CN105159741A - 基于云服务的水利模型仿真计算系统及计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云服务的水利模型仿真计算系统及计算方法，该系统包括：终端、云仿真平台、计算集群和仿真结果处理服务器；云仿真平台分别与所述终端、计算集群、仿真结果处理服务器相连；通过云仿真平台从文件服务器按需获取水利模型程序文件，并动态构建仿真计算任务，然后分发到计算集群中进行仿真计算，生成的结果数据或图表存储到图表服务器中，计算过程结果存储到数据库服务器中，最后通过应用服务器返回至终端展示仿真结果。为用户提供通过网络按需获取各类水利专业模型仿真服务的资源或能力，从而真正地打通水利模型拥有者与使用者之间的鸿沟，能够有效满足水利模型仿真计算目前所面临的快速建模、高效计算和模型重用等迫切需求。

Description

基于云服务的水利模型仿真计算系统及计算方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于云服务的水利模型仿真计算系统及计算方法。

背景技术

随着我国水利工程的大规模建设，水利模型仿真计算的数据规模和计算模式发生了巨大变化。目前水利模型软件绝大多数都是采用自行开发、自行使用的方式，属于较初级阶段，存在分散、低水平、重复开发、复用率低等弊端，使得一些较先进的数学模型无法得到有效的推广使用和发挥更大的作用。现有水利模型仿真系统和软件已不能很好满足水利仿真计算现实需求，这些突出需求包括：

(1)当前水利仿真系统规模日益扩大，水利仿真系统中包含大量多学科、多模式、多粒度的水利仿真模型资源，并且不同学科有不同种类的专业仿真工具软件。要实现水利仿真系统的正常运行，就需要建立适应这些水利仿真模型资源和仿真工具软件的多样化仿真环境。而现有单机版仿真系统和软件并不能支持多用户在同一套数据上或多套数据上同时开展一个或多个仿真模型高效计算工作，这种使用单机版开展仿真计算的方式已经越来越难以持续；

(2)水利仿真计算系统各自独立建设和运营，计算资源按照计算的峰值配置，空闲率高，计算资源分散，不能在全局实现资源共享利用；

(3)水利仿真计算系统在近些年来有较快的发展，但系统开发时与平台界线不分明，缺乏基础平台支持能力，造成系统缺乏扩展性和可靠性。利用云计算技术，打造一个开放、易用的、随时可用的云仿真平台为各类水利模型仿真任务所用已经变得迫不及待。

目前，水利模型仿真系统无法支持多用户在同一套数据或多套数据上同时开展一个或多个仿真模型高效计算和不能随时按需进行模型仿真计算。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供基于云服务的水利模型仿真计算系统及计算方法，可为用户提供通过网络按需获取各类水利专业模型仿真计算服务的资源或能力。

第一方面，本发明提供一种基于云服务的水利模型仿真计算系统，包括：终端、云仿真平台、计算集群和仿真结果处理服务器；

所述云仿真平台分别与所述终端、计算集群、仿真结果处理服务器相连；

所述云仿真平台，用于接收所述终端发送的待仿真计算数据，并将所述待仿真计算数据发送至计算集群；

所述计算集群，用于接收所述云仿真计算平台发送的待仿真计算数据，并对所述待仿真计算数据进行计算，将计算结果通过所述云仿真平台发送至仿真结果处理服务器；

所述仿真结果处理服务器，用于接收所述计算结果，并将所述计算结果发送至终端进行展示。

可选的，所述云仿真平台包括：云管理服务器、监控服务器、代理服务器和任务调度服务器；

所述云管理服务器与所述仿真结果处理服务器相连；所述监控服务器与所述终端相连；所述任务调度服务器一端与所述云管理服务器相连，另一端与所述代理服务器相连；所述代理服务器与所述计算集群相连。

可选的，所述终端发送的待仿真计算数据携带有与所述待仿真计算数据对应的标识；

所述云管理服务器内存储有计算集群的权限；

相应的，所述云管理服务器，根据所述标识将所述标识对应的待仿真计算数据发送至与所述标识对应的计算集群。

可选的，所述计算集群至少为一个。

可选的，所述仿真结果处理服务器包括：图表服务器、数据库服务器、应用服务器和文件服务器；

所述图表服务器、数据库服务器、应用服务器和文件服务器均与所述云仿真平台中的云管理服务器相连；

所述应用服务器与所述终端相连。

可选的，所述终端，还用于为用户展示提供查询和搜索水利模型的图框、提交待仿真计算数据的图框、展示水利模型信息查看以及计算结果的图框。

可选的，所述云仿真平台，用于接收所述终端发送的多个待仿真计算数据，通过所述任务调度服务器将多个待仿真计算数据发送至计算集群。

可选的，所述系统还包括：磁盘阵列；

所述磁盘阵列与所述仿真结果处理服务器相连，用于存储所述计算结果。

可选的，所述磁盘阵列，还用于扩容所述计算结果的存储环境。

第二方面，本发明还提供了一种基于上述的基于云服务的水利模型仿真计算系统的计算方法，包括：

云仿真平台接收终端发送的待仿真计算数据，并将所述数据发送至计算集群；

所述计算集群接收所述云仿真平台发送的仿真计算数据，并对所述待仿真计算数据进行计算，将计算结果通过所述云仿真平台发送至仿真结果处理服务器；

所述仿真结果处理服务器接收所述计算结果，并将所述计算结果发送至终端进行展示。

由上述技术方案可知，本发明提出了一种基于云服务的水利模型仿真计算系统及计算方法，通过云仿真平台从终端按需获取待仿真计算数据，并动态构建仿真计算任务，然后分发到计算集群中进行仿真计算，生成的结果数据或图表以及计算结果存储到仿真结果处理服务器中，最后通过仿真结果处理服务器将计算结果返回至终端进行展示，该系统可为用户提供通过网络按需获取各类水利专业模型仿真计算服务的资源或能力。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于云服务的水利模型仿真计算系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的基于云服务的水利模型仿真计算系统的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的基于云服务的水利模型仿真计算方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

云仿真是仿真技术在云计算提供的IaaS、PaaS、SaaS基础上的延伸和发展形成的新技术。首先，在资源和能力共享方面，云仿真使用户能够共享软仿真资源(包括仿真过程中的各种模型、数据、软件、信息、知识等)、硬仿真资源(包括各类计算设备、仿真设备、试验设备等)以及仿真能力(包括支持仿真运行、结果分析、评估与应用等各阶段活动的能力)；其次，在服务模式方面，云仿真能够提供用户网上提交任务以及交互、协同和全生命周期仿真服务，包括支持单用户或多用户主体按需获得各类仿真能力。因此，在支撑技术方面，现有网络化仿真技术要与云计算、虚拟化、高效能计算、物联网、智能科学等进行融合。

云仿真可应用于模型的设计分析和科学实验阶段，能够有效缩短模型开发周期，降低验证分析和实验成本，促进模型的改进和优化。具体表现为支持水利行业中复杂模型的各学科子模型设计的单学科或多学科组合仿真验证，提供适用于交互密集型的桌面虚拟化应用模式和基于仿真环境动态构建的仿真应用模式。

本发明实施例提供的一种基于云服务的水利模型仿真计算系统，如图1和2所示，该系统包括：终端1、云仿真平台2、计算集群3和仿真结果处理服务器4；

所述云仿真平台分别与所述终端、计算集群、仿真结果处理服务器相连；

所述云仿真平台，用于接收所述终端发送的待仿真计算数据，并将所述待仿真计算数据发送至计算集群；

所述计算集群，用于接收所述云仿真计算平台发送的待仿真计算数据，并对所述待仿真计算数据进行计算，将计算结果通过所述云仿真平台发送至仿真结果处理服务器；

所述仿真结果处理服务器，用于接收所述计算结果，并将所述计算结果发送至终端进行展示。

上述系统通过云仿真平台从终端按需获取待仿真计算数据，并动态构建仿真计算任务，然后分发到计算集群中进行仿真计算，生成的结果数据或图表以及计算结果存储到仿真结果处理服务器中，最后通过仿真结果处理服务器将计算结果返回至终端进行展示，该系统可为用户提供通过网络按需获取各类水利专业模型仿真计算服务的资源或能力，从而真正地打通水利模型拥有者与使用者之间的鸿沟，能够有效满足水利模型仿真计算目前所面临的快速建模、高效计算和模型重用等迫切需求。

上述系统中用户借助可视化门户即终端查询和选择各种仿真模型，并提交所需的仿真计算数据，通过云仿真平台从文件服务器按需获取水利模型程序文件，并动态构建仿真计算任务，然后分发到计算集群中进行仿真计算，生成的结果数据或图表存储到图表服务器中，计算过程结果存储到所述数据库服务器中，最后通过应用服务器返回至可视化门户展示仿真结果，历史结果存储到磁盘阵列中。

上述终端可以理解为为用户提供可视化门户的终端，该终端用于为用户展示提供查询和搜索水利模型的图框、提交待仿真计算数据的图框、展示水利模型信息查看以及计算结果的图框。也可以理解为可视化门户是通过人机界面进行交互操作和可视化展示，查询和搜索水利模型库进行各种仿真分析计算，提交仿真计算所需的数据，提供模型信息查看、计算日志情况展示和计算结果展示。

在具体应用中，所述云仿真平台2包括：云管理服务器21、监控服务器22、代理服务器23和任务调度服务器24；

所述云管理服务器与所述仿真结果处理服务器相连；所述监控服务器与所述终端相连；所述任务调度服务器一端与所述云管理服务器相连，另一端与所述代理服务器相连；所述代理服务器与所述计算集群相连。

所述云管理服务器负责用户和计算集群权限的管理，当用户被分配指定权限和获得相应的计算资源后，将动态数据通过监控服务器进入云管理服务器中，监控服务器记录每个动态数据包流向信息，由代理服务器通过路由器将动态数据转发到计算集群中进行计算，计算过程结果保存至数据库服务器，且将生成的结果数据或图表返回到可视化门户即终端进行展示。

具体的，所述终端发送的待仿真计算数据携带有与所述待仿真计算数据对应的标识；

所述云管理服务器内存储有计算集群的权限；

相应的，所述云管理服务器，根据所述标识将所述标识对应的待仿真计算数据发送至与所述标识对应的计算集群。

为了能够对多用户传输的数据进行仿真计算，所述云仿真平台，用于接收所述终端发送的多个待仿真计算数据，通过所述任务调度服务器将多个待仿真计算数据发送至计算集群。所述计算集群至少为一个。也可以理解为计算集群包括至少包括一种虚拟机集群或高性能计算集群，通过应用服务器的集群虚拟化和动态配置特性，形成按需分配的计算资源虚拟池。

所述仿真结果处理服务器4包括：图表服务器41、数据库服务器42、应用服务器43和文件服务器44；

所述图表服务器、数据库服务器、应用服务器和文件服务器均与所述云仿真平台中的云管理服务器相连；所述应用服务器与所述终端相连。所述水利模型程序以文件形式存储在文件服务器中。

所述系统还包括：磁盘阵列5；

所述磁盘阵列与所述仿真结果处理服务器相连，用于存储所述计算结果。

所述磁盘阵列5，还用于扩容所述计算结果的存储环境。

磁盘阵列通过网络与服务器相连，实现数据存储的在线扩容、自动数据恢复和数据备份，并通过虚拟化技术中实时迁移和快照保存技术等实现仿真系统运行环境的负载均衡和高可靠性。

上述系统支持多个用户同时提交，并且将空闲的并行计算集群在云仿真平台中进行集中管理，充分利用了计算资源，提高了计算效率。并且还可以为水利模型开发者、使用者和水利工程规划、设计、生产、建设、运营管理等部门服务。通过云服务，可为用户提供通过网络按需获取各类水利专业模型仿真服务的资源或能力，从而真正地打通水利模型拥有者与使用者之间的鸿沟。

如图3所示，本发明还提供了一种基于上述的基于云服务的水利模型仿真计算系统的计算方法，该方法包括以下步骤：

301、云仿真平台接收终端发送的待仿真计算数据，并将所述数据发送至计算集群；

302、所述计算集群接收所述云仿真平台发送的仿真计算数据，并对所述待仿真计算数据进行计算，将计算结果通过所述云仿真平台发送至仿真结果处理服务器；

303、所述仿真结果处理服务器接收所述计算结果，并将所述计算结果发送至终端进行展示。

上述方法中用户可以通过终端查询和选择仿真模型，并提交所需的待仿真计算数据，并还可以从文件服务器按需获取水利模型程序文件。

其中云仿真平台可以接收终端发送的待仿真计算数据，并动态构建仿真计算任务，然后分发到计算集群中进行仿真计算；

云仿真平台将生成的结果数据或图表存储到图表服务器中，将计算过程结果存储到所述数据库服务器中，并通过应用服务器返回至可视化门户展示仿真结果。

其中，历史结果存储到磁盘阵列中。

上述方法与上述系统是一一对应的，本实施例不对上述方法进行详细说明。

以上所述各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于云服务的水利模型仿真计算系统，其特征在于，包括：终端、云仿真平台、计算集群和仿真结果处理服务器；

所述云仿真平台分别与所述终端、计算集群、仿真结果处理服务器相连；

所述云仿真平台，用于接收所述终端发送的待仿真计算数据，并将所述待仿真计算数据发送至计算集群；

所述计算集群，用于接收所述云仿真计算平台发送的待仿真计算数据，并对所述待仿真计算数据进行计算，将计算结果通过所述云仿真平台发送至仿真结果处理服务器；

所述仿真结果处理服务器，用于接收所述计算结果，并将所述计算结果发送至终端进行展示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云仿真平台包括：云管理服务器、监控服务器、代理服务器和任务调度服务器；

所述云管理服务器与所述仿真结果处理服务器相连；所述监控服务器与所述终端相连；所述任务调度服务器一端与所述云管理服务器相连，另一端与所述代理服务器相连；所述代理服务器与所述计算集群相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述终端发送的待仿真计算数据携带有与所述待仿真计算数据对应的标识；

所述云管理服务器内存储有计算集群的权限；

相应的，所述云管理服务器，根据所述标识将所述标识对应的待仿真计算数据发送至与所述标识对应的计算集群。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算集群至少为一个。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仿真结果处理服务器包括：图表服务器、数据库服务器、应用服务器和文件服务器；

所述图表服务器、数据库服务器、应用服务器和文件服务器均与所述云仿真平台中的云管理服务器相连；

所述应用服务器与所述终端相连。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端，还用于为用户展示提供查询和搜索水利模型的图框、提交待仿真计算数据的图框、展示水利模型信息查看以及计算结果的图框。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述云仿真平台，用于接收所述终端发送的多个待仿真计算数据，通过所述任务调度服务器将多个待仿真计算数据发送至计算集群。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：磁盘阵列；

所述磁盘阵列与所述仿真结果处理服务器相连，用于存储所述计算结果。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述磁盘阵列，还用于扩容所述计算结果的存储环境。

10.一种基于权利要求1-9中任一项所述的基于云服务的水利模型仿真计算系统的计算方法，其特征在于，包括：

云仿真平台接收终端发送的待仿真计算数据，并将所述数据发送至计算集群；

所述计算集群接收所述云仿真平台发送的仿真计算数据，并对所述待仿真计算数据进行计算，将计算结果通过所述云仿真平台发送至仿真结果处理服务器；

所述仿真结果处理服务器接收所述计算结果，并将所述计算结果发送至终端进行展示。