基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统、方法及介质技术方案

基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统、方法及介质，特别是基于容器云和组件化的分布式体系仿真模型运行的构建方法，属于计算机仿真技术领域。本发明专利技术建立了仿真微服务统一的模型运行管控机制，一方面解决容器云仿真中装备模拟器级别复杂模型的装配过程复杂度高、难度大的问题，另一方面实现了针对多层级组件化仿真模型服务的状态管理功能，降低了状态信息管理的复杂度，满足了微服务实例的重用性要求。

【技术实现步骤摘要】
基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统、方法及介质
本专利技术涉及基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统、方法及介质，特别是基于容器云和组件化的分布式体系仿真模型运行的构建方法，属于空间仿真

技术介绍
仿真计算模式是仿真软件平台的关键过程。用来实现仿真运行计算全过程的闭环控制。该部分实现模型组件运行调度、过程数据传递和计算资源管控功能。传统仿真计算模式主要采用分布式方式实现，主要是解决仿真模型实体多、计算处理过程密集、硬件资源占用大的需求。将各实体分别部署在仿真分布式集群的多个节点上，使用网络通信在各节点的实体间传递过程数据，监控各节点的运行状态和硬件资源使用情况。随着云计算技术的成熟，以IaaS和SaaS为技术基础的分布式仿真，将高性能服务器拆分为逻辑上的以虚拟机为单位的计算节点，在继承传统分布式仿真的计算优势基础上，为仿真计算引入了计算节点可水平扩展，节点占用资源量可伸缩，节点可在各宿主中迁移等分布式集群管理方面的特色。但以虚拟机为单位封装仿真计算，仍旧体量很大，导致复制和共享效率低，模型的运行仍需要其装配依赖函数库等环境的整体复制，重用性和高可用性方面存在局限。在容器云相关技术兴起后，以容器云为技术基础的分布式云仿真开始出现，该类型仿真集成了上述仿真模式的优势，同时，将仿真推演计算以模型为单位封装为有微服务功能的容器镜像，容器具有轻量化的特点，使仿真计算服务资源具有弹性可伸缩的特点，并提高了仿真服务复制和共享效率，在满足高可用的情况下避免了硬件资源的冗余程度，同时具备了响应多用户大并发使用模型计算能力。以上方法均为当前仿真平台工具运行仿真计算主流方法，在逻辑上均为分布仿真，在仿真计算节点的轻量化程度上逐渐提升，在硬件资源有效使用率方面越来越高，高可用性越来越强。在基于容器云的仿真计算应用中，微服务是模型的最小单元，通过微服务化的组合构建，供仿真计算用户调用。但随着基于容器云仿真业务的深入开展，该架构模式仍然有以下问题存在：(1)当仿真模型的精细化需求提高和微服务化应用模式逐步深入，为了更好的发挥仿真算法的共享性和重用性，对于装备数字模拟器级别的复杂模型来说，需要装配关联的微服务数量会百余个，采用现有的微服务化的组合构建的方法，使用复杂度和难度变得很大。(2)各装备数字模拟器间的存在不同层级的重用性，如卫星装备的整星、平台、分系统、有效载荷的模型就存在大量的多层级重用关系，目前的微服务化组合方式无法实现分层级的组件化模型装配，缺少微服务分级组合装配的灵活性。(3)对于装备数字模拟器级别的模型，主要提供以时间步长为周期的计算推演服务能力。因此，在仿真计算应用中是需要管理每个周期的状态信息，目前虽然已经有微服务与状态管理解耦的技术，但仅适用于无装配的模型微服务，对于分层级的装配模型微服务集合，模型提供者需要为装配模型专门开发一个微服务维护状态关系的功能。随着装配装备数字模拟器模型的微服务数量和层级的增加，以及微服务实例重用性要求的提出，不但状态信息管理的难度增加，而且增大了微服务间的耦合。(4)容器云的弹性可伸缩和高可用特点是我们使用它的重要原因之一，对于有状态微服务，一般是通过Session、本地缓存或数据库技术，因此，为了保证容器云的该项能力，有状态微服务会带来微服务容器的控制策略配置的复杂性，而且控制策略考虑的异常情况很难覆盖全部真实情况，存在较大的可靠性风险。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统、方法及介质，建立了仿真微服务统一的模型运行状态管理机制，一方面解决容器云仿真中装备模拟器级别复杂模型的装配过程复杂度高、难度大的问题，另一方面实现了针对多层级组件化仿真模型服务的状态管理功能，降低了状态信息管理的复杂度，满足了微服务实例的重用性要求。本专利技术的技术解决方案是：基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统，包括容器云平台、模型装配模块和微服务运行状态缓存；模型装配模块，根据用户需求确定装配模型微服务定义，并将装配模型微服务的定义数据存储并发布至容器云平台；容器云平台，实时接收装配模型微服务的定义数据以及外部的装配模型调用请求，根据装配模型调用请求，按定义数据中的层次化装配关系进行运行，并将运行结果反馈至外部；微服务运行状态缓存，用于容器云平台运行时的缓存。进一步地，所述模型装配模块包括存储模块和业务服务模块；所述存储模块用于存储装配模型微服务的定义数据；所述业务服务模块包括模型装配定义模块和模型驱动引擎；所述模型装配定义模块用于接收用户需求，根据用户需求定义装配模型微服务的层次化装配关系；所述模型驱动引擎用于将装配模型微服务的定义数据发布至容器云平台。进一步地，所述容器云平台包括微服务控制模块、装配模型运行模块和模型算法微服务运行模块；所述微服务控制模块用于接收装配模型微服务的定义数据，并解析出其中的层次化装配关系，并根据所述层次化装配关系控制装配模型运行模块和模型算法微服务运行模块运行。进一步地，所述层次化装配关系包括模型算法需求和装配模型需求；所述微服务控制模块根据模型算法需求控制模型算法微服务运行模块中对应模型算法微服务的运行，根据装配模型需求控制装配模型微服务运行模块中对应装配模型微服务的运行。进一步地，所述数据库包括用于存储模型算法输入输出接口定义的微服务接口定义库、用于存储模型算法ID和层次关系的模型装配数据库和用于存储微服务接口之间映射关系的映射库。进一步地，所述层次化装配关系包括各类微服务的上下游关系和逻辑判断规则。根据所述的基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统实现的基于容器云的组件化仿真模型运行的控制方法，包括如下步骤：根据用户需求确定装配模型微服务定义，并将装配模型微服务的定义数据存储；实时接收外部的装配模型调用请求，根据装配模型调用请求，利用微服务运行状态缓存、按装配模型微服务的定义数据中的层次化装配关系进行运行，并将运行结果反馈至外部。进一步地，所述按装配模型微服务的定义数据中的层次化装配关系进行运行的方法为：将层次化装配关系解析为模型算法需求和装配模型需求；根据模型算法需求控制对应模型算法微服务的运行，根据装配模型需求控制对应装配模型微服务的运行。进一步地，所述层次化装配关系包括各类微服务的上下游关系和逻辑判断规则。一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述基于容器云的组件化仿真模型运行控制方法的步骤。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术通过对容器云中模型微服务的逻辑编排设计并发布为模型微服务的技术手段，实现了模型微服务的分级装配功能，降低每层模型微服务装配的复杂度和难度，提高了模型重用性和装配的灵活性；以卫星装备为例，每个型号装备的模型都应对应独立的仿真模型与其对应，每个装备由近百余个微服务编排装配而成，并单独维护，模型微服务组合装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统，其特征在于：包括容器云平台、模型装配模块和微服务运行状态缓存；/n模型装配模块，根据用户需求确定装配模型微服务定义，并将装配模型微服务的定义数据存储并发布至容器云平台；/n容器云平台，实时接收装配模型微服务的定义数据以及外部的装配模型调用请求，根据装配模型调用请求，按定义数据中的层次化装配关系进行运行，并将运行结果反馈至外部；/n微服务运行状态缓存，用于容器云平台运行时的缓存。/n

【技术特征摘要】
1.基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统，其特征在于：包括容器云平台、模型装配模块和微服务运行状态缓存；
模型装配模块，根据用户需求确定装配模型微服务定义，并将装配模型微服务的定义数据存储并发布至容器云平台；
容器云平台，实时接收装配模型微服务的定义数据以及外部的装配模型调用请求，根据装配模型调用请求，按定义数据中的层次化装配关系进行运行，并将运行结果反馈至外部；
微服务运行状态缓存，用于容器云平台运行时的缓存。


2.根据权利要求1所述的基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统，其特征在于：所述模型装配模块包括存储模块和业务服务模块；
所述存储模块用于存储装配模型微服务的定义数据；
所述业务服务模块包括模型装配定义模块和模型驱动引擎；所述模型装配定义模块用于接收用户需求，根据用户需求定义装配模型微服务的层次化装配关系；所述模型驱动引擎用于将装配模型微服务的定义数据发布至容器云平台。


3.根据权利要求2所述的基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统，其特征在于：所述容器云平台包括微服务控制模块、装配模型运行模块和模型算法微服务运行模块；
所述微服务控制模块用于接收装配模型微服务的定义数据，并解析出其中的层次化装配关系，并根据所述层次化装配关系控制装配模型运行模块和模型算法微服务运行模块运行。


4.根据权利要求3所述的基于容器云的组件化仿真模型运行控制系统，其特征在于：所述层次化装配关系包括模型算法需求和装配模型需求；所述微服务控制模块根据模型算法需求控制模型算法微服务运行模块中对应模型算法微服务的运行，根据装配模型需求控制装配模型微服务运行模块中对应装配模型微服务的运行。


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【专利技术属性】
技术研发人员：皇威，王通，涂歆莹，彭妮娜，冯培原，孙海燕，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11