[發(fā)明專利]面向空間操控仿真模型計算的動態(tài)任務調度系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-10-08
• 公開（公告）號: CN115454649A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 覃潤楠;謝文明;惠建江;彭曉東
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/54
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

本發(fā)明公開了面向空間操控仿真模型計算的動態(tài)任務調度系統(tǒng)，包括調度中心、若干個調度器節(jié)點和若干個執(zhí)行器節(jié)點；調度器節(jié)點和執(zhí)行器節(jié)點分別部署在不同的服務器集群上，其中，調度中心用于根據空間操控仿真服務的任務調度需求，基于動態(tài)負載遷移技術進行任務調度的動態(tài)調節(jié)，將任務分配至已注冊的調度器節(jié)點；調度器節(jié)點用于進行任務的生產與緩存，并采用遠程過程調用RPC技術觸發(fā)執(zhí)行器中心，還用于針對無法滿足的任務，對執(zhí)行器節(jié)點進行動態(tài)彈性擴容；執(zhí)行器中心，用于通過心跳注冊方式在調度中心登錄實現二者遠程通信；還用于對任務進行分解，觸發(fā)相應的執(zhí)行器節(jié)點；執(zhí)行器節(jié)點用于執(zhí)行相應的空間操控仿真模型計算任務。

技術領域

本發(fā)明涉及計算機系統(tǒng)空間操控仿真領域，尤其涉及面向空間操控仿真模型計算的動態(tài)任務調度系統(tǒng)。

背景技術

針對空間領域的探索研究，各國為提升航天器性能，同時降低航天器研制風險與費用開銷，紛紛開展全空間軌道維修、相機載荷探測、碎片規(guī)避與清障、在軌操作等空間操控任務仿真方面的研究。空間操控任務過程仿真需要在仿真模擬環(huán)境下進行虛擬化的空間操控任務推演、評估、控制與決策等活動，涉及飛行器動力學、流體力學、計算機視覺等多學科耦合建模的復雜任務處理，其量級不再是單個應用或者單臺服務器所能承受，而是多服務器集群相互作用的結果，因此空間操控任務過程仿真對服務器集群資源利用率提出了更高的要求。

如今服務端架構已經從單一架構到分布式再到微服務開展了不斷升級與迭代，在微服務帶來強大的靈活擴展應用的同時，也存在集群部署與調度優(yōu)化等相關問題。為優(yōu)化集群資源調度，許多分布式任務調度系統(tǒng)隨之產生，其瓶頸在于如何對服務器資源進行最優(yōu)控制，即解決如何為各個計算節(jié)點指定不同業(yè)務類的線程/進程配額。其中，當當集團開發(fā)的Elastic-Job任務調度系統(tǒng)提供任務分片、彈性擴容縮容等功能，但不支持定時任務的動態(tài)管理以及工作流類型的定時任務；大眾點評集團的XXL-JOB任務調度系統(tǒng)提供輕量級的任務調度動態(tài)管理，但在海量業(yè)務處理下服務注冊能力較為遲緩；阿里巴巴公司推出的TBSchedule任務調度系統(tǒng)可擴展性較強，但任務類型比較單一；Spring Cloud Scheduler任務調度系統(tǒng)有強大的社區(qū)功能，但架構較為繁雜對硬件資源有一定需求。

在實際空間操控仿真任務中，由于服務器集群中各計算節(jié)點性能的差異性，眾多任務調度系統(tǒng)會存在負載不平衡的現象，導致系統(tǒng)處理速度下降、網絡延遲增加等問題，例如：1)任務節(jié)點資源角色固定或較為單一，同時節(jié)點備份過多造成資源的大量無效開銷；2)負載遷移時大量任務將遷入負載較輕的任務節(jié)點，導致任務節(jié)點再次觸發(fā)負載平衡，產生周期性震蕩，影響服務器系統(tǒng)性能。

由此，面向空間操控仿真任務，如何設計一種任務調度系統(tǒng)達到優(yōu)化資源使用、最小化系統(tǒng)響應時間、最大化模型計算效率、避免服務端過載成為目前亟待解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的缺陷，提出了面向空間操控仿真模型計算的動態(tài)任務調度系統(tǒng)。

本發(fā)明主要針對大型空間操控仿真試驗中海量多源異構空間操控仿真模型的高并發(fā)調用對傳統(tǒng)服務架構帶來的挑戰(zhàn)，建立以負載遷移模型為核心的動態(tài)任務調度系統(tǒng)。

為了實現上述目的，本發(fā)明提出了一種面向空間操控仿真模型計算的動態(tài)任務調度系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：調度中心、若干個調度器節(jié)點和若干個執(zhí)行器節(jié)點；所述調度器節(jié)點和執(zhí)行器節(jié)點分別部署在不同的服務器集群上，其中，

所述調度中心，用于根據空間操控仿真服務的任務調度需求，基于動態(tài)負載遷移技術進行任務調度的動態(tài)調節(jié)，將任務分配至已注冊的調度器節(jié)點；

所述調度器節(jié)點，用于進行任務的生產與緩存，并采用遠程過程調用RPC技術觸發(fā)執(zhí)行器中心，還用于針對無法滿足的任務，對執(zhí)行器節(jié)點進行動態(tài)彈性擴容；

所述執(zhí)行器中心，用于通過心跳注冊的方式在調度中心登錄實現二者遠程通信；還用于對任務進行具體的計算流程與計算任務分解，觸發(fā)相應的執(zhí)行器節(jié)點實現任務調度的高并發(fā)執(zhí)行；