CN114510344A - 基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统 - Google Patents
基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114510344A CN114510344A CN202111613465.0A CN202111613465A CN114510344A CN 114510344 A CN114510344 A CN 114510344A CN 202111613465 A CN202111613465 A CN 202111613465A CN 114510344 A CN114510344 A CN 114510344A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- management
- module
- data
- service
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 104
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 152
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 33
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 6
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 4
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 4
- 238000013439 planning Methods 0.000 claims description 4
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 238000013475 authorization Methods 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
- G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
- G06F9/46—Multiprogramming arrangements
- G06F9/50—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU]
- G06F9/5005—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request
- G06F9/5027—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request the resource being a machine, e.g. CPUs, Servers, Terminals
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
- G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
- G06F9/44—Arrangements for executing specific programs
- G06F9/455—Emulation; Interpretation; Software simulation, e.g. virtualisation or emulation of application or operating system execution engines
- G06F9/45533—Hypervisors; Virtual machine monitors
- G06F9/45558—Hypervisor-specific management and integration aspects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Stored Programmes (AREA)
Abstract
本发明提出一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，实现对通信、存储、计算、载荷等资源的控制管理。包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控；所述载荷控制模块负责实现载荷软硬件遥测量采集、遥控指令接收处理、卫星资源状态管理、系统硬件工作状态切换控制、系统固件修复和重构；所述数据资源管理模块负责根据业务需求和运行状态对处理产品数据、基础支撑数据进行组织管理，提供访问和传输服务，并进行自动化的数据生命周期管理。
Description
技术领域
本发明属于天基边缘智能计算与网络化应用服务技术领域，涉及一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统。
背景技术
近年来，天基数据在轨处理与天基网络化应用服务技术得到了众多研究者的密切关注。天基边缘智能计算与网络化应用服务技术应运而生。天基智能处理，天基大数据与天基云服务是未来发展的趋势。
现有天基在轨数据处理系统能够在轨完成传感器数据的目标检测、识别、定位等快速数据处理，提取用户关心的信息，并通过星地通信链路向地面分发处理产品。这些系统通常针对特定数据处理任务进行定制化的软件设计与开发，处理系统在不同的天基节点之上且相互独立运行，系统间能够在地面运控下开展一定的指令交互与配合，实现一定程度上的协同与应用。然而随着卫星智能化水平越来越高，传统基于目标导向的集成开发模式已经难以适应天基边缘智能应用日益增长的需求。迫切需要一种新的应用集成与管控模式。
天基资源虚拟化管控系统是卫星提供网络化应用服务的“大脑”，它负责管理了卫星的通信、存储、计算、传感器等各类实体资源，调度系统观测、处理、规划、分发、融合，向用户提供各类应用服务。但是由于不同航天器的底层硬件设施差异极大，使用要求五花八门，这就造成了在轨应用服务系统“烟囱式”发展的效应，开发者耗费大量了精力于诸多重复性、兼容适配工作中，极大限制了系统的效能。
对于应用开发者需要关注的是资源应用的特性，而不需要关注资源底层运行控制操作的细节。为了屏蔽不同类型实体资源的差异性，提升系统间兼容性与安全性，需要对天基资源进行了标准化的封装，提供应用通用的服务接口，实现对资源的虚拟化管控。
发明内容
为了提升天基边缘智能计算与网络化应用服务系统的可扩展性、通用性和容错性，本发明提出一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，实现对通信、存储、计算、载荷等资源的控制管理，支持网络化在轨应用服务系统的开发、集成与动态扩展升级。
本发明通过以下技术方案实现。
一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；
所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控，实现用户需求接收、响应，作业任务发起与管理、定时任务管理以及系统运行与状态监测；
所述载荷控制模块负责实现载荷软硬件遥测量采集、遥控指令接收处理、卫星资源状态管理、系统硬件工作状态切换控制、系统固件修复和重构；
所述数据资源管理模块负责根据业务需求和运行状态对处理产品数据、基础支撑数据进行组织管理，提供访问和传输服务，并进行自动化的数据生命周期管理；
所述流程驱动模块负责异构计算资源的作业任务控制与流程调度；
所述星间通信管理模块负责分布式天基资源虚拟化管控系统之间应用消息模块到模块间通信的服务代理；
所述组件管理模块负责对系统内各模块进行注册、升级、部署、回滚、保护与修复；
所述计算服务模块负责对计算资源的运行监控、计算任务调度和组件更新维护功能。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统。针对航天器应用系统扩展性差与迭代速度慢的弊端，结合标准化、可靠性加固等需求，本发明以微服务的方式集成了系统各功能模块，实现了对卫星通信、存储、计算、传感器等资源的抽象、封装、管控，大大提升了应用扩展更新的效率，实现了星群资源的统一有效整合与资源的协同控制，有效支撑了在轨任务规划、在轨数据处理、在轨信息服务的天基边缘智能网络化应用服务。
附图说明
图1为本发明天基资源虚拟化管控系统结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中系统服务模块实现示意图；
图3为本发明具体实施方式中载荷控制模块实现示意图；
图4为本发明具体实施方式中数据资源管理模块实现示意图；
图5为本发明具体实施方式中流程驱动模块实现示意图；
图6为本发明具体实施方式中星间通信管理模块实现示意图；
图7为本发明具体实施方式中组件管理模块实现示意图；
图8为本发明具体实施方式中计算服务模块实现示意图；
图9为本发明具体实施方式中消息管家模块实现示意图；
图10为本发明具体实施方式中固件三模冗余自动恢复流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示，本实施方式中的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；
该系统还包括消息管家模块和固件三模冗余保护模块；
如图2所示，所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控，实现用户需求接收、响应，作业任务发起与管理、定时任务管理以及系统运行与状态监测。具体包括消息处理与管理单元、遥控指令处理单元、需求管理单元、状态采集单元、心跳监测单元、计算任务管理单元、定时任务管理单元；
所述消息处理与管理软件单元负责接收响应来自其它模块的系统运控请求，调用其他软件单元执行操作的触发者、管理者；同时负责整个系统日常维护和管理工作，包括软件日志维护、软件启动与退出时序控制、软件自检；
所述遥控指令处理单元负责接收、解析处理各类遥控指令；具体为：从所述消息处理与管理软件单元处接收遥控指令源码，按照指令格式要求进行解析处理，并验证所述指令格式参数的正确性，获取遥控指令类型，维护遥控指令计数，并根据遥控指令处理需求再分配至对应的模块或单元进行任务处理；
所述需求管理单元根据用户发送的需求请求消息或者自主生成需求，调配任务规划、处理流程生产以及用户需求的闭环反馈。本实施例中，所述需求管理单元对需求信息、需求相关联的任务信息、需求的推送状态采用数据库方式进行过程管理，当需求的用户登录到系统后，将检索用户相关需求，并自动触发需求状态的推送；
所述状态采集单元负责收集各模块的工作状态和工作参数，并按照指定格式进行序列化，定期发送给载荷控制模块更新到系统软件遥测量中；
所述心跳监测单元负责监测载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块是否正常工作；具体采用以下方式：所述心跳监测单元通过周期向上述各个模块发送同步消息，观察各模块是否及时回复消息来监测各模块是否正常工作，消息队列是否畅通；
所述计算任务管理单元负责管理计算各模块的开关机过程、数据处理任务、算法参数配置管理以及组件更新；所述数据处理任务包括单星处理、组件更新、多星融合处理；
所述定时任务管理单元负责执行维护定时任务；具体为：所述定时任务管理单元维护实时任务计划列表，每秒将检查所述列表中是否有任务到时需要执行，若有任务到预定时间符合执行条件，则触发定时任务同时删除任务计划列表中该条任务信息。本实施例中，每隔30秒将计划列表中任务更新到任务信息cache文件中；或者，在系统关机断电前将未执行的任务更新到任务信息cache文件中，等待下次开机时再次载入定时任务信息，继续定时任务。
如图3所示，所述载荷控制模块负责实现载荷软硬件遥测量采集、遥控指令接收处理、卫星资源状态管理、系统硬件工作状态切换控制、系统固件修复和重构；具体包括消息处理与总控制单元、星务CAN总线通信单元、遥控处理单元、硬件控制单元、遥测采集单元、卫星状态管理单元；
所述消息处理与总控制单元，负责接收处理来自其他模块的消息请求，并调用相应的单元完成任务的处理；所述消息请求包括开关机任务、资源状态查询请求、系统固件修复与重构。
所述星务CAN总线通信单元，负责与星务完成CAN总线消息的收发处理；具体方式为：所述星务CAN总线通信单元将指令、请求、遥测数据发送给星务计算机，同时接收所述星务计算机发来的CAN广播数据、CAN遥控指令，并进行缓存管理，等待相应的单元进行处理。
所述遥控处理单元负责解析CAN遥控指令，分类处理各类遥控指令，并将指令转发给系统服务模块。所述遥控指令为硬件控制指令时，采用先入先出方式，对于硬件控制的具体动作时序，则调用硬件控制类进行具体处理。
所述硬件控制单元负责系统模块不同工作状态之间的切换，保证系统处于可靠工作状态。具体为：所述硬件控制单元接收来自所述消息处理与总控制单元的开关机任务请求，然后根据硬件切换约束条件和硬件切换控制时序调用底层控制API切换系统到所需的硬件工作状态，同时监测各硬件模块上下电后遥测是否正常，系统是否正确切换到所需状态；当收到的开关机任务与当前状态冲突，则反馈任务失败。
所述遥测采集单元负责周期采集系统各个模块遥测量、软件遥测量，当模块遥测量出现异常或者采集异常时反馈给硬件控制单元进行故障处理，接收消息处理与总控制单元发送的传感器任务包，并对遥测量进行序列化打包处理。
所述卫星状态管理单元负责本星卫星广播数据的管理和星间状态同步，通过消息处理及主控制单元查询卫星实时状态和向数据处理模块的周期广播卫星姿轨状态数据。
该模块还包括恢复出厂设置单元，负责校验刷新系统出厂设置固件和计算模块系统固件重构，当收到消息处理及主控制单元的恢复出厂设置指令后，将系统固件恢复到出厂状态，当收到消息处理及主控制单元的计算模块系统固件重构指令后，将发起对计算模块系统固件的修复。
如图4所示，所述数据资源管理模块负责根据业务需求和运行状态对处理产品数据、基础支撑数据进行组织管理，提供访问和传输服务，并进行自动化的数据生命周期管理；具体实施时，还可以提供数据检索与访问服务如检索、下载、交互式访问等。具体包括消息处理单元、数据库访问引擎单元、产品管理单元、数据访问单元、数据生命周期管理单元；
所述消息处理单元负责初始化数据资源管理模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的消息请求；
所述数据库访问引擎单元负责提供多线程/进程并发支持的可靠数据库访问接口，通过对底层数据库访问操作进行高层次封装，加入共享进程锁机制，提供多线程多进程并发操作支持。进一步地，该单元对调用接口进行性能优化，能够批量化的数据插入、更新、删除操作，通过采用关写同步、非自动提交、准备、绑定、步进的方式，提高数据库写入速度，提升数据库访问效率。
所述产品管理单元负责对各类数据产品进行管理，包括数据产品入库、数据信息的星间同步、产品关注目标信息自动识别提取。具体为：所述产品管理单元接收计算服务模块的产品入库请求，对数据产品进行元信息格式解析、数据合并编目、关注目标列表价值排序、产品压缩打包，并将数据的产品号、成像时间、经纬度、传感器类型、云覆盖比例、下载次数关键索引信息提取出来录入产品数据库中，用于后续的查询检索。当产品入库后，则自动生成产品索引信息星间通信消息，发送给星间通信管理模块完成星间的信息同步，另一个卫星上的产品管理单元收到同步消息后也将完成数据产品信息的入库操作实现远程数据的管理，进一步地，提取出本次处理最优价值目标信息，发送给系统服务单元，实现星上数据处理结果引导后续任务。
所述数据访问单元负责提供面向用户终端的数据访问服务，具体包括数据产品基于时间、经纬度的复合条件的查询检索，数据产品下载与接力下载，数据产品订阅推送。进一步地，所述数据访问单元将统计用户的各类数据访问操作信息，如下载次数，浏览次数等，并将信息写入数据库中。
所述数据生命周期管理单元负责对存储的数据产品进行数据价值计算和数据产品清理。具体为：当所述数据生命周期管理单元收到用户数据清理指令时，依据当前存储数据库中的数据生成时间、访问下载次数计算数据的价值；计算出所有数据产品的数据价值后，按照价值打分从高到低进行排序，删去数据价值排序靠后的一半数据产品，并清除相应的数据库记录；数据清理后生成数据清理星间同步消息，发送给星间通信管理进行星间同步，当另一个卫星上的数据生命周期管理单元收到同步消息后也将同步完成数据库的清理。
进一步地，所述数据的价值是指：数据生产时间越近，数据价值越高，访问下载次数越多数据价值越高。
如图5所示，所述流程驱动模块负责异构计算资源的作业任务控制与流程调度；具体包括消息处理单元、流程管理单元、流程状态监控单元和订单分配单元；
所述消息处理单元负责初始化流程驱动模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的消息请求，并转交给对应的内部单元进行处理；所述消息请求具体包括流程订单消息、计算服务模块状态反馈消息、订单运行状态消息。
所述流程管理单元负责对流程订单的运行进行管理，当收到系统服务模块的任务订单后，对流程信息进行解析，将流程加入任务队列中，并将流程状态信息入库管理。
所述流程状态监控单元对执行中的流程进行状态监控，当发生流程状态变化时，通知所述流程管理单元将新的流程状态更新到流程信息数据库中；
所述订单分配单元负责根据流程优先级进行队列中流程的指派。
如图6所示，所述星间通信管理模块负责分布式天基资源虚拟化管控系统之间应用消息模块到模块间通信的服务代理，所述服务代理包括消息序列化与安全加密、星间路由维护、星间状态广播、星间状态同步、星间文件传输。具体包括消息管理单元、路由信息维护单元、安全认证单元和数据收发管理单元；
所述消息管理单元负责初始化星间通信管理模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的星间消息、文件传输请求，并将收到的消息和文件转换成内部通信协议发送给所需的微服务模块；
所述路由信息维护单元负责维护管理网络路由节点信息，查询通信链路状态和实现数据网络层协议组包解包，它对不同通信设备的链路层协议和网络层协议进行了接口封装，以适配所需的通信载荷需求。
所述安全认证单元负责验证访问数据的安全性，对数据进行加解密。本实施例中，采用基于cryptopp安全密码学库进行数据的安全加密，并支持明文传输和加密传输两种方式。
所述数据收发管理单元负责星间星地消息、文件传输应用层协议的收发处理，基于自定协议进行星间通信协议的编解码、星间消息广播、点对点通信和文件传输控制。
如图7所示，所述组件管理模块负责对系统内各模块进行注册、升级、部署、回滚、保护与修复；具体包括消息处理单元、组件更新控制单元和组件数据库管理单元；
所述消息处理单元负责初始化组件管理模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的消息，所述消息包括组件更新请求、组件更新状态反馈、流程模板更新反馈；
所述组件更新控制单元负责控制计算服务模块进行组件更新过程；所述组件更新过程包括更新包传输、更新包差分、组件编译、组件归档、组件回滚、组件上线。
所述组件数据库管理单元负责维护组件信息数据库，管理组件的版本、依赖信息，用于地面管理者掌握组件的状态与更新情况。
如图8所示，所述计算服务模块负责对计算资源的运行监控、计算任务调度和组件更新维护功能；具体包括消息处理单元、任务执行单元、组件更新单元、计算状态监控单元；
所述消息处理单元负责初始化计算服务模块的消息队列服务，负责接收处理来自其他模块的消息，包括订单任务指派，组件更新指令消息、任务状态监控消息；
所述任务执行单元负责接收调度流程驱动指派的流程订单，根据流程订单要求，解析出执行流程订单包含的任务信息；所述任务信息包括：调用的组件名、组件版本、组件输入输出要求、数据源要求、任务号、算法任务参数；
所述组件更新单元负责依据组件管理单元的控制请求完成组件的更新任务；所述更新任务包括程序差分、在轨编译、组件更新、组件上线、组件归档、组件回滚；
所述计算状态监控单元负责周期采集模块运行的工作参数，通过TCP套接字接口响应载荷控制模块的遥测采集请求，并将模块状态发送给载荷控制模块；所述工作参数包括温度、电流、电压、PCIE接口状态、软件执行状态。
如图9所示，所述消息管家模块用于航天器业务软件之间可靠的消息队列通信转发服务。本实施例中，所述消息管家模块能够支持业务软件模块动态的加入和退出消息队列，管家维护消息通信成员的列表，建立消息客户与工人之间的合同契约，实现业务软件之间的可靠消息通信。
所述消息管家模块工作流程如下：当新加入的业务软件启动消息队列服务后，在消息管家处注册申请一个客户资格，消息管家为客户雇佣一个工人并签订服务合同协议，业务软件将需要通信的消息交给工人来完成底层的消息通信；当消息通信出现故障或业务软件服务异常退出中止，消息管家将解除客户的通信授权，直到业务软件恢复正常后重新申请客户资格分配服务的工人。
如图10所示，所述固件三模冗余保护模块用于保护航天器业务软件存储在Flash、SSD存储器中的软件可执行程序、动态库、配置文件、数据库。
在具体实施时，所述Flash、SSD存储器在空间辐射环境中容易受到高能粒子影响，产生比特位翻转效应而造成这些软件关键固件的破坏。可能导致软件固件失效，严重者可能导致系统局部失效或者大范围失效。因此，为了防止单粒子翻转效应导致软件失效的问题，本实施例中采用针对单个固件文件的三模冗余固件校验修复方法，具体步骤为：
首先将软件可执行程序、动态库、配置文件、数据库在系统的不同存储区域中存储3份；在需要进行固件校验保护时，程序先分别计算三份固件文件的CRC32校验码；
若三份固件校验码均一致，则认为固件未产生单粒子翻转，无需进行修复，若有一份与其他不一致，则判断不一致的那个固件文件发生了单粒子翻转，将其替换为正确的固件；
若三份固件校验码都不一致，则单粒子翻转现象比较严重，可能是三份文件中多处发生了比特位翻转，则将三份固件文件读取出来，逐字节进行三取二判断。例如：对于每一位存储单元，都有0与1两种情况，假设第一份程序逻辑值为A，第二份为B，第三份为C，按照3取2投票规则，则最终这一位的投票结果为F＝(A&B)|(B&C)|(C&A)；对于固件文件的每个字节都采用这样的按位与、按位或计算的方法即可得到本字节的修复结果，将固件逐字节校验计算一遍即完成固件的修复。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (22)
1.一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；
所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控，实现用户需求接收、响应，作业任务发起与管理、定时任务管理以及系统运行与状态监测；
所述载荷控制模块负责实现载荷软硬件遥测量采集、遥控指令接收处理、卫星资源状态管理、系统硬件工作状态切换控制、系统固件修复和重构；
所述数据资源管理模块负责根据业务需求和运行状态对处理产品数据、基础支撑数据进行组织管理，提供访问和传输服务，并进行自动化的数据生命周期管理；
所述流程驱动模块负责异构计算资源的作业任务控制与流程调度；
所述星间通信管理模块负责分布式天基资源虚拟化管控系统之间应用消息模块到模块间通信的服务代理；
所述组件管理模块负责对系统内各模块进行注册、升级、部署、回滚、保护与修复；
所述计算服务模块负责对计算资源的运行监控、计算任务调度和组件更新维护功能。
2.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述系统服务模块包括消息处理与管理单元、遥控指令处理单元、需求管理单元、状态采集单元、心跳监测单元、计算任务管理单元、定时任务管理单元；
所述消息处理与管理软件单元负责接收响应来自其它模块的系统运控请求，调用其他软件单元执行操作的触发者、管理者；
所述遥控指令处理单元负责接收、解析处理各类遥控指令；
所述需求管理单元根据用户发送的需求请求消息或者自主生成需求，调配任务规划、处理流程生产以及用户需求的闭环反馈；
所述状态采集单元负责收集各模块的工作状态和工作参数，并按照指定格式进行序列化，定期发送给载荷控制模块更新到系统软件遥测量中；
所述心跳监测单元负责监测载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块是否正常工作；
所述计算任务管理单元负责管理计算各模块的开关机过程、数据处理任务、算法参数配置管理以及组件更新；
所述定时任务管理单元负责执行维护定时任务。
3.如权利要求2所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述遥控指令处理单元具体为：从所述消息处理与管理软件单元处接收遥控指令源码，按照指令格式要求进行解析处理，并验证所述指令格式参数的正确性，获取遥控指令类型，维护遥控指令计数，并根据遥控指令处理需求再分配至对应的模块或单元进行任务处理。
4.如权利要求2或3所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述需求管理单元对需求信息、需求相关联的任务信息、需求的推送状态采用数据库方式进行过程管理，当需求的用户登录到系统后，将检索用户相关需求，并自动触发需求状态的推送。
5.如权利要求2或3所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述心跳监测单元通过周期向上述各个模块发送同步消息，观察各模块是否及时回复消息来监测各模块是否正常工作，消息队列是否畅通。
6.如权利要求2或3所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述定时任务管理单元维护实时任务计划列表，每秒将检查所述列表中是否有任务到时需要执行，若有任务到预定时间符合执行条件，则触发定时任务同时删除任务计划列表中该条任务信息。
7.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述载荷控制模块包括消息处理与总控制单元、星务CAN总线通信单元、遥控处理单元、硬件控制单元、遥测采集单元、卫星状态管理单元；
所述消息处理与总控制单元，负责接收处理来自其他模块的消息请求，并调用相应的单元完成任务的处理；
所述星务CAN总线通信单元，负责与星务完成CAN总线消息的收发处理；
所述遥控处理单元负责解析CAN遥控指令，分类处理各类遥控指令，并将指令转发给系统服务模块；
所述硬件控制单元负责系统模块不同工作状态之间的切换，保证系统处于可靠工作状态；
所述遥测采集单元负责周期采集系统各个模块遥测量、软件遥测量，当模块遥测量出现异常或者采集异常时反馈给硬件控制单元进行故障处理，接收消息处理与总控制单元发送的传感器任务包，并对遥测量进行序列化打包处理；
所述卫星状态管理单元负责本星卫星广播数据的管理和星间状态同步，通过消息处理及主控制单元查询卫星实时状态和向数据处理模块的周期广播卫星姿轨状态数据。
8.如权利要求7所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述星务CAN总线通信单元将指令、请求、遥测数据发送给星务计算机，同时接收所述星务计算机发来的CAN广播数据、CAN遥控指令，并进行缓存管理，等待相应的单元进行处理。
9.如权利要求8所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述遥控指令为硬件控制指令时，采用先入先出方式，对于硬件控制的具体动作时序，则调用硬件控制类进行具体处理。
10.如权利要求7或8或9所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述硬件控制单元接收来自所述消息处理与总控制单元的开关机任务请求，然后根据硬件切换约束条件和硬件切换控制时序调用底层控制API切换系统到所需的硬件工作状态，同时监测各硬件模块上下电后遥测是否正常，系统是否正确切换到所需状态；当收到的开关机任务与当前状态冲突，则反馈任务失败。
11.如权利要求7或8或9所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述载荷控制模块还包括恢复出厂设置单元，负责校验刷新系统出厂设置固件和计算模块系统固件重构，当收到消息处理及主控制单元的恢复出厂设置指令后，将系统固件恢复到出厂状态，当收到消息处理及主控制单元的计算模块系统固件重构指令后，将发起对计算模块系统固件的修复。
12.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述数据资源管理模块包括消息处理单元、数据库访问引擎单元、产品管理单元、数据访问单元、数据生命周期管理单元；
所述消息处理单元负责初始化数据资源管理模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的消息请求；
所述数据库访问引擎单元负责提供多线程/进程并发支持的可靠数据库访问接口，通过对底层数据库访问操作进行高层次封装，加入共享进程锁机制，提供多线程多进程并发操作支持；
所述产品管理单元负责对各类数据产品进行管理；
所述数据访问单元负责提供面向用户终端的数据访问服务；
所述数据生命周期管理单元负责对存储的数据产品进行数据价值计算和数据产品清理。
13.如权利要求12所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述产品管理单元接收计算服务模块的产品入库请求，对数据产品进行元信息格式解析、数据合并编目、关注目标列表价值排序、产品压缩打包，并将数据的产品号、成像时间、经纬度、传感器类型、云覆盖比例、下载次数关键索引信息提取出来录入产品数据库中，用于后续的查询检索。
14.如权利要求12或13所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：当所述数据生命周期管理单元收到用户数据清理指令时，依据当前存储数据库中的数据生成时间、访问下载次数计算数据的价值；计算出所有数据产品的数据价值后，按照价值打分从高到低进行排序，删去数据价值排序靠后的一半数据产品，并清除相应的数据库记录；数据清理后生成数据清理星间同步消息，发送给星间通信管理进行星间同步，当另一个卫星上的数据生命周期管理单元收到同步消息后也将同步完成数据库的清理。
15.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述流程驱动模块包括消息处理单元、流程管理单元、流程状态监控单元和订单分配单元；
所述消息处理单元负责初始化流程驱动模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的消息请求，并转交给对应的内部单元进行处理；
所述流程管理单元负责对流程订单的运行进行管理，当收到系统服务模块的任务订单后，对流程信息进行解析，将流程加入任务队列中，并将流程状态信息入库管理；
所述流程状态监控单元对执行中的流程进行状态监控，当发生流程状态变化时，通知所述流程管理单元将新的流程状态更新到流程信息数据库中；
所述订单分配单元负责根据流程优先级进行队列中流程的指派。
16.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述星间通信管理模块包括消息管理单元、路由信息维护单元、安全认证单元和数据收发管理单元；
所述消息管理单元负责初始化星间通信管理模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的星间消息、文件传输请求，并将收到的消息和文件转换成内部通信协议发送给所需的微服务模块；
所述路由信息维护单元负责维护管理网络路由节点信息，查询通信链路状态和实现数据网络层协议组包解包；
所述安全认证单元负责验证访问数据的安全性，对数据进行加解密；
所述数据收发管理单元负责星间星地消息、文件传输应用层协议的收发处理，基于自定协议进行星间通信协议的编解码、星间消息广播、点对点通信和文件传输控制。
17.如权利要求16所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述安全认证单元采用基于cryptopp安全密码学库进行数据的安全加密，并支持明文传输和加密传输两种方式。
18.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述组件管理模块包括消息处理单元、组件更新控制单元和组件数据库管理单元；
所述消息处理单元负责初始化组件管理模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的消息；
所述组件更新控制单元负责控制计算服务模块进行组件更新过程；
所述组件数据库管理单元负责维护组件信息数据库，管理组件的版本、依赖信息，用于地面管理者掌握组件的状态与更新情况。
19.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述计算服务模块包括消息处理单元、任务执行单元、组件更新单元、计算状态监控单元；
所述消息处理单元负责初始化计算服务模块的消息队列服务，接收处理来自其他模块的消息；
所述任务执行单元负责接收调度流程驱动指派的流程订单，根据流程订单要求，解析出执行流程订单包含的任务信息；
所述组件更新单元负责依据组件管理单元的控制请求完成组件的更新任务；
所述计算状态监控单元负责周期采集模块运行的工作参数，通过TCP套接字接口响应载荷控制模块的遥测采集请求，并将模块状态发送给载荷控制模块。
20.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：该系统还包括消息管家模块，用于航天器业务软件之间可靠的消息队列通信转发服务；当新加入的业务软件启动消息队列服务后，在消息管家处注册申请一个客户资格，消息管家为客户雇佣一个工人并签订服务合同协议，业务软件将需要通信的消息交给工人来完成底层的消息通信；当消息通信出现故障或业务软件服务异常退出中止，消息管家将解除客户的通信授权，直到业务软件恢复正常后重新申请客户资格分配服务的工人。
21.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：该系统还包括固件三模冗余保护模块，用于保护航天器业务软件存储在Flash、SSD存储器中的软件可执行程序、动态库、配置文件、数据库。
22.如权利要求21所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：采用单个固件文件的三模冗余固件校验修复方法，具体步骤为：
首先将软件可执行程序、动态库、配置文件、数据库在系统的不同存储区域中存储3份；在需要进行固件校验保护时，程序先分别计算三份固件文件的CRC32校验码；
若三份固件校验码均一致，则认为固件未产生单粒子翻转，无需进行修复，若有一份与其他不一致，则判断不一致的那个固件文件发生了单粒子翻转，将其替换为正确的固件；
若三份固件校验码都不一致，则单粒子翻转现象比较严重，可能是三份文件中多处发生了比特位翻转，则将三份固件文件读取出来，逐字节进行三取二判断。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111613465.0A CN114510344A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111613465.0A CN114510344A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114510344A true CN114510344A (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=81547614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111613465.0A Pending CN114510344A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114510344A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114928403A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-19 | 西安中科天塔科技股份有限公司 | 卫星载荷指令执行判断系统及方法 |
| CN114995226A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-02 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种针对航天嵌入式设备的流程控制系统及方法 |
| CN115102602A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-23 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种国产化星载资源管理与任务调度设备及方法 |
| CN115118327A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-27 | 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院 | 一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统 |
| CN115549771A (zh) * | 2022-12-01 | 2022-12-30 | 银河航天(北京)通信技术有限公司 | 基于分段层对虚拟信道进行调度的方法、装置及存储介质 |
-
2021
- 2021-12-27 CN CN202111613465.0A patent/CN114510344A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115102602A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-23 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种国产化星载资源管理与任务调度设备及方法 |
| CN115102602B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-08-15 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种国产化星载资源管理与任务调度设备的调度方法 |
| CN114995226A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-02 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种针对航天嵌入式设备的流程控制系统及方法 |
| CN114928403A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-19 | 西安中科天塔科技股份有限公司 | 卫星载荷指令执行判断系统及方法 |
| CN115118327A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-27 | 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院 | 一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统 |
| CN115118327B (zh) * | 2022-06-17 | 2023-03-24 | 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院 | 一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统 |
| CN115549771A (zh) * | 2022-12-01 | 2022-12-30 | 银河航天(北京)通信技术有限公司 | 基于分段层对虚拟信道进行调度的方法、装置及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114510344A (zh) | 基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统 | |
| US6014673A (en) | Simultaneous use of database and durable store in work flow and process flow systems | |
| US20080307258A1 (en) | Distributed Job Manager Recovery | |
| US6789101B2 (en) | Automation system uses resource manager and resource agents to automatically start and stop programs in a computer network | |
| US7251747B1 (en) | Method and system for transferring data using a volatile data transfer mechanism such as a pipe | |
| CN102346460A (zh) | 一种基于事务的服务控制系统及其控制方法 | |
| CN105573866A (zh) | 以容错方式处理批量输入数据的方法和系统 | |
| CN102306197A (zh) | 保证跨数据源操作结果一致性的装置和方法 | |
| CN102291464A (zh) | BPM中业务流程动态生成Web Service的系统及方法 | |
| US9553929B2 (en) | Episodic coordination model for distributed applications | |
| CN110569144B (zh) | 基于storm流式计算的数据处理方法和数据处理系统 | |
| CN102663543A (zh) | 一种用于企业数据统一平台的调度系统 | |
| US7444350B1 (en) | Method and apparatus for processing management information | |
| CN114531197B (zh) | 在轨分布式信息资源应用服务系统 | |
| WO2018234265A1 (en) | SYSTEM AND APPARATUS FOR TREATMENT GUARANTEED EXACTLY ONCE OF AN EVENT IN AN ENVIRONMENT MANAGED BY A DISTRIBUTED EVENT | |
| CN110569113A (zh) | 分布式任务的调度方法及系统、计算机可读存储介质 | |
| Levinson et al. | Development and testing of a vehicle management system for autonomous spacecraft habitat operations | |
| US20080178182A1 (en) | Work state returning apparatus, work state returning method, and computer product | |
| CN105988885B (zh) | 基于补偿回滚的操作系统故障自恢复方法 | |
| CN112069160B (zh) | 一种基于cap数据清洗同步方法 | |
| CN114697328A (zh) | NiFi高可用集群模式的实现方法及系统 | |
| Le Lann | A methodology for designing and dimensioning critical complex computing systems | |
| WO2018042022A1 (en) | System and apparatus for providing different versions of a type of data journey | |
| CN116185718B (zh) | 一种基于云存储的数据备份管理系统 | |
| CN116541133B (zh) | 容器应用的纳管方法、其装置及电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |