CN113377493A - 一种容器云仿真系统及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种容器云仿真系统及其设计方法，所述设计方法包括：采用容器虚拟化技术并基于微服务架构，将仿真系统划分为多个仿真应用微服务，并将各仿真应用微服务制作成包含完整运行环境的容器镜像，各服务的容器镜像是云环境中部署和运行仿真系统的基本单元，通过服务间通信在逻辑上形成功能完整的仿真系统。本发明设计的容器云仿真系统部署简单、维护方便，并具有共享机制，且支持多用户场景。
Description
技术领域
本发明涉及计算机仿真技术技术领域，具体而言，涉及一种容器云仿真系统及其设计方法。
背景技术
目前，军事领域的主流仿真系统是在局域网环境中构建C/S模式的仿真验证环境，在军事仿真领域应用广泛的仿真系统如vsTasker、Stage、 VRForce、XSim等均采用这种模式，用户基于选用仿真系统的模型集成规范开发仿真模型，进行仿真推演，在一定程度上满足了用户的仿真试验需求，但面对需要多方参与联合研究的应用需求，传统的仿真模式存在以下问题：
(1)未建立仿真模型的共享机制。仿真模型通常由用户独立建设，从提出需求到开发完成需要较长周期，且开发完成后由用户部署到指定目录由仿真系统加载运行，仿真系统未对仿真模型进行有效管理，仿真模型的使用仅限于某套仿真系统。
(2)不支持多用户场景。通常运行一套仿真系统仅能服务一个用户，即使针对仿真系统进行多用户改造，也需要为每个用户部署一套仿真的客户端软件。
(3)系统部署运维难度大。用户既是仿真系统的使用主体，也是仿真系统的运维主体，用户除了关注业务问题外，需要消耗大量精力在仿真系统运维上，例如，仿真系统的安装环境和开发环境存在细微差别，就很有可能导致仿真系统无法运行，用户难以在新的硬件环境中迁移部署仿真系统。
发明内容
本发明旨在提供一种容器云仿真系统及其设计方法，以解决上述传统的仿真模式存在的问题。
本发明提供的一种容器云仿真系统设计方法，所述设计方法包括：采用容器虚拟化技术并基于微服务架构，将仿真系统划分为多个仿真应用微服务，并将各仿真应用微服务制作成包含完整运行环境的容器镜像，各服务的容器镜像是云环境中部署和运行仿真系统的基本单元，通过服务间通信在逻辑上形成功能完整的仿真系统。
进一步的，所述设计方法包括：
(1)仿真系统功能逻辑架构设计；
(2)仿真系统微服务设计；
(3)容器云环境体系架构设计；
(4)仿真系统执行流程设计。
进一步的，所述仿真系统功能逻辑架构设计的方法包括：运用流程设计和功能实现设计；
所述运用流程设计包括：将仿真系统运用流程划分为模型维护、想定生成、仿真推演和监视控制四个阶段；在模型维护阶段用户进行模型资源的注册、兵力的装配，为用户编辑仿真想定提供兵力信息支撑；在想定生成阶段进行仿真想定或实验方案编辑，形成可驱动仿真推演的仿真脚本；在仿真推演阶段基于仿真想定或实验方案加载相应的仿真模型，对模型进行计算调度，生成模型的实时状态；在监视控制阶段接收模型的实时状态，通过转化和处理生成态势数据，驱动态势显示更新；
所述功能实现设计包括：将仿真系统划分为人机交互和逻辑处理两个部分；人机交互用于提供用户对仿真系统管控的各种用户界面；逻辑处理用于提供基础业务处理能力。
进一步的，所述仿真系统微服务设计的方法包括：采用前后端分离、相似功能合并的原则进行微服务设计，从仿真系统功能逻辑架构向微服务组成映射；并将人机交互视为仿真前端，逻辑处理视为仿真后台；仿真前端和仿真后台的访问采用B/S模式，微服务间通信采用支持http协议的 RESTful框架，保证与B/S模式的通信方式兼容，并且各服务间的数据交互接口一致。
进一步的，所述从仿真系统功能逻辑架构向微服务组成映射的映射关系如下：
进一步的，所述容器云环境体系架构设计的方法包括：将容器云环境体系结构划分为资源层、基础服务层、应用服务层和应用层四个层级；资源层包括计算资源、存储资源、网络资源和数据资源，用于对云环境中可以调度管理的各种资源的逻辑抽象；基础服务层包括用户管理服务、鉴权服务、通信服务和数据管理服务，用于面向底层实现细节为应用服务层提供基础的功能接口；应用服务层包括应用管理服务和仿真应用服务，应用管理服务负责对用户提供仿真应用的自动化动态部署和管理能力，仿真应用服务就是容器云仿真系统的各项微服务；应用层为面向用户的人机交互接口，包括登录门户和各个仿真页面，用户通过登录门户进入主页，获得对各个仿真页面的访问入口。
进一步的，所述仿真系统执行流程设计的方法包括：想定编辑流程设计和仿真运行流程设计；
所述想定编辑流程设计包括：用户在仿真前端通过界面操作，向场景设计服务下发指令，场景设计服务向模型管理服务请求兵力信息后，结合用户操作生成仿真想定，对生成的仿真想定和场景设计服务进行统一的管理；
所述仿真运行流程设计包括：用户通过仿真前端下发仿真运行命令后，任务推演服务完成推演任务的创建，并向场景设计服务请求对应的仿真想定，收到场景设计反馈的仿真想定后进行仿真任务的初始化，然后向模型调度服务和态势生成服务分发仿真想定；模型调度服务基于仿真想定进行模型加载，态势生成服务基于仿真想定进行初始化，并将初始化成功的状态反馈至任务推演服务；初始化完成后，任务推演服务周期性地向模型调度服务发送节拍驱动，模型调度服务进行节拍计算，向外报送模型的实时状态信息；态势生成服务基于模型的实时状态生成态势数据，刷新仿真前端的态势显示。
本发明还提供一种容器云仿真系统，所述容器云仿真系统为采用如上述的容器云仿真系统设计方法设计而成。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、用户可通过网页直接访问仿真服务，容器云环境可根据用户请求，自动创建管理仿真系统，用户无需关心仿真系统运行维护的细节，只需关注仿真业务。
2、支持多个用户同时运行仿真，在用户的视角来看，是独占了一套仿真资源。
3、仿真应用升级维护方便，可对局部的服务镜像进行更新，应用升级无需暂停用户对仿真系统的使用，便于仿真系统的持续更新，持续集成。
4、构建了仿真模型共享机制，用户可通过对统一的模型管理服务访问，获取需要的仿真模型，在网络保证的情况下可跨区域访问仿真模型和仿真应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的容器云仿真系统设计方法的原理图。
图2为本发明实施例设计的仿真系统功能逻辑架构图。
图3为本发明实施例设计的容器云环境体系架构图。
图4为本发明实施例设计的仿真系统运行流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
实施例
本实施例提出一种容器云仿真系统设计方法，所述设计方法包括：采用容器虚拟化技术并基于微服务架构，将仿真系统划分为多个仿真应用微服务，并将各仿真应用微服务制作成包含完整运行环境的容器镜像，各服务的容器镜像是云环境中部署和运行仿真系统的基本单元，通过服务间通信在逻辑上形成功能完整的仿真系统。
如图1所示，所述设计方法包括以下四个部分：
(1)仿真系统功能逻辑架构设计；
(2)仿真系统微服务设计；
(3)容器云环境体系架构设计；
(4)仿真系统执行流程设计。
具体地：
(1)仿真系统功能逻辑架构设计
如图2所示，所述仿真系统功能逻辑架构设计的方法包括：运用流程设计和功能实现设计；
所述运用流程设计包括：将仿真系统运用流程划分为模型维护、想定生成、仿真推演和监视控制四个阶段；在模型维护阶段用户进行模型资源的注册、兵力的装配，为用户编辑仿真想定提供兵力信息支撑；在想定生成阶段进行仿真想定或实验方案编辑，形成可驱动仿真推演的仿真脚本；在仿真推演阶段基于仿真想定或实验方案加载相应的仿真模型，对模型进行计算调度，生成模型的实时状态；在监视控制阶段接收模型的实时状态，通过转化和处理生成态势数据，驱动态势显示更新；
所述功能实现设计包括：将仿真系统划分为人机交互和逻辑处理两个部分；人机交互用于提供用户对仿真系统管控的各种用户界面；逻辑处理用于提供基础业务处理能力。
(2)仿真系统微服务设计；
微服务架构的应用是分布式应用，各微服务独立运行在不同的进程中，需要有进程间通信机制来支撑服务之间的交互，随着微服务数量增加，应用系统的管理复杂性也将增加，服务的多实例部署时，还需要额外的服务发现机制，使服务调用端可以获取正确的服务地址，所以微服务的划分不是越多越好、越细越好，而是需结合仿真系统的应用需求，合理划分微服务数量。
本实施例中所述仿真系统微服务设计的方法包括：采用前后端分离、相似功能合并的原则进行微服务设计，从仿真系统功能逻辑架构向微服务组成映射；并将人机交互视为仿真前端，逻辑处理视为仿真后台；仿真前端和仿真后台的访问采用B/S模式，微服务间通信采用支持http协议的 RESTful框架，保证与B/S模式的通信方式兼容，并且各服务间的数据交互接口一致。在技术实现上可以选择最适合的开发语言、开发环境等。
所述从仿真系统功能逻辑架构向微服务组成映射的映射关系如表1所示。
表1：
(3)容器云环境体系架构设计；
仿真系统在设计开发完成后，需要在容器云环境中部署运行，为保证仿真系统仿真应用服务在云环境中稳定运行、用户一致访问，还需构建相应的配套服务，设计容器云环境的体系结构。
本实施例中，如图3所示，所述容器云环境体系架构设计的方法包括：将容器云环境体系结构划分为资源层、基础服务层、应用服务层和应用层四个层级；资源层包括计算资源、存储资源、网络资源和数据资源，用于对云环境中可以调度管理的各种资源的逻辑抽象；基础服务层包括用户管理服务、鉴权服务、通信服务和数据管理服务，用于面向底层实现细节为应用服务层提供基础的功能接口；应用服务层包括应用管理服务和仿真应用服务，应用管理服务负责对用户提供仿真应用的自动化动态部署和管理能力，仿真应用服务就是容器云仿真系统的各项微服务；应用层为面向用户的人机交互接口，包括登录门户和各个仿真页面，用户通过登录门户进入主页，获得对各个仿真页面的访问入口。
(4)仿真系统执行流程设计
如图4所示，所述仿真系统执行流程设计的方法包括：想定编辑流程设计和仿真运行流程设计；
所述想定编辑流程设计包括：用户在仿真前端通过界面操作，向场景设计服务下发指令，场景设计服务向模型管理服务请求兵力信息后，结合用户操作生成仿真想定，对生成的仿真想定和场景设计服务进行统一的管理；
所述仿真运行流程设计包括：用户通过仿真前端下发仿真运行命令后，任务推演服务完成推演任务的创建，并向场景设计服务请求对应的仿真想定，收到场景设计反馈的仿真想定后进行仿真任务的初始化，然后向模型调度服务和态势生成服务分发仿真想定；模型调度服务基于仿真想定进行模型加载，态势生成服务基于仿真想定进行初始化，并将初始化成功的状态反馈至任务推演服务；初始化完成后，任务推演服务周期性地向模型调度服务发送节拍驱动，模型调度服务进行节拍计算，向外报送模型的实时状态信息；态势生成服务基于模型的实时状态生成态势数据，刷新仿真前端的态势显示。
基于上述的设计方法，本实施例设计了一种容器云仿真系统，即所述容器云仿真系统为采用如尚述的容器云仿真系统设计方法设计而成。
通过上述内容可知，本发明具有如下有益效果：
1、用户可通过网页直接访问仿真服务，容器云环境可根据用户请求，自动创建管理仿真系统，用户无需关心仿真系统运行维护的细节，只需关注仿真业务。
2、支持多个用户同时运行仿真，在用户的视角来看，是独占了一套仿真资源。
3、仿真应用升级维护方便，可对局部的服务镜像进行更新，应用升级无需暂停用户对仿真系统的使用，便于仿真系统的持续更新，持续集成。
4、构建了仿真模型共享机制，用户可通过对统一的模型管理服务访问，获取需要的仿真模型，在网络保证的情况下可跨区域访问仿真模型和仿真应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种容器云仿真系统设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：采用容器虚拟化技术并基于微服务架构，将仿真系统划分为多个仿真应用微服务，并将各仿真应用微服务制作成包含完整运行环境的容器镜像，各服务的容器镜像是云环境中部署和运行仿真系统的基本单元，通过服务间通信在逻辑上形成功能完整的仿真系统。
2.根据权利要求1所述的容器云仿真系统设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
(1)仿真系统功能逻辑架构设计；
(2)仿真系统微服务设计；
(3)容器云环境体系架构设计；
(4)仿真系统执行流程设计。
3.根据权利要求2所述的容器云仿真系统设计方法，其特征在于，所述仿真系统功能逻辑架构设计的方法包括：运用流程设计和功能实现设计；
所述运用流程设计包括：将仿真系统运用流程划分为模型维护、想定生成、仿真推演和监视控制四个阶段；在模型维护阶段用户进行模型资源的注册、兵力的装配，为用户编辑仿真想定提供兵力信息支撑；在想定生成阶段进行仿真想定或实验方案编辑，形成可驱动仿真推演的仿真脚本；在仿真推演阶段基于仿真想定或实验方案加载相应的仿真模型，对模型进行计算调度，生成模型的实时状态；在监视控制阶段接收模型的实时状态，通过转化和处理生成态势数据，驱动态势显示更新；
所述功能实现设计包括：将仿真系统划分为人机交互和逻辑处理两个部分；人机交互用于提供用户对仿真系统管控的各种用户界面；逻辑处理用于提供基础业务处理能力。
4.根据权利要求3所述的容器云仿真系统设计方法，其特征在于，所述仿真系统微服务设计的方法包括：采用前后端分离、相似功能合并的原则进行微服务设计，从仿真系统功能逻辑架构向微服务组成映射；并将人机交互视为仿真前端，逻辑处理视为仿真后台；仿真前端和仿真后台的访问采用B/S模式，微服务间通信采用支持http协议的RESTful框架，保证与B/S模式的通信方式兼容，并且各服务间的数据交互接口一致。
5.根据权利要求4所述的容器云仿真系统设计方法，其特征在于，所述从仿真系统功能逻辑架构向微服务组成映射的映射关系如下：
6.根据权利要求4或5所述的容器云仿真系统设计方法，其特征在于，所述容器云环境体系架构设计的方法包括：将容器云环境体系结构划分为资源层、基础服务层、应用服务层和应用层四个层级；资源层包括计算资源、存储资源、网络资源和数据资源，用于对云环境中可以调度管理的各种资源的逻辑抽象；基础服务层包括用户管理服务、鉴权服务、通信服务和数据管理服务，用于面向底层实现细节为应用服务层提供基础的功能接口；应用服务层包括应用管理服务和仿真应用服务，应用管理服务负责对用户提供仿真应用的自动化动态部署和管理能力，仿真应用服务就是容器云仿真系统的各项微服务；应用层为面向用户的人机交互接口，包括登录门户和各个仿真页面，用户通过登录门户进入主页，获得对各个仿真页面的访问入口。
7.根据权利要求6所述的容器云仿真系统设计方法，其特征在于，所述仿真系统执行流程设计的方法包括：想定编辑流程设计和仿真运行流程设计；
所述想定编辑流程设计包括：用户在仿真前端通过界面操作，向场景设计服务下发指令，场景设计服务向模型管理服务请求兵力信息后，结合用户操作生成仿真想定，对生成的仿真想定和场景设计服务进行统一的管理；
所述仿真运行流程设计包括：用户通过仿真前端下发仿真运行命令后，任务推演服务完成推演任务的创建，并向场景设计服务请求对应的仿真想定，收到场景设计反馈的仿真想定后进行仿真任务的初始化，然后向模型调度服务和态势生成服务分发仿真想定；模型调度服务基于仿真想定进行模型加载，态势生成服务基于仿真想定进行初始化，并将初始化成功的状态反馈至任务推演服务；初始化完成后，任务推演服务周期性地向模型调度服务发送节拍驱动，模型调度服务进行节拍计算，向外报送模型的实时状态信息；态势生成服务基于模型的实时状态生成态势数据，刷新仿真前端的态势显示。
8.一种容器云仿真系统，其特征在于，所述容器云仿真系统为采用如权利要求1-7任一项所述的容器云仿真系统设计方法设计而成。
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Application publication date: 20210910 |