一種通用模擬器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種通用模擬器，包括模型派生實(shí)體模塊、交互支持模塊、多線程并發(fā)執(zhí)行模塊、分布支持模塊以及虛擬主機(jī)模塊；其中，模型派生實(shí)體模塊包括多個模擬組，每個模擬組包括有多個模擬結(jié)點(diǎn)，模擬結(jié)點(diǎn)中包括由所要模擬的目標(biāo)系統(tǒng)的功能單元封裝而成的資源型實(shí)體；交互支持模塊實(shí)現(xiàn)了模型派生實(shí)體模塊中模擬實(shí)體間的交互；分布支持模塊實(shí)現(xiàn)了將模型派生實(shí)體模塊中的可遷移實(shí)體在不同主機(jī)上的遷移；多進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行模塊實(shí)現(xiàn)了通用模擬器所在主機(jī)上的多個線程對同時發(fā)生事件的并發(fā)處理；虛擬主機(jī)模塊用于抽象物理主機(jī)，容納所述通用模擬器中的各種實(shí)體，輔助所述分布支持模塊來實(shí)現(xiàn)對分布的透明支持。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域，特別涉及一種通用模擬器。
技術(shù)介紹
系統(tǒng)仿真是一種利用系統(tǒng)模型對真實(shí)系統(tǒng)或者假想系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，研究系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及其隨時間的變化過程，得到系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特性，以此估計(jì)和推斷系統(tǒng)的特征和性能，進(jìn)而做出決策的一門實(shí)驗(yàn)性和綜合性的學(xué)科。系統(tǒng)仿真基于系統(tǒng)模型，系統(tǒng)模型根據(jù)特性可分為兩大類，一類是連續(xù)系統(tǒng)，另一類是離散事件系統(tǒng)。兩類系統(tǒng)模型的主要區(qū)別在于系統(tǒng)狀態(tài)隨時間的變化規(guī)律，前者隨時間連續(xù)變化， 后者只在某些離散時間點(diǎn)上發(fā)生改變。在離散事件系統(tǒng)模型中，其狀態(tài)的變化只發(fā)生在一些離散的時間點(diǎn)上，在相鄰兩個時間點(diǎn)之間狀態(tài)不發(fā)生任何變化。引起系統(tǒng)狀態(tài)變化的行為被稱為事件，它是離散事件系統(tǒng)的核心和驅(qū)動力，正是一個接一個事件的產(chǎn)生和處理推動著離散事件系統(tǒng)的運(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真得到普遍應(yīng)用與推廣，這種在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)仿真被稱為計(jì)算機(jī)模擬。在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的用于仿真某一系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件被稱為模擬器，自1955年第一個數(shù)值積分仿真軟件問世以來，已經(jīng)出現(xiàn)了大量的、 多種類型的模擬器。但現(xiàn)有的模擬器大都針對特定的目標(biāo)系統(tǒng)或領(lǐng)域，例如進(jìn)行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬的SimScalor，進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬的NS2，進(jìn)行排隊(duì)系統(tǒng)模擬的GPSS。這些模擬器針對其所針對的領(lǐng)域做了優(yōu)化，使得它能夠在其領(lǐng)域范圍內(nèi)較好地模擬目標(biāo)系統(tǒng)，但對于其它領(lǐng)域內(nèi)的目標(biāo)系統(tǒng)則很難進(jìn)行模擬。由此存在以下問題1、增加了用戶學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)， 當(dāng)用戶需要模擬不同領(lǐng)域中的系統(tǒng)時，需要學(xué)習(xí)不同領(lǐng)域中的模擬器；2、當(dāng)所要模擬的目標(biāo)系統(tǒng)跨領(lǐng)域時，難以整合不同的模擬器進(jìn)行模擬。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有模擬器只能模擬特定領(lǐng)域的目標(biāo)系統(tǒng)，通用性差的缺陷，從而提供一種通用性好的通用模擬器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種通用模擬器，包括模型派生實(shí)體模塊、交互支持模塊、多線程并發(fā)執(zhí)行模塊、分布支持模塊以及虛擬主機(jī)模塊；其中，所述的模型派生實(shí)體模塊包括多個模擬組，每個所述的模擬組包括有多個模擬結(jié)點(diǎn)，所述模擬結(jié)點(diǎn)中包括由所要模擬的目標(biāo)系統(tǒng)的功能單元封裝而成的資源型實(shí)體；所述模擬組、模擬結(jié)點(diǎn)和資源型實(shí)體都被稱為模擬實(shí)體；所述交互支持模塊實(shí)現(xiàn)了所述模型派生實(shí)體模塊中所述模擬實(shí)體間的交互；所述模擬實(shí)體間的交互用事件表示；所述分布支持模塊實(shí)現(xiàn)了將所述模型派生實(shí)體模塊中的可遷移實(shí)體在不同主機(jī)上的遷移；所述多進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行模塊實(shí)現(xiàn)了所述通用模擬器所在主機(jī)上的多個線程對同時發(fā)生事件的并發(fā)處理；所述虛擬主機(jī)模塊用于抽象物理主機(jī)，容納所述通用模擬器中的各種實(shí)體，輔助所述分布支持模塊來實(shí)現(xiàn)對分布的透明支持。上述技術(shù)方案中，所述的模型派生實(shí)體模塊還包括有用于對所要模擬的目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制的系統(tǒng)實(shí)體，所述系統(tǒng)實(shí)體包括用于監(jiān)測所述模擬實(shí)體內(nèi)部情況的探針， 以及用于控制所述通用模擬器的控制器；所述交互支持模塊還實(shí)現(xiàn)了所述系統(tǒng)實(shí)體間以及所述系統(tǒng)實(shí)體與所述模擬實(shí)體間的交互；該交互用事件表示。上述技術(shù)方案中，所述交互支持模塊在處理模擬實(shí)體間的交互事件時，根據(jù)所述事件的目標(biāo)地址將該事件分發(fā)到模擬實(shí)體中的資源型實(shí)體，所述資源型實(shí)體調(diào)用相應(yīng)的事件處理器來處理該事件。上述技術(shù)方案中，所述交互支持模塊在處理系統(tǒng)實(shí)體間或系統(tǒng)實(shí)體與模擬實(shí)體間的交互事件時，將該事件分發(fā)到實(shí)現(xiàn)了接口 Invokable的相應(yīng)目標(biāo)的invoke函數(shù)，由該函數(shù)進(jìn)行處理。上述技術(shù)方案中，所述交互支持模塊還包括通過對所述資源型實(shí)體發(fā)出的事件依次做按名裝配與按名鏈接來解耦資源實(shí)體間的依賴關(guān)系；其中，所述按名裝配包括指定所述資源型實(shí)體發(fā)出的事件的目標(biāo)以及指定該目標(biāo)在接收時的事件別名；所述按名鏈接包括將所述資源型實(shí)體發(fā)出的事件發(fā)送到目標(biāo)資源型實(shí)體所在的模擬節(jié)點(diǎn)。上述技術(shù)方案中，所述交互支持模塊還包括用事件目標(biāo)集來管理發(fā)出事件的事件源到接收事件的事件目標(biāo)之間的鏈接關(guān)系；所述事件目標(biāo)集包括對所述鏈接關(guān)系的描述， 以及按照策略所生成的事件鏈接關(guān)系。上述技術(shù)方案中，所述交互支持模塊采用同步事件交互方式處理事件。上述技術(shù)方案中，所述的分布支持模塊采用基于簡化的對象代理方法來實(shí)現(xiàn)可遷移實(shí)體在不同主機(jī)上的遷移；其中，所述的簡化的對象代理方法采用一名為存根的類，該類為所述的可遷移實(shí)體在另一主機(jī)上生成對應(yīng)的存根對象，所述的存根對象與所對應(yīng)的可遷移實(shí)體相比具有同一模擬結(jié)點(diǎn)、同一模擬組；對所述存根對象的調(diào)用會被轉(zhuǎn)發(fā)到分布在其它主機(jī)上的對應(yīng)可遷移實(shí)體。上述技術(shù)方案中，所述虛擬主機(jī)模塊上保存有用于記錄位于本地的可遷移實(shí)體的實(shí)體表，以及用于記錄本地所用的所有存根對象的存根表；所述虛擬主機(jī)模塊根據(jù)所述實(shí)體表與存根表創(chuàng)建、獲取、銷毀可遷移實(shí)體。上述技術(shù)方案中，所述的多進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行模塊通過令牌分發(fā)與回收機(jī)制實(shí)現(xiàn)多線程對同時發(fā)生事件的并發(fā)處理。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于通用性好，適用范圍廣，能夠?qū)Σ煌I(lǐng)域的目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行模擬。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的通用模擬器在一個實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意5圖2為本專利技術(shù)中所涉及的系統(tǒng)抽象模型的示意圖；圖3為本專利技術(shù)中所涉及的交互事件的類型圖；圖4為可遷移實(shí)體以及可遷移實(shí)體所對應(yīng)的Mub對象的示意圖；圖5為不同主機(jī)間服務(wù)分布的示意圖；圖6為令牌分發(fā)與回收的過程示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)加以說明。模擬器所要完成的工作是在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)系統(tǒng)的仿真。雖然目標(biāo)系統(tǒng)有不同的類型，但通過分析，不同類型的目標(biāo)系統(tǒng)都可以抽象出以下要素1、實(shí)體。實(shí)體是指具有內(nèi)部邏輯并可與外部進(jìn)行交互的獨(dú)立存在物，例如CPU、 RAM、主機(jī)、軟件模塊等。2、實(shí)體間的交互方式，如共享總線、網(wǎng)絡(luò)通道、消息傳遞機(jī)制等。3、實(shí)體間的組織關(guān)系，例如將實(shí)體按物理區(qū)域劃分為組，用多個實(shí)體組成新的更大的實(shí)體，如實(shí)體CPU、RAM等組成一個計(jì)算機(jī)實(shí)體。模擬器在模擬目標(biāo)系統(tǒng)的過程中需要體現(xiàn)上述元素。此外，考慮到用戶對模擬器分布性、并發(fā)性和可監(jiān)控性的需要，模擬器還應(yīng)具有以下特性4、實(shí)體的分布和并發(fā)性，模擬器中被模擬的實(shí)體應(yīng)該能夠以某種粒度被分布到不同的計(jì)算機(jī)中，并被并行地加以模擬。5、被模擬的實(shí)體應(yīng)該能夠被檢測和控制。上述內(nèi)容是各個模擬器都應(yīng)具備的基本特性。本專利技術(shù)要實(shí)現(xiàn)一種能夠適用于多種類型的目標(biāo)系統(tǒng)的通用模擬器，因此在本專利技術(shù)的通用模擬器中也應(yīng)當(dāng)具備上述特性。需要特別指出的是，本專利技術(shù)的通用模擬器能夠完成模擬器的基本功能，但若要將該通用模擬器應(yīng)用于某一具體的目標(biāo)系統(tǒng)，則還要根據(jù)所述目標(biāo)系統(tǒng)在所述通用模擬器的基礎(chǔ)上添加少量的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
。下面對本專利技術(shù)的通用模擬器的基本結(jié)構(gòu)加以說明。本專利技術(shù)的通用模擬器包括模型派生實(shí)體模塊、交互支持模塊、多線程并發(fā)執(zhí)行模塊、分布支持模塊以及虛擬主機(jī)模塊。其中，模型派生實(shí)體模塊分別與交互支持模塊、多線程并發(fā)執(zhí)行模塊相連，所述的交互支持模塊、多線程并發(fā)執(zhí)行模塊分別連接到分布支持模塊上，通過該模塊與其它主機(jī)上的虛擬主機(jī)模塊進(jìn)行通信，通用模擬器中的其它模塊都在虛擬主機(jī)模塊上運(yùn)行。在下文中將分別對各個模塊的功能做具體的說明。虛擬主機(jī)模塊(VirtualHost)虛擬主機(jī)模塊用于抽象物理主機(jī)，該模塊至少包括兩個功能，一是作為容器容納模擬器中的各種實(shí)體，二是輔助分布支持模塊實(shí)現(xiàn)對分布的透明支持。當(dāng)在每個本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種通用模擬器，其特征在于，包括模型派生實(shí)體模塊、交互支持模塊、多線程并發(fā)執(zhí)行模塊、分布支持模塊以及虛擬主機(jī)模塊；其中，所述的模型派生實(shí)體模塊包括多個模擬組，每個所述的模擬組包括有多個模擬結(jié)點(diǎn)，所述模擬結(jié)點(diǎn)中包括由所要模擬的目標(biāo)系統(tǒng)的功能單元封裝而成的資源型實(shí)體；所述模擬組、模擬結(jié)點(diǎn)和資源型實(shí)體都被稱為模擬實(shí)體；所述交互支持模塊實(shí)現(xiàn)了所述模型派生實(shí)體模塊中所述模擬實(shí)體間的交互；所述模擬實(shí)體間的交互用事件表示；所述分布支持模塊實(shí)現(xiàn)了將所述模型派生實(shí)體模塊中的可遷移實(shí)體在不同主機(jī)上的遷移；所述多進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行模塊實(shí)現(xiàn)了所述通用模擬器所在主機(jī)上的多個線程對同時發(fā)生事件的并發(fā)處理；所述虛擬主機(jī)模塊用于抽象物理主機(jī)，容納所述通用模擬器中的各種實(shí)體，輔助所述分布支持模塊來實(shí)現(xiàn)對分布的透明支持。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史殿習(xí)，楊永志，王懷民，丁博，劉惠，尹剛，滕猛，張威，饒翔，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：43