[發明專利]基于容器云的組件化仿真模型運行控制系統、方法及介質

有效

• 申請號: 202010543399.3
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111818128B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 皇威;王通;涂歆瑩;彭妮娜;馮培原;孫海燕
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;G06F30/20;H04L67/51;H04L67/568
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

基于容器云的組件化仿真模型運行控制系統、方法及介質，特別是基于容器云和組件化的分布式體系仿真模型運行的構建方法，屬于計算機仿真技術領域。本發明建立了仿真微服務統一的模型運行管控機制，一方面解決容器云仿真中裝備模擬器級別復雜模型的裝配過程復雜度高、難度大的問題，另一方面實現了針對多層級組件化仿真模型服務的狀態管理功能，降低了狀態信息管理的復雜度，滿足了微服務實例的重用性要求。

技術領域

本發明涉及基于容器云的組件化仿真模型運行控制系統、方法及介質，特別是基于容器云和組件化的分布式體系仿真模型運行的構建方法，屬于空間仿真技術領域。

背景技術

仿真計算模式是仿真軟件平臺的關鍵過程。用來實現仿真運行計算全過程的閉環控制。該部分實現模型組件運行調度、過程數據傳遞和計算資源管控功能。

傳統仿真計算模式主要采用分布式方式實現，主要是解決仿真模型實體多、計算處理過程密集、硬件資源占用大的需求。將各實體分別部署在仿真分布式集群的多個節點上，使用網絡通信在各節點的實體間傳遞過程數據，監控各節點的運行狀態和硬件資源使用情況。隨著云計算技術的成熟，以IaaS和SaaS為技術基礎的分布式仿真，將高性能服務器拆分為邏輯上的以虛擬機為單位的計算節點，在繼承傳統分布式仿真的計算優勢基礎上，為仿真計算引入了計算節點可水平擴展，節點占用資源量可伸縮，節點可在各宿主中遷移等分布式集群管理方面的特色。但以虛擬機為單位封裝仿真計算，仍舊體量很大，導致復制和共享效率低，模型的運行仍需要其裝配依賴函數庫等環境的整體復制，重用性和高可用性方面存在局限。在容器云相關技術興起后，以容器云為技術基礎的分布式云仿真開始出現，該類型仿真集成了上述仿真模式的優勢，同時，將仿真推演計算以模型為單位封裝為有微服務功能的容器鏡像，容器具有輕量化的特點，使仿真計算服務資源具有彈性可伸縮的特點，并提高了仿真服務復制和共享效率，在滿足高可用的情況下避免了硬件資源的冗余程度，同時具備了響應多用戶大并發使用模型計算能力。

以上方法均為當前仿真平臺工具運行仿真計算主流方法，在邏輯上均為分布仿真，在仿真計算節點的輕量化程度上逐漸提升，在硬件資源有效使用率方面越來越高，高可用性越來越強。在基于容器云的仿真計算應用中，微服務是模型的最小單元，通過微服務化的組合構建，供仿真計算用戶調用。但隨著基于容器云仿真業務的深入開展，該架構模式仍然有以下問題存在：

(1)當仿真模型的精細化需求提高和微服務化應用模式逐步深入，為了更好的發揮仿真算法的共享性和重用性，對于裝備數字模擬器級別的復雜模型來說，需要裝配關聯的微服務數量會百余個，采用現有的微服務化的組合構建的方法，使用復雜度和難度變得很大。

(2)各裝備數字模擬器間的存在不同層級的重用性，如衛星裝備的整星、平臺、分系統、有效載荷的模型就存在大量的多層級重用關系，目前的微服務化組合方式無法實現分層級的組件化模型裝配，缺少微服務分級組合裝配的靈活性。

(3)對于裝備數字模擬器級別的模型，主要提供以時間步長為周期的計算推演服務能力。因此，在仿真計算應用中是需要管理每個周期的狀態信息，目前雖然已經有微服務與狀態管理解耦的技術，但僅適用于無裝配的模型微服務，對于分層級的裝配模型微服務集合，模型提供者需要為裝配模型專門開發一個微服務維護狀態關系的功能。隨著裝配裝備數字模擬器模型的微服務數量和層級的增加，以及微服務實例重用性要求的提出，不但狀態信息管理的難度增加，而且增大了微服務間的耦合。

(4)容器云的彈性可伸縮和高可用特點是我們使用它的重要原因之一，對于有狀態微服務，一般是通過Session、本地緩存或數據庫技術，因此，為了保證容器云的該項能力，有狀態微服務會帶來微服務容器的控制策略配置的復雜性，而且控制策略考慮的異常情況很難覆蓋全部真實情況，存在較大的可靠性風險。

發明內容