[發明專利]一種基于共享內存的高性能仿真系統實現方法

有效

• 申請號: 201210580051.7
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103077068A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 楊晨;柴旭東;侯寶存;張智慧
• 申請（專利權）人: 北京仿真中心
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及一種高性能仿真系統的實現方法。更具體地，本發明涉及適應于具有共享內存特點計算環境的高性能仿真系統的實現方法。

背景技術

目前，電力控制仿真系統、飛行器空氣動力學模擬實驗仿真系統等半實物仿真系統對實時性要求比較高，甚至達到了微秒級。這些半實物仿真系統一般包含多個子系統以協作完成仿真任務，而現有的協同軟件HLA/RTI軟件主要基于UDP或TCP通信協議運行，難以滿足高性能需求。HLA是High?Level?Architecture，分布式仿真高層體系結構的簡稱，HLA的基本思想就是使用面向對象的方法，設計、開發及實現系統不同層次和粒度的對象模型，來獲得仿真部件和仿真系統高層次上的互操作性與可重用性。RTI（Run?Time?Infrastructure）是運行支撐環境，是HLA接口規范的具體實現，是HLA的核心部件。RTI包括本地RTI模塊(Local?RTI?Component，以下簡稱LRC)，它為本地聯邦成員提供一個服務調用接口，這個接口叫做RTI大使(RTI?Ambassador)并保持一個聯邦成員的回調接口，稱之為聯邦成員大使(Federation?Ambassador)，RTI還包括核心RTI模塊（Core?RTI?Component，以下簡稱CRC），負責全局性的聯邦管理和時間管理。

現有技術中已出現了一些基于共享內存方式的RTI實現，但結合聯邦管理服務、聲明管理服務、對象管理服務、時間管理服務、所有權管理服務、數據交互管理服務六大類管理服務深入挖掘共享內存變化帶來的優勢，同時充分利用多核計算能力的仿真系統實現方法較少，況且近年來多核技術飛速發展，一個CPU上可以有幾個甚至幾十個計算核，市場上涌現出大量多核計算機，特別是基于多核技術的高端服務器。

針對上述問題，結合基于共享內存的多核高效能計算環境的特點，迫切需要一種基于共享內存的高性能仿真系統實現方法，以促進仿真系統實時性的提高。

發明內容

本發明目的在于提供本發明的目的在于提供一種基于共享內存的高性能仿真系統實現方法，解決現有協同仿真系統的實時性瓶頸問題。

該方法包括以下步驟：

構建運行支撐環境，該支撐運行環境包括CRC模塊、LRC模塊和共享內存管理接口模塊；所述LRC模塊用于基于共享內存通信方式自主計算本聯邦成員的時戳下限、更新仿真時間以及分發與管理數據；所述共享內存管理接口模塊用于管理共享內存區并維護共享內存地址的一致性；

基于實時操作系統和CPU獨占策略初始化所述仿真系統；

基于所述共享內存管理接口模塊開辟所述共享內存區；

通過所述共享內存區進行時間維護；

通過所述共享內存區進行數據交互。

進一步地，所述基于實時操作系統和CPU獨占策略初始化所述仿真系統包括以下步驟：

基于實時操作系統的中斷屏蔽技術，將多核SMP服務器上的任一CPU處理核指定為不響應所有的中斷；

指定聯邦成員或所述CRC模塊進程任務獨占該CPU處理核；

通過所述LRC模塊設置其聯邦成員的參數，該參數包括時間推進類型、前瞻量、公布訂購對象類、公布訂購交互類。

進一步地，所述基于所述共享內存管理接口模塊開辟所述共享內存區包括以下步驟：

創建請求消息共享內存隊列，該請求消息共享內存隊列用于存儲RTI大使向所述CRC模塊發送的請求消息；

創建接收順序消息共享內存隊列，該接收順序消息共享內存隊列用于存儲所述CRC模塊向RTI大使發送的不帶時戳消息；

創建時戳順序消息共享內存隊列，該時戳順序消息共享內存隊列用于存儲所述CRC模塊向RTI大使發送的帶時戳消息隊列；

創建聯邦信息共享內存隊列，該聯邦成員信息共享內存隊列用于存儲聯邦信息和時間推進類型；

創建時間推進請求信息共享內存隊列，該時間推進請求信息共享內存隊列用于存儲請求推進時間量；

創建數據交互共享內存區，該數據交互共享內存區用于存儲聯邦成員對象實例屬性或交互實例參數的具體數據內容。

進一步地，所述通過所述共享內存區進行時間維護進一步包括以下步驟：

當第i個聯邦成員加入或退出聯邦時，所述CRC模塊向其他聯邦成員通知該第i個聯邦成員的時間推進類型；