论文题目: 大规模分布式仿真系统的时空一致性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机科学与技术
作者: 钟海荣
导师: 金士尧
关键词: 大规模分布式仿真,时空一致,高层体系结构,运行支撑环境,中间件,坐标转换,模型,实时调度,时间推进
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 时空一致是分布式仿真系统的基本要求。随着分布仿真技术的不断扩展,仿真系统的规模越来越大,参与仿真的实体越来越多,地理分布也越来越广,大规模分布式仿真系统中的时空不一致问题更加突出。 本文主要基于高层体系结构(HLA:High Level Architecture),研究了大规模分布式仿真系统的时空一致性问题。 首先,本文界定了分布式仿真系统的时空一致性问题的内涵与外延,分析了产生时空不一致的原因;建立了时空不一致问题的定量分析方法,提出了各类时空一致性要求和三类不同强度的时空一致控制策略;通过研究时间推进机制与时空一致性要求之间的关系,推导出满足时空一致要求的Lookahead设置方法,指出运行支撑环境(RTI:Run-Time Infrastructure)应当充当类似分布式实时调度器的角色,采用分布式实时调度的方法来克服分布式仿真系统中的动态时空不一致;指出了解决各类时空不一致的途径。 接着,本文研究了各类时空一致控制技术: 针对当前计算LBTS(Lower Bound on Time Stamp)时“过于保守”的缺陷,基于大规模分布式仿真中存在的“局部性”原理,分析了邦元间时间推进中的制约关系,进而提出了基于区域预测的时间推进优化策略:通过扩展区域,预测未来某段时间内邦元间的制约关系,让无关邦元不参与LBTS的计算,使得Time-constrained flag为真的邦元能更大胆地推进;同时结合乐观机制来克服小概率的时间失序。性能分析和模拟测试表明,该策略能提高仿真系统性能,增加并发度和加速比,缓解系统的时空不一致程度。 为了克服因坐标系不同而造成的空间不一致,本文研究了HLA/RTI仿真框架中的坐标转换实现机制。重点解决了如何转换、何时转换、由谁转换、如何标示所用坐标系、如何调用坐标转换模块等问题,实现了各种常用坐标系的转换模块,提出了综合转换模式:当邦元声明兴趣时,把区域信息转换成标准坐标系;当邦元更新状态时,由接收方进行坐标转换。综合转换模式能减少坐标转换次数和坐标转换累积误差。 根据广域网的延迟特性,研究了基于实体迁移的概率弱时空一致性控制机制。首先提出了一种综合主机负载和网络负载的实体最优时空一致配置标准,指出了实体迁移对动态时空一致性的意义;分析了HLA/RTI框架对实体迁移的支持与不足,重点研究了满足概率弱时空一致性要求的实体迁移仲裁策略,提出了基于预期收益的实体迁移决策算法。模拟测试表明,实体迁移仲裁策略能有效维护系统的弱时空一致性。 研究了基于变MRMS(More Reward with More Service Time)模型的准时空一致性控制机制。首先分析了HLA分布仿真中变MRMS模型与准时空一致性的关系;然后采用一种启发式的两层动态调度策略,其中高层调度算法用来决定任务的服务时间数量,底层按照EDF(Earliest Deadline First)调度任务的执行顺序。通过折中仿真对象的计算精度要求和
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 大规模分布式仿真及发展
1.1.1 特征
1.1.2 技术发展简史
1.1.3 典型应用范围
1.2 大规模分布式仿真面临时空一致问题
1.2.1 时空不一致普遍存在
1.2.2 大规模系统中时空不一致更为严重
1.2.3 时空不一致的影响
1.3 有关时空一致性方面的研究现状
1.3.1 一致性模型研究
1.3.2 一致性保持技术研究
1.3.3 技术平台研究
1.4 本文的研究内容与主要贡献
1.5 本文的组织结构
第2章 大规模分布式仿真系统中的时空一致性问题
2.1 时空一致性问题的界定
2.1.1 定义
2.1.2 时空不一致的分类
2.2 时空一致性问题的定量分析方法
2.2.1 时空不一致度的定义
2.2.2 时空不一致度的计算
2.2.3 相对时空不一致度
2.2.4 时空一致性要求
2.2.5 时空一致性控制强度
2.3 时空一致与时间推进机制的关系
2.3.1 时空一致与分布式实时调度
2.3.2 Lookahead值与时空一致
2.3.3 RTI在保持时空一致中的作用
2.4 广义时空一致性问题
2.5 时空一致性解决方案
2.6 小结
第3章 基于区域预测的时间推进优化策略
3.1 优化时间推进策略对时空一致性的改善
3.2 HLA／RTI时间推进机制
3.2.1 有关基本概念
3.2.2 LBTS计算的“过于保守性”
3.3 基于区域预测的时间推进优化策略
3.3.1 分布式仿真应用的“局部性原理”
3.3.2 邦元间时间制约关系分析
3.3.3 基于“扩展区域”的预测方法
3.3.4 时间推进优化算法
3.3.5 避免死锁
3.3.6 实现框架
3.4 性能分析与适用范围
3.4.1 并发处理时间窗口与并发度分析
3.4.2 模拟测试
3.4.3 时空因果一致分析和适用范围
3.5 小结
第4章 HLA／RTI仿真框架中的坐标转换与空间一致性
4.1 坐标转换的必要性
4.2 常用坐标系转换与实现
4.3 HLA／RTI中坐标转换的实现机制
4.3.1 如何转换
4.3.2 何时转换
4.3.3 由谁转换
4.3.4 如何标示所用坐标系
4.3.5 如何调用坐标转换模块
4.4 小结
第5章 基于实体迁移的概率弱时空一致性研究
5.1 实体迁移对动态时空一致性的意义
5.1.1 实体最优时空一致配置
5.1.2 实体迁移对动态时空一致性的改善
5.2 HAL／RTI对实体迁移的支持与不足
5.3 实体迁移中的概率弱时空一致性控制机制
5.3.1 概率弱时空一致性分析
5.3.2 实体迁移决策与仲裁
5.3.3 实体迁移协议
5.4 模拟测试
5.4.1 测试的仿真场景
5.4.2 测试结果
5.5 小结
第6章 基于变MRMS模型的准时空一致性控制
6.1 MRMS模型
6.2 HLA分布仿真中变MRMS模型与准时空一致性的关系
6.3 基于变MRMS模型的准时空一致性控制机制
6.3.1 系统模型
6.3.2 准时空一致性控制策略
6.4 实例验证
6.4.1 仿真任务实例特征
6.4.2 模拟验证结果
6.5 小结
第7章 HLA／RTI强时空一致性扩展
7.1 强时空一致性扩展的必要性和可能性
7.1.1 必要性
7.1.2 可能性
7.1.3 扩展要求与原则
7.2 体系结构
7.2.1 表述层
7.2.2 RTI内部功能层
7.2.3 抽象层
7.2.4 操作系统
7.2.5 通信机制
7.3 对象模型模板的扩展
7.3.1 属性表
7.3.2 参数表
7.3.3 传输表
7.3.4 因需增加的可选表
7.4 接口规范的扩展
7.5 小结
第8章 基于HLA／RTI的时空一致性解决框架与原型实现
8.1 HLA／RTI分布仿真系统运行框架
8.2 基于中间件的扩展
8.2.1 体系结构
8.2.2 中间件技术
8.2.3 邦元开发
8.2.4 扩展方案的优点
8.3 基于HLA／ERTI的时空一致性技术集成
8.3.1 集成方案
8.3.2 性能监测
8.4 原型实现与测试
8.4.1 原型实现
8.4.2 原型测试
8.5 小结
第9章 结束语
9.1 论文工作总结
9.2 进一步的研究
致谢
攻读博士期间论文发表与科研工作情况
参考文献
附录
发布时间: 2005-11-07
参考文献
- [1].基于SOA和HLA的分布式仿真关键技术研究[D]. 郭晓峰.解放军信息工程大学2011
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- [3].分布式仿真运行支撑平台中时间管理服务的研究[D]. 刘步权.国防科学技术大学2004
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- [5].大规模分布式仿真信息传输延迟技术研究[D]. 刘晓建.国防科学技术大学2003
- [6].分布式交互仿真中容错和实时技术研究[D]. 马民.国防科学技术大学2006
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- [8].大规模分布式仿真系统容错关键技术研究[D]. 刘云生.国防科学技术大学2006
- [9].并行与分布式仿真系统中的时间管理技术研究[D]. 王学慧.国防科学技术大学2006
- [10].大规模分布式虚拟环境的时空一致性[D]. 徐春蕾.国防科学技术大学2006
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