行进程，直至获得最终执行结果；
第二种：所述仿真***根据用户选择的计算任务和相关***参数，由Web主服务器2通过分布式服务器3控制使n个远程异地节点4中的一个远程异地节点4并行同步执行多个仿真进程，该远程异地节点4和其它远程异地节点4顺序执行进程，直至获得最终执行结果。
具体实施方式八：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式七的进一步说明，本实施方式所述第一种仿真进程中，
所述n个远程异地节点4中的多个远程异地节点4并行同步执行其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器3，
分布式服务器3将当前接收的执行结果作为输入参数或者数据顺次提交给下一组远程异地节点4，该下一组远程异地节点4并行同步执行其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器3，依次循环执行此过程，直至获得最终执行结果。
图2所示，列出了用户定制的仿真方法的一种可能情况，即由分布式服务器3建立的分布式远程仿真工作任务表单中包含了6个远程异地节点4，第一个远程异地节点4和第二个远程异地节点4要并行同步执行其要完成的进程，进程1A和进程2A，然后将进程执行结果返回分布式服务器3。
分布式服务器3将当前接收的第一个远程异地节点4和第二个远程异地节点4的进程执行结果作为输入参数或者数据提供给第三、四、五个远程异地节点4，第三、四、五个远程异地节点4根据接收的参数或者数据并行同步执行其要完成的进程，进程3A、进程4A和进程5A，然后将进程执行结果返回分布式服务器3。
分布式服务器3将当前接收的第三、四、五个远程异地节点4的进程执行结果作为输入参数或者数据提供给第六个远程异地节点4，第六个远程异地节点4根据接收的参数或者数据并行同步执行其要完成的进程，进程6A，然后将进程执行结果返回分布式服务器3。
该分布式服务器3将最后接收到的进程执行结果作为最终的分布式远程仿真***的计算结果，返回给Web主服务器2，然后Web主服务器2通过Web代理服务器1将计算结果以网页的形式呈现给用户。
具体实施方式九：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式为对实施方式七的进一步说明，本实施方式所述第二种仿真进程中，
所述第一个远程异地节点4并行同步执行多个其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器3，
分布式服务器3将当前接收的执行结果作为输入参数或者数据提交给第二个远程异地节点4，第二个远程异地节点4并行同步执行多个其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器3，依次循环执行此过程，直至获得最终执行结果。
图3所示，列出了用户定制的仿真方法的另一种可能情况，即由分布式服务器3建立的分布式远程仿真工作任务表单中包含了3个远程异地节点4，第一个远程异地节点4要并行同步执行其要完成的4个进程，进程1a、进程1b、进程1c和进程1d，然后将该四个进程执行结果返回分布式服务器3。
分布式服务器3将当前接收的第一个远程异地节点4的进程执行结果作为输入参数或者数据提供给第二个远程异地节点4，第二个远程异地节点4根据接收的参数或者数据并行同步执行其要完成的进程，进程2a、进程2b和进程2c，然后将进程执行结果返回分布式服务器3。
分布式服务器3将当前接收的第二个远程异地节点4的进程执行结果作为输入参数或者数据提供给第三个远程异地节点4，第三个远程异地节点4根据接收的参数或者数据并行同步执行其要完成的进程，进程3a，然后将进程执行结果返回分布式服务器3。
该分布式服务器3将最后接收到的进程执行结果作为最终的分布式远程仿真***的计算结果，返回给Web主服务器2，然后Web主服务器2通过Web代理服务器1将计算结果以网页的形式呈现给用户。
本发明所述的仿真***和仿真方法可以分别为上述提到的两种工作模式，还可以是这两种两种工作模式的混合，即同时多远程异地节点并行执行各自的进程，并且单个远程异地节点同时并行执行多个进程。
本发明构建了基于Web的远程异地计算服务节点以实现空间计算服务的分布式计算的过程，以及空间计算服务的异步或者同步调用模型、各种不同平台的计算资源接口支持方法等。本发明的各个模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，并且，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个程序模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个程序模块来实现。

Claims (9)

1.一种基于Web的分布式远程仿真***，其特征在于：它包括Web代理服务器(1)、Web主服务器(2)、分布式服务器(3)和n个远程异地节点(4)，n为大于2的整数；
Web代理服务器(1)用于以Web网页可视化的方式向用户提供待选的计算任务清单，并通过Web服务接口接收用户选择的计算任务和相关***参数的指令，然后生成具有唯一特性标识的任务实例文件，通过TCP/IP远程提交给Web主服务器(2)；
Web代理服务器(1)还用于接收Web主服务器(2)回传的执行结果，并提交给用户；
Web主服务器(2)用于接收Web代理服务器(1)提交的任务实例文件，再将该任务实例文件提交给分布式服务器(3)，并启动和控制该任务实例文件的运行；
Web主服务器(2)还用于接收分布式服务器(3)回传的执行结果并提交给Web代理服务器(1)；
分布式服务器(3)用于建立分布式远程仿真工作任务表单，并分发到各个需要完成该分布式远程仿真工作任务的远程异地节点(4)；
分布式服务器(3)还用于接收各个远程异地节点(4)所完成的执行结果，并提交给Web主服务器(2)；
远程异地节点(4)用于进行异步或同步计算，直到完成接收到的所述远程仿真工作任务，
远程异地节点(4)还用于将所述远程仿真工作任务的执行结果提交给分布式服务器(3)。
2.根据权利要求1所述的基于Web的分布式远程仿真***，其特征在于：所述Web主服务器(2)还用于通过分布式服务器(3)对各个远程异地节点(4)上部署的仿真工作任务实施监视和调度管理。
3.根据权利要求1或2所述的基于Web的分布式远程仿真***，其特征在于：所述Web主服务器(2)还用于将Web代理服务器(1)提交的用户请求和***状态变化作为事件加入到所述任务实例文件队列，按照先入先出的次序，通过分布式服务器(3)控制各个远程异地节点(4)以多线程的方式对任务实例文件进行响应，并由相应的远程异地节点(4)实现相应的功能。
4.根据权利要求3所述的基于Web的分布式远程仿真***，其特征在于：所述Web代理服务器(1)与Web主服务器(2)之间通过节点网关引擎连接，分布式服务器(3)和n个远程异地节点(4)之间通过节点网关引擎连接。
5.根据权利要求4所述的基于Web的分布式远程仿真***，其特征在于：所述分布式服务器(3)和n个远程异地节点(4)之间的节点网关引擎，用于根据建立任务实例文件时所使用的任务描述和配置文件所提供的配置信息，寻找相应的计算资源接口支持类远程异地节点(4)，以实现与该种类计算资源的连接。
6.根据权利要求5所述的基于Web的分布式远程仿真***，其特征在于：所述节点网关引擎支持Linux或Windows操作***。
7.一种基于权利要求1所述的基于Web的分布式远程仿真***的仿真方法，其特征在于：它包括两种执行仿真进程的方式，该两种执行仿真进程的方式分别各自执行仿真进程或者两种执行仿真进程的方式混合工作执行仿真进程：
第一种：所述仿真***根据用户选择的计算任务和相关***参数，由Web主服务器(2)通过分布式服务器(3)控制使n个远程异地节点(4)中的多个远程异地节点(4)并行同步执行仿真进程，其它远程异地节点(4)被顺序分成多个组，和该多个远程异地节点(4)顺序执行进程，直至获得最终执行结果；
第二种：所述仿真***根据用户选择的计算任务和相关***参数，由Web主服务器(2)通过分布式服务器(3)控制使n个远程异地节点(4)中的一个远程异地节点(4)并行同步执行多个仿真进程，该远程异地节点(4)和其它远程异地节点(4)顺序执行进程，直至获得最终执行结果。
8.根据权利要求7所述的基于Web的分布式远程仿真方法，其特征在于：所述第一种仿真进程中，
所述n个远程异地节点(4)中的多个远程异地节点(4)并行同步执行其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器(3)，
分布式服务器(3)将当前接收的执行结果作为输入参数或者数据顺次提交给下一组远程异地节点(4)，该下一组远程异地节点(4)并行同步执行其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器(3)，依次循环执行此过程，直至获得最终执行结果。
9.根据权利要求7所述的基于Web的分布式远程仿真方法，其特征在于：所述第二种仿真进程中，
所述第一个远程异地节点(4)并行同步执行多个其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器(3)，
分布式服务器(3)将当前接收的执行结果作为输入参数或者数据提交给第二个远程异地节点(4)，第二个远程异地节点(4)并行同步执行多个其要完成的远程仿真工作任务，然后将执行结果返回分布式服务器(3)，依次循环执行此过程，直至获得最终执行结果。
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