CN107943618B - 仿真系统的数据快速恢复方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

仿真系统的数据快速恢复方法及存储介质，所述方法具有实时数据网络RDG，包括RDG前端和RDG后端，RDG前端与仿真模型或应用程序处于同一进程，用于将仿真模型的数据实时推送给RDG后端，并从RDG后端查询或者读取数据；RDG后端是一个独立的进程，用于提供数据回调接口，用于RDG前端进行数据查询或调用，RDG前端与RDG后端通过跨进程技术进行数据传递。本发明中仿真模型的数据均由RDG前端将数据传递至RDG后端后进行数据的存储，避免造成多线程访问冲突；在仿真运行中无须将仿真进程挂起，不会造成大量现场数据丢失；一旦仿真引擎崩溃，重启时RDG前端可以从RDG后端快速恢复数据。

Description

仿真系统的数据快速恢复方法及存储介质

技术领域

本申请涉及一种仿真计算领域，更具体地说，涉及在仿真系统的计算中对于数据进行快速恢复的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，建模与仿真技术被广泛应用于各领域问题的分析评估和辅助决策。例如：国防领域的作战行动分析与评估、社会领域的非常规突发事件应急管理辅助决策，以及交通建模与仿真评估等。仿真引擎作为仿真平台或仿真系统的核心技术，主要功能是实现仿真对象的创建与维护，仿真对象的互操作，仿真时间管理，以及仿真运行推进等。

目前在仿真系统普遍存在以下问题：

1)在仿真系统的开发阶段，由于开发人员对程序逻辑路径或数据范围的边界考虑不周全，漏掉某些边界条件，造成容量或边界错误，导致系统的容错能力不高；

2)在仿真系统的运行阶段，用户的各种操作方式或者不同的输入数据，可能会引起一些特定用户环境下的问题；模型数据结构复杂，仿真模型属性可能会出现异常变更；参与运行的仿真模型种类、数量众多，产生的数据量过大，也会引起强度或负载问题。

以上问题都可能导致仿真引擎崩溃，造成系统运行中断。

系统运行中断以后，需要重新启动仿真引擎。但是在重新启动时，经常出现由于记录的仿真数据不完整使得仿真系统恢复困难甚至无法恢复中断现场的现象；而且由于仿真计算的运行通常需要较多的数据，且计算时间较长，短则几个小时，多则几天，重新运行仿真系统，达到原有的数据环境将会耗费巨大的人力、物力资源。

目前针对仿真运行中产生的现场数据，大多采用人工或定时的方式将仿真现场数据保存到本地文件中，一旦仿真产生不可预测的中断，仿真引擎崩溃时，重启仿真引擎，仿真系统将从最后一次保存的现场数据中恢复。

但是这种方法存在以下缺点：

1、保存现场数据会产生大量时间开销。数据保存过程中仿真进程需要挂起，如果保存的间隔时间过短，容易造成仿真系统不可用；而间隔时间过长，会造成中断时间点与上一次保存数据时间点之间的大量现场数据丢失。

2、恢复数据时从硬盘加载数据也会造成大量时间开销。

由此可见，目前的解决方案并不能使仿真系统出现异常中断以后快速恢复现场。

因此，如何克服现有技术中的上述缺点，提高仿真系统的运行效率，减少不必要的时间花销，实现仿真引擎重启之后快速恢复、以及杜绝引擎崩溃造成的记录数据不完整，成为解决仿真过程，特别是仿真过程中出现异常中断的关键。

发明内容

本发明的目的在于提出一种仿真系统的数据快速恢复方法，能够实现数据的实时保存，并且在重启仿真后，能够快速读取数据，以便仿真系统快速从崩溃中恢复。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于仿真系统的数据快速恢复方法，其特征在于：具有实时数据网络RDG(Realtime Data Grid)，所述RDG包括RDG前端和RDG后端，所述RDG前端用于提供数据交互接口，将仿真模型或应用程序产生的数据推送给RDG后端，用于仿真模型或应用程序的数据查询或读取，并从RDG后端查询或者读取数据；所述RDG后端用于保存不同来源的数据，并提供数据回调接口，用于RDG前端进行数据查询或调用。

可选的，每个RDG前端与仿真模型或应用程序处于同一进程，并为模型或应用程序提供数据交互接口，将模型或应用程序产生的主题数据实时推送给RDG后端。

可选的，RDG后端是一个独立的进程，在仿真运行过程中，应用程序或者仿真模型通过RDG前端与RDG后端通过跨进程技术进行数据传递。

可选的，所述RDG前端通过共享内存或消息队列的形式与RDG后端进行数据交互。

可选的，所保存的数据按照不同的主题进行分类，每个数据包括该数据的主题以及该数据的具体内容，所述RDG前端包括主题管理器和数据管理器，所述主题管理器用于管理主题，负责主题的注册、遍历和查询，所述数据管理器用于管理数据，用于具体数据的查询和获取。

可选的，所述RDG后端包括前端数据接口和后端数据存储单元，所述前端数据接口与RDG前端通信，接收来自RDG前端的数据，为后端数据存储单元提供数据，并能够接收RDG前端的数据查询或者读取，从后端数据存储单元查询或者读取数据，所述后端数据存储单元用于存储RDG后端接收的数据。

可选的，所述RDG后端还包括网络数据接口，用于接收从外部数据源通过网络的方式传输过来的各类数据。

可选的，所述RDG后端还包括数据采集接口和文件数据源，其中所述数据采集接口与仿真节点中的数据提供者进行通讯，采集数据提供者中的特定范围数据并记录在文件中为文件数据源23使用，所述文件数据源读取数据采集接口中的数据，并为后端数据存储单元提供数据。

可选的，当仿真引擎重启后，仿真模型或者应用程序能够经由RDG前端从RDG后端读取数据，使得仿真模型或者应用程序快速恢复。

可选的，在多个计算节点中能够分别具有多个不同的RDG后端，以在不同的计算节点中分别接入在该计算节点中的仿真模型与应用程序，进行数据的保存和恢复。

本发明进一步公开了一种存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器执行时执行上述的方法。

本发明具有如下优点：

1、将仿真模型的状态数据外置，模型与模型之间禁止直接进行数据交互，均由RDG前端将数据传递至RDG后端后，进行数据的存储，避免造成多线程访问冲突；

2、由仿真系统统一托管状态变化数据，模型之间的数据交互只能通过系统间接完成，避免造成模型数据的不一致性；

3、RDG后端为一个独立的进程。RDG前端与模型或者应用程序位于同一进程，为RDG后端实时提供数据，RDG前端与RDG后端通过跨进程数据交互保持数据一致性，因此，在仿真运行中无须将仿真进程挂起，从而不会造成大量现场数据丢失；

4、设计独立运行的进程存储现场数据，一旦仿真引擎崩溃，重启时RDG前端可以根据仿真的时间点从RDG后端快速恢复数据，杜绝了引擎崩溃造成的记录数据不完整等问题，提高了数据备份和恢复的效率，节约了时间花销。

附图说明

图1是根据本发明具体实施例的能够快速恢复数据的实时数据网络的模型图；

图2是根据本发明具体实施例的实时数据网络的数据交互示意图；

图3是根据本发明具体实施例的RDG后端数据交换图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

为了克服上述问题，本发明建立实时数据网络RDG(Realtime Data Grid)，所述RDG包括RDG前端和RDG后端，分别用于托管想定数据、模型输出数据、模型交互消息/指令等数据，以及记录过程数据、调试信息，并且与分布式网络中其它数据网格进行数据同步。

进一步的，参见图1，本发明的用于仿真系统的数据快速恢复方法为，建立实时数据网络RDG(Realtime Data Grid)，所述RDG包括RDG前端1和RDG后端2，所述RDG前端1用于提供数据交互接口，将仿真模型或应用程序产生的数据推送给RDG后端2，用于仿真模或应用程序的数据查询或读取，并从RDG后端2查询或者读取数据；所述RDG后端2用于保存不同来源的数据，并提供数据回调接口，用于与RDG前端1进行数据查询或调用。

具体而言，在一个计算或者仿真节点中可以包括一个RDG后端和多个RDG前端，所述RDG后端与多个RDG前端进行通信，每个RDG前端与仿真模型或应用程序处于同一进程，并为模型或应用程序提供数据交互接口，将模型或应用程序产生的主题数据实时推送给RDG后端，具体的，是通过共享内存或消息队列的形式与RDG后端进行数据交互，通过这种方法在进行跨进程数据交互时效率更高，数据可靠性更强。

参见图2，示出了实时数据网络的数据交互示意图。

RDG后端是一个独立的进程，在仿真运行过程中，应用程序或者仿真模型需要通过RDG前端与RDG后端通过跨进程技术进行数据传递，运行在和RDG前端同一进程的模型、工具、业务系统通过RDG前端进行数据交互；一旦仿真引擎崩溃，重启仿真引擎后经由RDG前端从RDG后端读取数据，仿真系统能快速从崩溃中恢复。

进一步的，所保存的数据按照不同的主题进行分类，具体的每个数据包括该数据的主题以及该数据的具体内容，所述RDG前端包括主题管理器和数据管理器，所述主题管理器用于管理主题，负责主题的注册、遍历和查询，所述数据管理器用于管理数据，用于具体数据的查询和获取。

例如，根据具体的业务需求，在仿真模型中定义不同主题的数据，仿真模型来调用主题管理器来实现主题的注册、遍历和查询，仿真模型调用数据管理器的相关接口进行具体某一个主题下面的数据的查询和读取。此外，数据管理器能够更新公布列表。

因此，通过不同的主题对数据进行分类管理，能够提高数据的管理和查询的效率。

而RDG后端能够创建相关管理器分别保存不同来源的数据，如本地数据和网络传输的远端数据，并提供数据回调接口，用于与前端进行数据交互。

进一步的，参见图3，示出了RDG后端数据交换图，所述RDG后端包括前端数据接口21和后端数据存储单元25，所述前端数据接口与RDG前端通讯，接收来自RDG前端的数据，为后端数据存储单元提供数据，并能够接收RDG前端的数据查询或者读取，从后端数据存储单元查询或者读取数据，所述后端数据存储单元用于存储RDG后端接收的数据。

进一步的，所述RDG后端还包括网络数据接口24，用于接收从外部数据源通过网络的方式传输过来的各类数据，因此，能够与其它数据源，例如与分布式网络中其它数据网格进行数据同步和交换。

进一步的，在计算节点中，除了仿真模型和应用程序之间的数据能够通过RDG前端与RDG后端进行数据交换外，还存在着一些特定范围数据，所述特定范围数据并不通过RDG前端获取。因此，在计算节点中还具有数据提供者，所述数据提供者存储有特定范围数据，所述RDG后端还包括数据采集接口22和文件数据源23，其中所述数据采集接口22与数据提供者进行通讯，采集数据提供者中的特定范围数据并记录在文件中为文件数据源23使用，所述文件数据源23读取数据采集接口22中的数据，并为后端数据存储单元25提供数据。

进一步的，在多个计算节点中能够分别具有多个不同的RDG后端，以在不同的计算节点中RDG后端分别接入在该计算节点中的仿真模型与应用程序，进行数据的保存和恢复。

实施例1：

该实施例主要是通过使用仿真系统模拟飞行模拟，包括如下过程：

1、建模：设计飞机仿真模型，在模型中定义需要发布的主题数据，如位置信息主题(飞机模型的经纬度信息)；

2、模型中使用RDG前端提供的接口注册位置主题并发布主题，；

3、将模型加载到仿真系统中，设计仿真推演案例；

4、分布式运行仿真引擎，启动多个客户端，客户端之间通过主题数据同步飞机的位置信息；

5、运行一段时间后，其中一个客户端异常退出，重新启动后，从RDG后端读取数据，快速恢复到退出前的状态，继续进行仿真推演。

本发明进一步公开了一种存储介质，用于存储计算机可执行指令，

所述计算机可执行指令在被处理器执行时执行上述的方法。

综上，相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、将仿真模型的状态数据外置，模型与模型之间禁止直接进行数据交互，均由RDG前端将数据传递至RDG后端后，进行数据的存储，避免造成多线程访问冲突；

2、由仿真系统统一托管状态变化数据，模型之间的数据交互只能通过系统间接完成，避免造成模型数据的不一致性；

3、RDG后端为一个独立的进程。RDG前端与模型或者应用程序位于同一进程，为RDG后端实时提供数据，RDG前端与RDG后端通过跨进程数据交互保持数据一致性，因此，在仿真运行中无须将仿真进程挂起，从而不会造成大量现场数据丢失；

4、设计独立运行的进程存储现场数据，一旦仿真引擎崩溃，重启时RDG前端可以根据仿真的时间点从RDG后端快速恢复数据，杜绝了引擎崩溃造成的记录数据不完整等问题，提高了数据备份和恢复的效率，节约了时间花销。

如本领域技术人员将意识到的，本发明的各个方面可以被实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以采取如下形式：完全硬件实施方式、完全软件实施方式(包括固件、常驻软件、微代码等)或者在本文中通常可以都称为“电路”、“模块”或“系统”的将软件方面与硬件方面相结合的实施方式。此外，本发明的方面可以采取如下形式：在一个或多个计算机可读介质中实现的计算机程序产品，计算机可读介质具有在其上实现的计算机可读程序代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是如(但不限于)电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、设备或装置，或者前述的任意适当的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷尽列举)将包括以下各项：具有一根或多根电线的电气连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、磁存储装置或前述的任意适当的组合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以为能够包含或存储由指令执行系统、设备或装置使用的程序或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序的任意有形介质。

计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，所述传播的数据信号具有在其中如在基带中或作为载波的一部分实现的计算机可读程序代码。这样的传播的信号可以采用多种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁的、光学的或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是以下任意计算机可读介质：不是计算机可读存储介质，并且可以对由指令执行系统、设备或装置使用的或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序进行通信、传播或传输。

可以使用包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等或前述的任意适当组合的任意合适的介质来传送实现在计算机可读介质上的程序代码。

用于执行针对本发明各方面的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合来编写，所述编程语言包括：面向对象的编程语言如Java、Smalltalk、C++等；以及常规过程编程语言如“C”编程语言或类似的编程语言。程序代码可以作为独立软件包完全地在用户计算机上、部分地在用户计算机上执行；部分地在用户计算机上且部分地在远程计算机上执行；或者完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，可以将远程计算机通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任意类型的网络连接至用户计算机，或者可以与外部计算机进行连接(例如通过使用因特网服务供应商的因特网)。

还可以将这些计算机程序指令存储在可以指导计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置以特定方式运行的计算机可读介质中，使得在计算机可读介质中存储的指令产生包括实现在流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作的指令的制品。

计算机程序指令还可以被加载至计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以使在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列可操作步骤来产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作的过程。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (4)

1.一种仿真系统的数据快速恢复方法，其特征在于：

具有实时数据网络RDG(Realtime Data Grid)，所述RDG包括RDG前端和RDG后端，所述RDG前端用于提供数据交互接口，将仿真模型或应用程序产生的数据推送给RDG后端，用于仿真模型或应用程序的数据查询或读取，并从RDG后端查询或者读取数据；所述RDG后端用于保存不同来源的数据，并提供数据回调接口，用于RDG前端进行数据查询或调用，一个RDG后端与多个RDG前端进行通信；

每个RDG前端与每个仿真模型处于同一进程，并为模型提供数据交互接口，将模型产生的主题数据实时推送给RDG后端；

所保存的数据按照不同的主题进行分类，每个数据包括该数据的主题以及该数据的具体内容，所述RDG前端包括主题管理器和数据管理器，所述主题管理器用于管理主题，负责主题的注册、遍历和查询，所述数据管理器用于管理数据，用于具体数据的查询和获取，仿真模型调用主题管理器来实现主题的注册、遍历和查询，仿真模型调用数据管理器的相关接口进行具体某一个主题下面的数据的查询和读取，数据管理器能够更新公布列表；

所述RDG后端包括前端数据接口和后端数据存储单元，所述前端数据接口与RDG前端通信，接收来自RDG前端的数据，为后端数据存储单元提供数据，并能够接收RDG前端的数据查询或者读取，从后端数据存储单元查询或者读取数据，所述后端数据存储单元用于存储RDG后端接收的数据；

所述RDG后端包括网络数据接口、数据采集接口和文件数据源，

所述网络数据接口，用于接收从外部数据源通过网络的方式传输过来的各类数据，与分布式网络中其它数据网格进行数据同步和交换；

所述数据采集接口与仿真节点中的数据提供者进行通讯，采集数据提供者中的特定范围数据并记录在文件中为文件数据源使用；

所述文件数据源读取数据采集接口中的数据，并为后端数据存储单元提供数据；

在多个计算节点中能够分别具有多个不同的RDG后端，以在不同的计算节点中RDG后端分别接入在该计算节点中的仿真模型，进行数据的保存和恢复；

所述RDG前端通过共享内存或消息队列的形式与RDG后端进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的数据快速恢复方法，其特征在于：

RDG后端是一个独立的进程，在仿真运行过程中，应用程序或者仿真模型通过RDG前端与RDG后端通过跨进程技术进行数据传递。

3.根据权利要求1所述的数据快速恢复方法，其特征在于：

当仿真引擎重启后，仿真模型或者应用程序能够经由RDG前端从RDG后端读取数据，使得仿真模型或者应用程序快速恢复。

4.一种存储介质，用于存储计算机可执行指令，其特征在于：

所述计算机可执行指令在被处理器执行时执行权利要求1-3中任意一项所述的方法。

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