CN112887253B - 一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，包括：初始化各个节点的消息状态和待处理消息序列，根据消息间的依赖关系构建有向无环图；消息到达节点，查看消息在有向无环图的入度是否为0，消息中的事件被节点处理；重新生成新的有向无环图，将有向无环图中的消息和所有以它为起点的弧删除；查询待处理消息队列在新的有向无环图中的入度是否为0，若均不满足入度为0，等待消息到达节点，反之，继续执行以下步骤；将消息从待处理消息队列中抛出。本发明使接收节点即使事件间发生因果时序颠倒或者丢包的情况，也能够维护正常的因果事件顺序，并保证虚拟试验的正确性。

Description

一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法

技术领域

本发明属于联合试验技术领域，更具体的说是涉及一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法。

背景技术

联合试验系统是一个典型的地理位置分散的分布式系统。系统中的各类LVC资源(虚拟资源、构造资源和真是资源)运行分布在不同位置的各个节点上，完成不同类型、不同地理位置的设备/系统互联互通以及试验资源的互用和试验数据的共享。

在现实环境中，原因事件总是先于结果事件之前，也就是原因事件不产生，结果事件是不可能发生的，所以在现实世界中，事件之间的时序关系是不会存在因果倒置的情况发生的。而在联合试验系统中，由于节点之间的网络传输延迟，结果事件可能先于原因事件到达节点，导致出现事件顺序混乱或因果倒置。

针对解决分布式系统中事件一致性的方法较少，现有的方法大多采用时间前瞻量的方式来进行试验过程中事件的时间同步，即时间发布节点提前预知事件的发生并发布事件，在发布事件中加入事件发生的准确时刻，只要前瞻量设计合适，事件总是在其应发生的时间内发生，有效的避免了由于网络传输延迟所造成的的事件顺序错乱。但是对于各个节点的信息从发生到产生结果所需要的时间不同，前瞻量也不可能相同，所以对联合试验系统设计时，前瞻量的设定是根据作战经验得出的，不能过大也不能过小，过大会增加系统开销，同时会影响事件处理的时间裕度，过小，事件可能无法及时响应。

因此，如何提供能够适用范围广、系统开销较小并能够解决联合试验系统事件因果时序一致性的控制方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明在联合试验系统中，针对网络传输延迟或者丢包的问题，克服了现有技术的不足，提出了一种在结果消息事件先于原因消息事件到达接收节点的情况下，仍然能够维护好接收节点的消息事件的因果时序一致性的控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，包括如下步骤：

步骤一：初始化各个节点的消息状态A(x[i])和待处理消息序列W，队列中存放的是消息已到达但不满足处理条件的事件消息，根据消息间的依赖关系构建有向无环图T，监测消息到达节点S；

步骤二：消息x[i]到达节点S，查看消息x[i]在有向无环图T的入度是否为0，即判断p[i]＝0是否成立，若消息x[i]的入度不满足p[i]＝0；将消息x[i]放入待处理消息队列，并将消息状态A(x[i])置为2，并继续监测消息，反之，继续执行以下步骤；

步骤三：消息x[i]中的事件被节点S处理，并将消息x[i]的消息状态置为1；

步骤四：重新生成新的有向无环图T'，消息x[i]已经被处理，结果消息到达时不需要对其进行分析，将有向无环图中的消息x[i]和所有以它为起点的弧删除；

步骤五：查询待处理消息队列W在新的有向无环图T'中的入度是否为0，即判断p[i]＝0是否成立；若消息队列W中消息的入度均不满足p[i]＝0，等待消息到达节点S，反之，继续执行以下步骤；

步骤六：将消息从待处理消息队列W中抛出，并跳回步骤三；

步骤七，等待联合试验执行结束。

优选的，步骤一中消息的有向无环图由顶点和弧组成的；顶点代表节点所接收的消息事件；弧代表消息之间的因果依赖关系，利用有向图建立的拓扑排序思想来对事件进行优先级处理。

优选的，步骤一种的事件是指联合试验系统中节点所接受到的消息事件类型，x[i]消息格式为{t_i,id,e}，其中t_i为消息的时间戳，id为消息的目标编号，e为消息事件。

优选的，步骤一中消息间的依赖关系指对于系统中消息事件集合u，x，y是u的子集，若消息事件x处理后，y消息事件才能被处理，称为消息依赖于消息x，记作y←x；x[0]、x[1]…x[i]、y均是u的子集，若消息事件x[0]、x[1]…x[i]消息都处理结束后，y消息事件才能处理，称为消息y依赖于消息x[0]、x[1]…x[i]，记作y←{x[0]、x[1]...x[i]}。

优选的，步骤一中消息的顶点状态总共有三种表示状态，分别为消息未到达、消息已处理与消息未处理状态，即

优选的，步骤二中消息有向无环图T中消息的入度p[i]是用来判断该消息是否应该被处理，如果该消息在有向无环图中的入度p[i]为零，表明此时该消息的原因消息事件都已经处理完或者没有原因消息，消息能被立即处理；反之，消息前面有其他原因消息未到达或未处理。

优选的，待处理消息序列W是当原因消息未全部处理时，结果消息到达时，不能立即处理该结果消息，此时将该消息存入待处理消息队列，直到该结果消息的全部原因消息到达并处理后，才会将该消息抛出并执行该消息事件。

优选的，步骤四中重新构建新的有向无环图T'包括删除原有向无环图中的消息和该消息与其他消息的依赖关系；当处理其他消息时，将不会受该消息的约束。

本发明的有益效果在于：

本发明能够应用于联合试验作战系统中，能够解决在联合试验系统中由于网络传输延迟所造成的的时间顺序错乱或者因果时序倒置的问题，与采用时间前瞻量的方法相比，采用本发明方法使得联合试验系统开销会小，同时也不需要根据经验来对前瞻量进行设定，只需要将消息事件发生的顺序进行有向无环图描述即可，使接收节点即使事件间发生因果时序颠倒或者丢包的情况，也能够维护正常的因果事件顺序，并保证虚拟试验的正确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的方法流程图。

图2附图为本发明在联合试验系统中接收节点的消息的有向无环图。

图3附图为本发明在联合试验系统中的效果分析图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1-2，本发明提供了一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，包括如下步骤：

步骤一：初始化各个节点的消息状态A(x[i])和待处理消息序列W，队列中存放的是消息已到达但不满足处理条件的事件消息，根据消息间的依赖关系构建有向无环图T，监测消息到达节点S；

步骤二：消息x[i]到达节点S，查看消息x[i]在有向无环图T的入度是否为0，即判断p[i]＝0是否成立，若消息x[i]的入度不满足p[i]＝0；将消息x[i]放入待处理消息队列，并将消息状态A(x[i])置为2，并继续监测消息，反之，继续执行以下步骤；

步骤三：消息x[i]中的事件被节点S处理，并将消息x[i]的消息状态置为1；

步骤四：重新生成新的有向无环图T'，消息x[i]已经被处理，结果消息到达时不需要对其进行分析，将有向无环图中的消息x[i]和所有以它为起点的弧删除；

步骤五：查询待处理消息队列W在新的有向无环图T'中的入度是否为0，即判断p[i]＝0是否成立；若消息队列W中消息的入度均不满足p[i]＝0，等待消息到达节点S，反之，继续执行以下步骤；

步骤六：将消息从待处理消息队列W中抛出，并跳回步骤三；

步骤七，等待联合试验执行结束。

本实施例中，步骤一中消息的有向无环图由顶点和弧组成的；顶点代表节点所接收的消息事件；弧代表消息之间的因果依赖关系，利用有向图建立的拓扑排序思想来对事件进行优先级处理。

本实施例中，步骤一种的事件是指联合试验系统中节点所接受到的消息事件类型，x[i]消息格式为{t_i,id,e}，其中t_i为消息的时间戳，id为消息的目标编号，e为消息事件，,如导弹爆炸消息事件、飞机损毁消息事件、鱼雷发射消息事件等等。

图2是为了实现本发明技术，在联合试验系统中接收节点S根据消息及消息间的依赖关系所构建的消息有向无环图T。其中A、B、C、D、E、F、G为接收节点能接收到的消息，消息格式为{t_i,id,e}，箭头代表消息间的依赖关系。

本实施例中，步骤一中消息间的依赖关系指对于系统中消息事件集合u，x，y是u的子集，若消息事件x处理后，y消息事件才能被处理，称为消息依赖于消息x，记作y←x；x[0]、x[1]…x[i]、y均是u的子集，若消息事件x[0]、x[1]…x[i]消息都处理结束后，y消息事件才能处理，称为消息y依赖于消息x[0]、x[1]…x[i]，记作y←{x[0]、x[1]...x[i]}。

本实施例中，步骤一中消息的顶点状态总共有三种表示状态，分别为消息未到达、消息已处理与消息未处理状态，即

本实施例中，步骤二中消息有向无环图T中消息的入度p[i]是用来判断该消息是否应该被处理，如果该消息在有向无环图中的入度p[i]为零，表明此时该消息的原因消息事件都已经处理完或者没有原因消息，消息能被立即处理；反之，消息前面有其他原因消息未到达或未处理(此时存放在待处理消息队列中)。

本实施例中，待处理消息序列W是当原因消息未全部处理时，结果消息到达时，不能立即处理该结果消息，此时将该消息存入待处理消息队列，直到该结果消息的全部原因消息到达并处理后，才会将该消息抛出并执行该消息事件。

本实施例中，步骤四中重新构建新的有向无环图T'包括删除原有向无环图中的消息和该消息与其他消息的依赖关系；当处理其他消息时，将不会受该消息的约束。

本发明技术在联合试验系统中接收节点处理消息事件的具体实施过程如下：

步骤1：试验开始前，根据消息节点及消息间的依赖关系构建消息有向图T；

步骤2：对接收节点S的消息状态进行初始化，并清空消息缓存队列W；

步骤3：消息x[i]到达，则需要判断x[i]的原因消息事件是否处理，即判断x[i]在消息有向图T中的入度p[i]是否为0，如果不满足，转步骤3；反之，跳转步骤4；

步骤4：将消息x[i]放入待处理消息队列，并将消息状态置为待处理状态，等待其他消息到达接收节点，若到达，执行步骤2；

步骤5：若消息x[i]的原因消息事件都已经处理，则处理该消息事件并将消息状态置为已处理消息状态；

步骤6：构建新的消息有向无环图T'，即删除该消息x[i]及消息依赖关系，确保处理结果消息的时候，x[i]不会作为约束项；

步骤7：查询待处理消息队列W是否为空，若为空，等待其他消息到达S；

步骤8：若待处理消息序列W不为空时，依次查询队列W中消息的原因消息是否已经处理完，即判断消息x[j]在新的有向无环图T'中的入度p[j]是否为零，若p[j]不为零，等待该消息的原因消息到达S；

步骤9：若待处理消息队列W中存在消息x[j]的入度为零，将x[j]从W抛出，形成新的待处理消息队列W'，并跳回步骤5。

在消息发送时，接收节点先根据消息间的依赖关系构建有向无环图，使接收节点出现结果消息先于原因消息到达节点，通过将消息存入已到达但是待处理消息序列，该消息事件能够被处理的条件是已传到的全部原因消息事件必须在它之前按照因果先后关系处理完后，因此每次处理一个事件后，重新生成新的有向无环图，并查询待处理消息序列中每个消息的原因消息是否全部处理完，这样能够在满足处理完原因消息事件的条件下，逐个完成各个消息事件，从而确保结果消息事件能够在条件满足后得到正确执行，维护了因果一致性。一旦在联合试验中出现结果消息先于原因消息到达接收节点，采用本发明技术来解决，可有效的解决在联合试验系统中出现因果倒置现象的发生，同时也可有效的降低传输和计算开销。

图3是在联合试验系统中，若消息到达节点S的顺序为A、C、E、F、B、D，根据本发明技术实施步骤所达到的效果图。当每一个消息消息达到接受节点时，首先依据新的有向无环图来对其进行分析，其次查看待处理消息队列是否存在该消息的依赖消息并对其进行分析。

当消息A到达消息节点S时，根据消息有向无环图，处理消息A事件并将消息有向图中消息A与依赖关系(A→C、A→D)删除，此时查询待处理消息队列为空；

消息C到达消息节点S时，根据新的消息有向无环图，处理消息C事件并将消息有向图中消息C与依赖关系(C→F)删除，此时查询待处理消息队列为空；

消息E到达消息节点S时，根据新的有向无环图，将消息E放入待处理消息队列中并将消息状态置为2；

消息F到达消息节点S时，根据新的有向无环图，将消息F放入待处理消息队列中并将消息状态置为2；

消息B到达消息节点S时，根据新的有向无环图，处理消息B事件并将消息有向图消息B的依赖关系(B→D、B→E)，此时查询待处理消息队列中消息E、F在新的有向无环图的入度，消息E在有向无环图的入度为0，将该消息E从待处理消息队列抛出，处理消息E事件并将消息有向图中消息E与依赖关系(E→G)删除，继续查询待处理消息队列中消息F在新的有向无环图的入度，继续等其他消息到达；

消息G到达消息节点S时，根据新的有向无环图，处理消息G事件并将消息有向无环图中消息G删除，此时查询待处理消息队列中消息F在新的有向无环图的的入度，继续等其他消息到达；

消息D到达消息节点S时，根据新的有向无环图，处理消息G事件并将消息有向无环图中消息D与依赖关系(D→F)删除，此时查询待处理消息队列中消息F在新的有向无环图的入度，消息F在有向无环图的入度为0，将该消息F从待处理消息队列抛出，处理消息F事件并将消息有向图中消息F删除，此时待处理消息队列为空，试验结束。

本发明能够应用于联合试验作战系统中，能够解决在联合试验系统中由于网络传输延迟所造成的的时间顺序错乱或者因果时序倒置的问题，与采用时间前瞻量的方法相比，采用本发明方法使得联合试验系统开销会小，同时也不需要根据经验来对前瞻量进行设定，只需要将消息事件发生的顺序进行有向无环图描述即可，使接收节点即使事件间发生因果时序颠倒或者丢包的情况，也能够维护正常的因果事件顺序，并保证虚拟试验的正确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：初始化各个节点的消息状态A(x[i])和待处理消息序列W，队列中存放的是消息已到达但不满足处理条件的事件消息，根据消息间的依赖关系构建有向无环图T，监测消息到达节点S；

步骤二：消息x[i]到达节点S，查看消息x[i]在有向无环图T的入度是否为0，即判断p[i]＝0是否成立，若消息x[i]的入度不满足p[i]＝0；将消息x[i]放入待处理消息队列，并将消息状态A(x[i])置为2，并继续监测消息，反之，继续执行以下步骤；

步骤三：消息x[i]中的事件被节点S处理，并将消息x[i]的消息状态置为1；

步骤四：重新生成新的有向无环图T'，消息x[i]已经被处理，结果消息到达时不需要对其进行分析，将有向无环图中的消息x[i]和所有以它为起点的弧删除；

步骤五：查询待处理消息队列W在新的有向无环图T'中的入度是否为0，即判断p[i]＝0是否成立；若消息队列W中消息的入度均不满足p[i]＝0，等待消息到达节点S，反之，继续执行以下步骤；

步骤六：将消息从待处理消息队列W中抛出，并跳回步骤三；

步骤七，等待联合试验执行结束。

2.根据权利要求1所述的一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，步骤一中消息的有向无环图由顶点和弧组成的；顶点代表节点所接收的消息事件；弧代表消息之间的因果依赖关系，利用有向图建立的拓扑排序思想来对事件进行优先级处理。

3.根据权利要求1所述的一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，步骤一种的事件是指联合试验系统中节点所接受到的消息事件类型，x[i]消息格式为{t_i,id,e}，其中t_i为消息的时间戳，id为消息的目标编号，e为消息事件。

4.根据权利要求1所述的一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，步骤一中消息间的依赖关系指对于系统中消息事件集合u，x，y是u的子集，若消息事件x处理后，y消息事件才能被处理，称为消息依赖于消息x，记作y←x；x[0]、x[1]…x[i]、y均是u的子集，若消息事件x[0]、x[1]…x[i]消息都处理结束后，y消息事件才能处理，称为消息y依赖于消息x[0]、x[1]…x[i]，记作y←{x[0]、x[1]...x[i]}。

5.根据权利要求2所述的一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，步骤一中消息的顶点状态总共有三种表示状态，分别为消息未到达、消息已处理与消息未处理状态，即

6.根据权利要求1所述的一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，步骤二中消息有向无环图T中消息的入度p[i]是用来判断该消息是否应该被处理，如果该消息在有向无环图中的入度p[i]为零，表明此时该消息的原因消息事件都已经处理完或者没有原因消息，消息能被立即处理；反之，消息前面有其他原因消息未到达或未处理。

7.根据权利要求1所述的一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，待处理消息序列W是当原因消息未全部处理时，结果消息到达时，不能立即处理该结果消息，此时将该消息存入待处理消息队列，直到该结果消息的全部原因消息到达并处理后，才会将该消息抛出并执行该消息事件。

8.根据权利要求1所述的一种联合试验系统中事件因果时序一致性控制方法，其特征在于，步骤四中重新构建新的有向无环图T'包括删除原有向无环图中的消息和该消息与其他消息的依赖关系；当处理其他消息时，将不会受该消息的约束。

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