CN108241770B - 一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法，包括以下步骤：构建包括多个仿真节点、以及相对应的多个反射内存的分布式仿真平台；仿真节点利用消息‑响应的机制向反射内存存储数据；仿真节点利用消息‑响应的机制从反射内存读取数据。使用消息响应机制代替了使用反射内存卡过程中利用中断指令判断数据读写时机，解决了中断资源数量受限，频繁操作反射内存时需要等待中断资源的问题。

Description

一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法

技术领域

本发明属于计算机仿真技术领域，特别是涉及一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法。

背景技术

计算机仿真技术被广泛应用于各类工程、科研领域。目前分布式仿真已成为计算机仿真领域的主要发展方向之一。分布式仿真是一个使得仿真再用和交互更为容易的通用的结构体，RTI则是分布式仿真交互的支撑软件，是实现仿真应用、管理和底层网络传输分离的基础。数据总线可用于支持在RTI结构下的数据传输。不同用户可以通过网络交互，并将仿真结果向网络发布。分布式仿真各个节点之间数据交互的更新发送、反复读写主要都是通过分布式仿真网络和物理内存进行的，这种方式消耗了大量的仿真时间，无法满足仿真的实时性要求。因此，利用光纤网络传输数据的反射内存网得到了越来越多的运用，在这种硬件结构中同时具备反射内存网和分布式仿真平台自身原有的仿真网络。其中反射内存网在通过光纤联通的网络中的每个仿真节点设有反射内存卡，每个节点在自身对应的反射内存卡上的读写操作可以在网络中其余节点上的反射内存卡上实现镜像同步。各节点需要网络数据时只需访问自身的反射内存卡即可。

一般在反射内存中数据的读写操作需要利用中断机制来判定数据的传输状态，即等待并确认中断，然后根据中断信息调用数据接口以实现对反射内存数据的读写。然而，一方面现阶段该类中断机制受限于反射内存卡的性能，反射内存中可供用户操作的中断数量是有限的通常只有几个，对实时性要求较高、仿真规模较大、仿真数据量大的数字仿真中需要在一定时间内反复读取仿真节点数据时必然要频繁调用中断，等待中断资源消耗了一定的宝贵时间。如中国发明专利“基于HLA的高通量分布式仿真支撑平台、系统及仿真方法”CN102664953 A所公开的仿真方法中就利用了这样的中断机制，可以看出在数据读写过程中均需等待中断的确认；另一方面，在使用反射内存网的分布式仿真系统中，由于大部分数仿真数据均利用反射内存进行读取，使得需要在原有仿真网络上传输的数据量大大减少，有时仿真网络甚至会出现空闲等待状态，这在一定程度上造成了硬件资源的闲置浪费。

综上所述如何克服中断资源有限的数量瓶颈以高效利用反射内存进一步提高仿真数据读写效率，同时合理调配反射内存网与仿真网络以充分利用硬件资源，减少不必要的闲置浪费是目前亟待解决的问题。

分布式仿真方法存在改进空间。

发明内容

本发明提供一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法，主要目的是通过有效利用已有的仿真平台网络传输消息响应，以解决使用反射内存卡过程中在调用中断判断数据是否可以进行读写时，由于中断资源数量受限，频繁操作反射内存所需要等待中断资源的问题。

本发明的次要目的是通过规划反射内存的空间分配方式进一步提高仿真节点数据读写效率，以保证仿真系统的实时性。

本发明提供一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法，包括以下步骤：构建包括多个仿真节点、以及相对应的多个反射内存的分布式仿真平台；仿真节点利用消息-响应的机制向反射内存存储数据；仿真节点利用消息-响应的机制从反射内存读取数据。

本发明要解决的主要技术问题是通过提供一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法来实现的，包括：

组建由反射内存构成的反射内存网，配置分布式仿真平台上的各仿真节点和RTI所支撑的数据总线，仿真节点与反射内存一一对应；

定义仿真节点的数据结构，按照所定义的数据结构划分反射内存的存储区；

定义各个仿真节点的数据读写接口和消息响应接口；

某个仿真节点通过消息响应接口向数据总线发送消息响应，同时对其所对应的反射内存发送数据，其余仿真节点通过RTI获取数据总线上传输的消息响应，反射内存和仿真节点通过所接收的消息响应来判断数据传输的状态；

反射内存接收到存储数据的消息响应后通过数据读写接口获取对应仿真节点所发送的数据，并将数据存储至预先划分的反射内存的存储区中；

通过反射内存网映射单个反射内存中所存储的数据到其余反射内存中；

某个仿真节点需要获取数据时通过消息响应接口向数据总线和它所对应的反射内存发送消息响应，反射内存接收到数据读取消息时通过数据读写接口将存储区中的数据读取并发送至仿真节点；

仿真步阶向后推进，各仿真节点发送消息响应不断更新数据读写请求，仿真平台重复反射内存数据读写的过程，直到仿真结束。

本发明充分利用了在使用反射内存网时大部分数据的读取工作在反射内存中实现而仿真网络传输数据量较小的特点，专门设计了可在RTI的数据总线上传输的消息响应以辅助仿真节点判断当前数据读写的状态。该消息响应的设计可采用通用计算机技术实现此处不再赘述，其数据类型可采用整型、布尔型等简单的结构，数据传输量仅需占用几个字节即可实现，在仿真网络上传输基本不占用任何硬件资源，传输时间极短，可以有效支撑大数据实时仿真过程中数据读写状态的频繁确定。使用该消息响应机制代替了使用反射内存卡过程中利用中断指令判断数据读写时机，解决了中断资源数量受限，频繁操作反射内存时需要等待中断资源的问题。

本发明的次要目的是通过规划反射内存的空间分配方式来实现的，包括：

预先归纳总结所有仿真节点数据的共同结构特点，预定义所要读写数据的通用结构，并预留扩展数据结构以保证个性仿真数据的读写内存空间。

采用数据通用结构可简化仿真程序的开发难度，便于反射内存的划分和操作，提高了程序执行效率。同时预留扩展数据结构则是为了便于程序的模块化和进一步开发、使用时的扩展性。数据结构的定义通常可分为全局变量和局部变量，其定义方法可参考计算机领域的通用做法，不同运用领域可根据仿真需要个性定制。

预定义读写数据结构后根据数据结构特点静态划分反射内存的存储区，即将存储区划分为结构统一、大小固定的区域，且划分存储区的方式在整个仿真过程中始终不变；也可动态划分反射内存的存储区，即首先将仿真过程划分为不同的阶段，并根据每个仿真阶段的数据量、预设定的仿真流程和仿真参数定义仿真的数据量和数据结构，在不同仿真阶中存储区的结构和大小动态变化。

划分反射内存储区需要根据仿真所涉及的具体内容开展，其中静态划分反射内存存储区的方法便于编程实现，使得整个仿真过程中数据读写工作统一且简单易行，适用于中、小型仿真程序使用。动态划分反射内存存储区的方法在一定程度上增加了程序开发难度，但根据不同仿真阶段动态规划反射内存存储区的方法在很大程度上节约了存储空间，避免了不必要的内存开销，大大提高了仿真程序的执行效率，更加适用于数据量大、仿真实时要求高的大型仿真程序。

附图说明

图1基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法工作原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步描述。

图1基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法工作原理图。本发明基于分布式仿真平台实现，仿真平台的硬件结构可采用通用的星形、环形等结构组成，使用光纤将仿真平台中的反射内存卡连接成为反射内存网。

一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法，包括以下步骤：

组建由反射内存构成的反射内存网，配置分布式仿真平台上的各仿真节点和RTI所支撑的数据总线，仿真节点与反射内存一一对应；

定义仿真节点的数据结构，按照所定义的数据结构划分反射内存的存储区；

定义各个仿真节点的数据读写接口和消息响应接口；

某个仿真节点通过消息响应接口向数据总线发送消息响应，同时对其所对应的反射内存发送数据，其余仿真节点通过RTI获取数据总线上传输的消息响应，反射内存和仿真节点通过所接收的消息响应来判断数据传输的状态；

反射内存接收到存储数据的消息响应后通过数据读写接口获取对应仿真节点所发送的数据，并将数据存储至步骤2中所划分的反射内存的存储区中；

通过反射内存网映射单个反射内存中所存储的数据到其余反射内存中；

某个仿真节点通过消息响应接口向数据总线发送消息响应，同时对其所对应的反射内存发送数据，反射内存接收到数据读取消息时通过数据读写接口将存储区中的数据读取并发送至仿真节点；

仿真步阶向后推进，各仿真节点发送消息响应不断更新数据读写请求，仿真平台重复步在反射内存中数据的读写的过程，直到仿真结束。

上述消息响应分布式仿真方法中所定义的数据结构包括通用数据结构和扩展数据结构。

作为本发明的一种改进在上述消息响应分布式仿真方法中存储区按照静态方法划分，在整个仿真过程中存储区的大小和结构保持不变。

作为本发明的另一种改进在上述消息响应分布式仿真方法中存储区按照动态方法划分即将仿真过程划分为不同阶段，并根据每个仿真阶段的数据量、预设定的仿真流程和仿真参数定义不同的仿真数据量和数据结构，每个仿真阶段中存储区的大小和结构动态变化。

上述消息响应分布式仿真方法，所述定义数据结构时可按照仿真数据类别增加数据更新标志位，当执行反射内存写入数据操作时通过数据更新标志位判断该类数据是否需要更新，针对需要更新的数据对反射内存进行写入操作。

上述消息响应分布式仿真方法，对反射内存进行读取操作时根据数据更新标志位判读该类数据是否更新，针对需要更新的数据对反射内存进行读取操作。

在数据结构中增加数据更新标志位的方法，可以迅速索引所要读写的数据，无需操作没有任何变动的那部分数据，进一步提高了数据读写速度，提升了仿真效率。

综上所述，本发明公开了一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法，包括：组建反射内存网、配置分布式仿真平台和数据总线；定义仿真节点的数据结构和定义数据接口。仿真时各节点通过数据接口向数据总线和反射内存发送消息响应，反射内存和仿真节点通过消息响应来判断数据传输的状态并对反射内和仿真节点执行数据读写操作。本发明通过消息响应机制代替了使用反射内存卡过程中利用中断指令判断数据读写时机，而中断资源数量受限，频繁操作反射内存时需要等待中断资源造成信息阻塞的问题。提高了大数据传输时仿真的实时性，提高了仿真效率。本发明实现方便、通用性强，可有效应用在数字分布式仿真试验上，具有较好的应用前景。

以上，仅为本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围不仅限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的技术范围内，容易想到的变换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于反射内存网的消息响应分布式仿真方法，包括以下步骤：

步骤1，构建包括多个仿真节点、以及相对应的多个反射内存的分布式仿真平台：

步骤1.1，组建由反射内存构成的反射内存网，配置分布式仿真平台上的各仿真节点和RTI所支撑的数据总线，仿真节点与反射内存一一对应；

步骤1.2，定义仿真节点的数据结构，按照所定义的数据结构划分反射内存的存储区；

步骤1.3，定义各个仿真节点的数据读写接口和消息响应接口；

步骤2，仿真节点利用消息-响应的机制向反射内存存储数据：

步骤2.1，仿真节点通过消息响应接口向数据总线发送消息响应，同时对其所对应的反射内存发送数据，其余仿真节点通过RTI获取数据总线上传输的消息响应，反射内存和仿真节点通过所接收的消息响应来判断数据传输的状态；

步骤2.2，所对应的反射内存接收到存储数据的消息响应后通过数据读写接口获取仿真节点所发送的数据，并将数据存储至步骤1.2中所划分的反射内存的存储区中；

步骤2.3，通过反射内存网映射所对应的反射内存中所存储的数据到其余反射内存中；

步骤3，仿真节点利用消息-响应的机制从反射内存读取数据：

仿真节点通过消息响应接口向数据总线和它所对应的反射内存发送读取数据的消息响应，反射内存接收到数据读取消息时通过数据读写接口将存储区中的数据读取并发送至仿真节点。

2.根据权利要求1所述的消息响应分布式仿真方法，其特征在于：所述步骤1.2中的数据结构包括通用数据结构和扩展数据结构。

3.根据权利要求1所述的消息响应分布式仿真方法，其特征在于：所述步骤1.2中存储区按照静态方法划分，在整个仿真过程中存储区的大小和结构保持不变。

4.根据权利要求1所述的消息响应分布式仿真方法，其特征在于：所述步骤1.2中存储区按照动态方法划分，将仿真过程划分为不同阶段，并根据每个仿真阶段的数据量、预设定的仿真流程和仿真参数定义不同的仿真数据量和数据结构，动态改变每个仿真阶段中存储区的大小和结构。

5.根据权利要求1所述的消息响应分布式仿真方法，其特征在于：所述步骤1.2中定义数据结构时按照仿真数据类别增加数据更新标志位，当执行步骤2.2时通过所述数据更新标志位判断该类数据是否需要更新，根据需要更新的数据对反射内存进行存储操作。

6.根据权利要求5所述的消息响应分布式仿真方法，其特征在于：所述步骤3中根据所述数据更新标志位对反射内存进行读取操作。

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