[發(fā)明專利]用于大規(guī)模分布式仿真的輕量化DDS自動發(fā)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011195563.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112257285B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉哲旭;王凱;趙珍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F16/22;G06F16/2458;G06F111/02;G06F111/08
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 王鳳英

本發(fā)明公開了一種用于大規(guī)模分布式仿真的輕量化DDS自動發(fā)現(xiàn)方法。該方法是基于單哈希函數(shù)閾值布隆過濾器OHTBF和簡單發(fā)現(xiàn)機制SDP的自動發(fā)現(xiàn)方法SDP_OHTBF來實現(xiàn)的，包括基于OHTBF的數(shù)據(jù)壓縮存儲和基于最優(yōu)化閾值θ和T的查詢算法。本方法采用OHTBF存儲各仿真節(jié)點中所有參與者端點的描述信息時，使用一個哈希函數(shù)和簡單的模運算代替了傳統(tǒng)布隆過濾器中的多個哈希函數(shù)運算，可以減少運算量。采用基于最優(yōu)的二值化閾值θ和判定閾值T的OHTBF向量查詢算法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)訂閱，可以有效的降低FPR，從而減少無效數(shù)據(jù)的傳輸，降低內(nèi)存消耗和網(wǎng)絡(luò)傳輸量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大規(guī)模分布式仿真中的數(shù)據(jù)分發(fā)服務領(lǐng)域，特別涉及一種用于大規(guī)模分布式仿真的輕量化數(shù)據(jù)分發(fā)服務DDS自動發(fā)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

分布式仿真任務中仿真節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸和同步是保證仿真性能的關(guān)鍵問題。隨著仿真對象愈發(fā)復雜，分布式仿真環(huán)境更加龐大，仿真規(guī)模不斷增長，仿真節(jié)點也在不斷贈加，仿真過程中各節(jié)點間巨量的數(shù)據(jù)傳輸和同步正面臨著極大的挑戰(zhàn)。

目前，分布式仿真平臺中實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和同步的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(DataDistribution Service,DDS)所采用是基于簡單發(fā)現(xiàn)機制布隆過濾器(Simple DiscoveryProtocol Bloom Filter,SDPBloom)的自動發(fā)現(xiàn)算法。在仿真過程中，每個仿真參與者端點均將自己的描述信息(一般為數(shù)據(jù)的主題名稱)發(fā)送給其他參與者，同時也會接收其他參與者端點發(fā)送的所有的描述信息。當仿真規(guī)模較大時，巨大的內(nèi)存消耗和網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用對于仿真實時性的影響是無法忍受的。本發(fā)明所涉及的輕量化數(shù)據(jù)分布服務DDS自動發(fā)現(xiàn)算法就是一種可以在滿足分布式仿真運行的同時減少內(nèi)存消耗和網(wǎng)絡(luò)傳輸量的新型技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種用于大規(guī)模分布式仿真的輕量化數(shù)據(jù)分發(fā)服務DDS自動發(fā)現(xiàn)方法，包括基于OHTBF的數(shù)據(jù)壓縮存儲、基于最優(yōu)化閾值θ和T的查詢算法。采用該方法可以減少內(nèi)存消耗和網(wǎng)絡(luò)傳輸量，在大規(guī)模分布式仿真應用中提高仿真節(jié)點間數(shù)據(jù)通信的實時性。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種用于大規(guī)模分布式仿真的輕量化DDS自動發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于：所述方法是基于單哈希函數(shù)閾值布隆過濾器OHTBF和簡單發(fā)現(xiàn)機制SDP的自動發(fā)現(xiàn)方法SDP_OHTBF來實現(xiàn)的，具體步驟為：

一、各仿真節(jié)點分別通過1個OHTBF布隆過濾器將其自身包含的所有參與者端點的描述信息壓縮映射為1個OHTBF向量，其中OHTBF布隆過濾器是一種具有k個分區(qū)的一維向量，所述壓縮映射過程為針對每個參與者端點的描述信息的一個哈希運算和分別針對OHTBF向量各分區(qū)的k個取模運算。

二、各仿真節(jié)點間互相發(fā)送所述OHTBF向量，任一仿真節(jié)點均通過查詢算法來搜索含有自身需要的參與者端點描述信息的OHTBF向量，并對其所對應的仿真節(jié)點進行數(shù)據(jù)訂閱，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；其中，所述各仿真節(jié)點間互相發(fā)送所述OHTBF向量的過程中，采用閾值0對OHTBF向量中的每一位進行二值化處理。

三、所述仿真節(jié)點通過查詢算法來搜索含有自身需要的參與者端點描述信息的OHTBF向量并對其所對應的仿真節(jié)點進行數(shù)據(jù)訂閱的過程中，將該仿真節(jié)點需要訂閱的某個數(shù)據(jù)的主題名稱通過一個哈希和取模運算映射至一個OHTBF向量，再將該OHTBF向量與其他仿真節(jié)點發(fā)來的所有OHTBF向量分別求點積，再分別通過查詢算法與判定閾值T比對，從而搜索能夠提供該數(shù)據(jù)的仿真節(jié)點并進行訂閱；所述閾值0和判定閾值T通過對采用真陽率TPR和假陽率FPR構(gòu)建的傳輸精度函數(shù)的最優(yōu)化獲得。

四、當采用所述自動發(fā)現(xiàn)算法SDP_OHTBF因搜索不到能夠提供仿真節(jié)點所需數(shù)據(jù)的主題名稱而無法完成數(shù)據(jù)訂閱時，采用SDPBloom自動發(fā)現(xiàn)算法作為補充查詢方法。

本發(fā)明在步驟三中，所述采用真陽率TPR和假陽率FPR構(gòu)建的傳輸精度函數(shù)的計算公式為：