[发明专利]基于后台管控架构的并行仿真任务分发与调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机仿真领域的任务分发与调度方法，尤其是一种并行仿 真任务的分发与调度方法。

背景技术

并行仿真是执行在共享内存多处理器、多计算机系统或单指令多数据流 (SIMD)机器上的仿真，其目的是通过并行执行来获得更高的性能，即在 保持系统因果序协同正确的前提下尽可能多地提高系统的运行效率。并行仿 真的典型特点是＂超实时运行＂、＂因果序协同＂。并行仿真是连接并行计算机 系统和实际仿真应用问题之间的桥梁。并行仿真分为并行连续系统仿真和并 行离散事件仿真，并行连续系统仿真是指在并行计算平台上执行的状态变量 随时间连续变化的仿真，并行离散事件仿真是指在并行计算平台上执行的状 态变量仅在某个离散时间点集合上发生变化的仿真。并行连续系统仿真，通 过将描述系统状态连续变化的偏微分方程组分解到多个处理器上进行计算 来提高计算速度，侧重于并行计算技术的研究，主要应用于复杂科学计算和 模拟、工程数值分析领域。并行离散事件仿真，通过将描述系统的数万至数 百万的实体子模型分解到多个处理器上并行执行来减少运行时间，侧重于大 规模的军事、经济、交通分析领域。针对大规模战争问题及战术战法研究、 作战方案分析评估、武器装备体系论证等评估论证类仿真应用的需要，一般 在并行计算机系统上采用并行离散事件仿真。采用并行离散事件仿真可以大 大地提高评估论证类仿真运行效率，缩短评估论证类仿真的运行时间。

分布式仿真是执行在分布计算机上的仿真。分布式仿真的运行平台主要 是通过网络(或Internet)互联的位于不同物理地点的工作站、以及利用无 线连接的便携计算机。分布式仿真与并行仿真的区别主要是仿真计算平台的 不同。分布式仿真的典型特点是分布性、交互性。分布式仿真的主要目的是 构建分布式虚拟环境(如军事训练仿真环境等)。

并行离散事件仿真(以下简称并行仿真)的基本构造块是离散事件。一 旦一个离散事件仿真被初始化，并行仿真通过处理时间轴上不连续点处发生 的带有时间戳的事件，使所有特定于应用程序的计算随着时间而推进。并行 仿真是对复杂系统复杂交互进行建模的一个强有力的技术。

在并行仿真应用中，往往需要对多个方案进行比较，或者需要对参数空 间的不确定性因素进行探索，从而找出符合目标的最优方案，以辅助相关人 员进行决策。这就要求仿真应用可能运行几十、几百、甚至上千次，才能得 到方案评估所需的大量结果数据。其中仿真应用可执行程序的每次实例称为 一个仿真应用样本，仿真应用可执行程序的每次运行称为一个样本运行。

针对并行仿真应用的多样本多次运行，传统的并行仿真任务分发与调度 方法一般采用与建设的仿真系统密切结合的主从方式，其过程可概括为三 步：

(1)样本分发：在建立的仿真样本运行硬件环境中，对仿真样本的 初始化文件、仿真样本子模型进行手动配置，来实现仿真样本的任务分 发。

(2)样本调度：仿真运行过程中，采用静态任务队列、样本子模型 协同策略对仿真任务进行调度，来实现仿真样本的依次调度运行。

(3)样本结果数据收集：仿真运行完毕后，仿真结果分散在各个计 算机上，需采用手动收集方式来收集各个仿真样本的结果数据。

其中前两步(“样本分发”与“样本调度”)是并行仿真任务分发与调度中 的两个核心环节，第三步“样本结果数据收集”则是对前两步运行结果数据的 收集与输出。传统的并行仿真任务分发方法采用的是一种静态的、手动的分 发策略，需要人为地将仿真样本复制到各台计算机上，这种复制过程不仅需 要消耗大量的人力资源，而且容易引起样本配置错误。传统的并行仿真任务 调度方法能够在一定程度上解决仿真样本的调度问题，但不能根据仿真任务 实际运行情况对仿真样本进行重新调度，来满足仿真样本的动态调度，因而 存在适应性较差的问题。传统的并行仿真收集方法与任务分发方法存在同样 的问题，采用手动方式将仿真样本结果数据复制到收集管理计算机上，这种 复制过程需要消耗大量的人力资源，从而极易引起样本结果数据收集的错 误。