本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的Web服務(wù)封裝方法以及Web服務(wù)封裝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
中尺度氣象是現(xiàn)代氣象科學(xué)中發(fā)展迅速的一個(gè)重要分支，它所研究的大氣中尺度運(yùn)動，關(guān)系到區(qū)域重要災(zāi)害性天氣的發(fā)現(xiàn)和預(yù)防。其中的一方面是通過中尺度數(shù)值模式，對中尺度天氣過程進(jìn)行深入的模擬研究和預(yù)報(bào)試驗(yàn)。隨著近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，中尺度數(shù)值模式已日趨成熟。中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模式有許多，例如WRF計(jì)算系統(tǒng)（MesoscaleModel5）是目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的模式。中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模式WRF是在上一代MM5模式上發(fā)展起來的新一代中尺度模式，是WeatherResearchForecastingmodel的簡稱。WRF模式系統(tǒng)是由許多美國研究部門及大學(xué)的科學(xué)家共同參與進(jìn)行開發(fā)研究的新一代中尺度預(yù)報(bào)模式和同化系統(tǒng)。WRF模式系統(tǒng)將成為改進(jìn)從云尺度到天氣尺度等不同尺度重要天氣特征預(yù)報(bào)精度的工具，重點(diǎn)考慮1～10公里的水平網(wǎng)格。該模式具備高擴(kuò)展性，是當(dāng)前氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)中最常用的模式。用WRF進(jìn)行海洋數(shù)值模擬的計(jì)算量一般較大，因此需要在高性能計(jì)算集群上進(jìn)行并行計(jì)算。在現(xiàn)在有的操作方式中，用戶通常需要使用遠(yuǎn)程字符終端連接到高性能計(jì)算集群系統(tǒng)，并在命令行環(huán)境下執(zhí)行一系列操作才能完成這一數(shù)值模擬過程，一般包含如下幾個(gè)流程：準(zhǔn)備WRF的可執(zhí)行文件及其需要的數(shù)據(jù)文件。這些文件通常需要放置在集群的全局共享存儲中，用戶一般使用FTP、SFTP等工具向集群上傳這些文件，在大多數(shù)情況下，用戶還需要用文本編輯工具對這些文件進(jìn)行修改。如果計(jì)算集群系統(tǒng)上有作業(yè)調(diào)度器，則用戶需要使用文本編輯器編寫一個(gè)腳本文件，其中填寫需要申請的計(jì)算資源數(shù)量，以及運(yùn)行WRF程序的命令，然后使用作業(yè)調(diào)度命令提交作業(yè)。如果沒有作業(yè)調(diào)度器，則用戶需要將運(yùn)行WRF程序的進(jìn)程數(shù)以及在哪些節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行等信息通過命令行參數(shù)的方式傳遞給MPI的進(jìn)程啟動器，如mpirun、mpiexec等。通過MPI的進(jìn)程啟動器啟動WRF程序來進(jìn)行并行計(jì)算。程序運(yùn)行完成后，使用FTP、SFTP等工具下載結(jié)果文件到用戶本地計(jì)算機(jī)查看計(jì)算結(jié)果?，F(xiàn)有運(yùn)行WRF計(jì)算程序的方法存在以下缺陷：（1）使用難度大。想要順利完成WRF程序的計(jì)算任務(wù)，用戶往往需要非常熟悉很多計(jì)專業(yè)的計(jì)算機(jī)知識和工具，如Linux操作系統(tǒng)基本操作、Shell腳本語言、常用的文本編輯和字符處理工具、MPI環(huán)境的使用、作業(yè)調(diào)度軟件的使用等等。（2）執(zhí)行效率低。想要順利提交一個(gè)WRF程序的計(jì)算任務(wù)，需要執(zhí)行多個(gè)流程，需要在命令行環(huán)境執(zhí)行復(fù)雜繁瑣的操作，從而導(dǎo)致并行計(jì)算任務(wù)的提交費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。（3）出錯(cuò)概率大。對于大部分普通用戶來說，在命令行環(huán)境執(zhí)行復(fù)雜繁瑣的操作，出現(xiàn)人為操作失誤的概率很大。特別是對于操作流程不熟悉的用戶，在執(zhí)行的各個(gè)環(huán)節(jié)均容易遇到問題。（4）安全風(fēng)險(xiǎn)高。傳統(tǒng)的操作方法需要對普通用戶開放命令行終端訪問權(quán)限，對于高性能計(jì)算集群的管理員來說，對普通用戶開放命令行終端存在安全性的風(fēng)險(xiǎn)。用戶的誤操作可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，黑客也有可能趁虛而入。針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種降低用戶對中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF提交作業(yè)的Web封裝方法以及Web封裝系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：在一方面，提供了一種用于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的Web服務(wù)封裝方法，包括：通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息；根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息由腳本生成器提取有用信息并生成作業(yè)腳本文件；將所生成的作業(yè)腳本文件提交給計(jì)算集群系統(tǒng)；所述計(jì)算集群系統(tǒng)根據(jù)所述作業(yè)腳本文件調(diào)用所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF來執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)。在可選實(shí)施例中，在通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息的步驟之前，所述Web封裝方法還包括：根據(jù)接收到的應(yīng)用請求獲取對應(yīng)的應(yīng)用配置文件；以及，根據(jù)所述應(yīng)用配置文件以及所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的運(yùn)行情況生成相對應(yīng)的Web服務(wù)界面。在可選實(shí)施例中，所述與任務(wù)相關(guān)的信息包括以下之一或任意組合：所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF所在路徑、所需輸入文件的目錄、執(zhí)行命令、所需的計(jì)算節(jié)點(diǎn)、每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的CPU核心數(shù)和內(nèi)存大小以及執(zhí)行任務(wù)的計(jì)算時(shí)間。在可選實(shí)施例中，根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息由腳本生成器提取有用信息并生成作業(yè)腳本之前，所述Web封裝方法還包括：檢測所述與任務(wù)相關(guān)的信息是否合法，檢測為是時(shí)，執(zhí)行根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息由腳本生成器提取有用信息并生成作業(yè)腳本的步驟；檢測否時(shí)，生成不合法提示信息并顯示在所述Web服務(wù)界面上。在可選實(shí)施例中，將所生成的作業(yè)腳本提交給所述中尺度數(shù)值氣象計(jì)算預(yù)報(bào)系統(tǒng)以執(zhí)行作業(yè)，包括：將所生成的作業(yè)腳本文件提交作業(yè)調(diào)度隊(duì)列中，由作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度以執(zhí)行作業(yè)。在可選實(shí)施例中，在通過Web服務(wù)應(yīng)用界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息之前，檢測所述計(jì)算集群系統(tǒng)的隊(duì)列信息，包括：隊(duì)列名、可使用總核數(shù)、隊(duì)列中的作業(yè)數(shù)和可用計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)。在可選實(shí)施例中，在通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息之前，檢測用戶的磁盤配額和計(jì)費(fèi)額度。在另一方面提供了一種用于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的Web服務(wù)封裝系統(tǒng)，包括：Web應(yīng)用模塊，用于通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息；腳本生成模塊，用于根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息提取有用信息并生成作業(yè)腳本文件；作業(yè)提交模塊，用于將所生成的作業(yè)腳本文件提交給計(jì)算集群系統(tǒng)；以便所述計(jì)算集群系統(tǒng)根據(jù)所述作業(yè)腳本文件調(diào)用所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF來執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)。在可選實(shí)施例中，所述Web應(yīng)用模塊包括：配置解析模塊，用于根據(jù)接收到的應(yīng)用請求獲取對應(yīng)的應(yīng)用配置文件；以及，Web服務(wù)界面生成模塊，用于根據(jù)所述應(yīng)用配置文件以及所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的運(yùn)行情況生成相對應(yīng)的Web服務(wù)界面。在可選實(shí)施例中，所述Web服務(wù)封裝系統(tǒng)還包括檢測模塊，用于檢測所述與任務(wù)相關(guān)的信息是否合法，檢測為是時(shí)，所述腳本生成模塊根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息提取有用信息并生成作業(yè)腳本文件；檢測否時(shí)，生成不合法提示信息并顯示在所述Web服務(wù)界面上。附圖說明圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的Web服務(wù)封裝方法的流程圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的Web服務(wù)封裝系統(tǒng)的示意框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地說明。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的Web服務(wù)封裝方法的流程圖。如圖1所示，該Web服務(wù)封裝方法包括：S101，通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息。可選地，在步驟S101之前，該Web服務(wù)封裝方法還可以包括根據(jù)接收到的應(yīng)用請求獲取對應(yīng)的應(yīng)用配置文件；根據(jù)所述應(yīng)用配置文件以及所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的運(yùn)行情況生成相對應(yīng)的Web服務(wù)界面。在本發(fā)明實(shí)施例中，對于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的每個(gè)應(yīng)用，都會有一個(gè)相對應(yīng)的應(yīng)用配置文件。該應(yīng)用配置文件中包括：相應(yīng)的頁面各項(xiàng)初始值，配置解析會根據(jù)計(jì)算集群系統(tǒng)的運(yùn)行情況以及應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行配置解析，生成相應(yīng)的應(yīng)用頁面，也就是相對應(yīng)的Web服務(wù)界面。可選地，與任務(wù)相關(guān)的信息可以包括：在所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)所在路徑、所需輸入文件的目錄和執(zhí)行命令。可選地，在步驟S101之前、同時(shí)或之后還可以通過所述Web服務(wù)界面接收與要執(zhí)行的作業(yè)相關(guān)的計(jì)算資源信息，所述計(jì)算資源信息包括：CPU核心數(shù)、內(nèi)存大小和計(jì)算時(shí)間?？蛇x地，用戶還可以通過Web服務(wù)界面，選擇是否使用虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（VirtualNetworkComputing，VNC）功能或CheckPoint功能(即斷點(diǎn)再計(jì)算功能)?？蛇x地，用戶還可以通過Web服務(wù)界面提交計(jì)算集群系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)、單節(jié)點(diǎn)核心數(shù)、網(wǎng)速協(xié)議、執(zhí)行命令、應(yīng)用所需輸入文件等。S102，根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息由腳本生成器提取有用信息并生成作業(yè)腳本文件。S103，將所生成的作業(yè)腳本文件提交給計(jì)算集群系統(tǒng)，以便所述計(jì)算集群系統(tǒng)根據(jù)所述作業(yè)腳本文件調(diào)用所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF來執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)。在可選實(shí)施例中，所述Web封裝方法在步驟S102之前還包括：檢測所述與任務(wù)相關(guān)的信息是否合法，檢測為是時(shí)，執(zhí)行步驟S103；檢測否時(shí)，生成不合法提示信息并顯示在所述Web服務(wù)界面上。在可選實(shí)施例中，計(jì)算集群系統(tǒng)包括作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，步驟S103包括：將所生成的作業(yè)腳本文件提交計(jì)算集群系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度隊(duì)列中，由作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度以便調(diào)用所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF來執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)。在可選實(shí)施例中，在步驟S101之前，Web封裝方法還包括：檢測所述計(jì)算集群系統(tǒng)的隊(duì)列信息，包括：隊(duì)列名、可使用總核數(shù)、隊(duì)列中的作業(yè)數(shù)和可用計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)。在可選實(shí)施例中，在通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息之前，檢測用戶的磁盤配額和計(jì)費(fèi)額度。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的Web服務(wù)封裝系統(tǒng)的示意框圖。如圖2所示意，該Web服務(wù)封裝系統(tǒng)包括：Web應(yīng)用模塊10，用于通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息；腳本生成模塊20，用于根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息提取有用信息并生成作業(yè)腳本文件；以及，作業(yè)提交模塊30，用于將所生成的作業(yè)腳本文件提交給計(jì)算集群系統(tǒng)；以便所述計(jì)算集群系統(tǒng)根據(jù)所述作業(yè)腳本文件調(diào)用所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF來執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)。在可選實(shí)施例中，所述與任務(wù)相關(guān)的信息包括以下之一或任意組合：所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF所在路徑、所需輸入文件的目錄、執(zhí)行命令、所需的計(jì)算節(jié)點(diǎn)、每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的CPU核心數(shù)和內(nèi)存大小以及執(zhí)行任務(wù)的計(jì)算時(shí)間。在可選實(shí)施例中，所述Web應(yīng)用模塊包括：配置解析模塊，用于根據(jù)接收到的應(yīng)用請求獲取對應(yīng)的應(yīng)用配置文件；以及，Web服務(wù)界面生成模塊，用于根據(jù)所述應(yīng)用配置文件以及所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的運(yùn)行情況生成相對應(yīng)的Web服務(wù)界面。在可選實(shí)施例中，所述Web服務(wù)封裝系統(tǒng)還包括檢測模塊，用于檢測所述與任務(wù)相關(guān)的信息是否合法，檢測為是時(shí)，所述腳本生成模塊根據(jù)所接收到的與任務(wù)相關(guān)的信息提取有用信息并生成作業(yè)腳本文件；檢測否時(shí)，生成不合法提示信息并顯示在所述Web服務(wù)界面上。在可選實(shí)施例中，作業(yè)提交模塊將所生成的作業(yè)腳本文件提交給計(jì)算集群系統(tǒng)包括：將所生成的作業(yè)腳本文件提交計(jì)算集群系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度隊(duì)列中，由作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)調(diào)度以便調(diào)用所述中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF來執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)。在可選實(shí)施例中，所述檢測模塊還用于在Web服務(wù)應(yīng)用界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息之前，檢測所述計(jì)算集群系統(tǒng)的隊(duì)列信息，包括：隊(duì)列名、可使用總核數(shù)、隊(duì)列中的作業(yè)數(shù)和可用計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)。在可選實(shí)施例中，所述Web服務(wù)封裝系統(tǒng)還包括額度計(jì)算模塊，用于在通過Web服務(wù)界面接收與任務(wù)相關(guān)的信息之前，檢測用戶的磁盤配額和計(jì)費(fèi)額度，以便Web服務(wù)封裝系統(tǒng)根據(jù)用戶的磁盤配額和計(jì)費(fèi)額度確定是否為該用戶的作業(yè)提供Web封裝服務(wù)。進(jìn)一步地，根據(jù)用戶的磁盤配額還可以用于計(jì)算集群系統(tǒng)為該用戶分配相應(yīng)的資源。本發(fā)明通過Web封裝，將中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF的作業(yè)提交流程隱藏在底層，提供給用戶一個(gè)簡單直觀的Web頁面，用戶只需要Web頁面上執(zhí)行簡單的操作就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備、計(jì)算資源申請、作業(yè)提交、結(jié)果查看等整套流程。通過Web封裝，可以大大降低用戶的使用門檻，提高使用效率，減小出錯(cuò)概率。其有益效果可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）降低使用難度。用戶不再需要掌握Linux操作系統(tǒng)基本操作、Shell腳本語言、常用的文本編輯和字符處理工具、MPI環(huán)境的調(diào)用、作業(yè)調(diào)度軟件等與其專業(yè)背景無關(guān)的知識和工具，就能輕松完成中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF計(jì)算任務(wù)的準(zhǔn)備、執(zhí)行等工作，大大降低了使用門檻。（2）提高工作效率。繁瑣復(fù)雜的命令行操作全部隱藏在底層，在底層自動批量執(zhí)行，可以節(jié)省大量的人為操作時(shí)間，提高使用效率。（3）提高任務(wù)提交的成功率。本發(fā)明實(shí)施例中，會對用戶在Web界面提交的參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行各種合法性檢查。比如，檢查用戶申請的計(jì)算資源是否超過其權(quán)限，用戶輸入的參數(shù)是否合法，用戶的輸入文件格式是否正確等，如果判斷出錯(cuò)誤，會在Web界面給出相應(yīng)提示。通過這些合法性檢查可以大大提高并行任務(wù)提交的成功率。（4）可輕松地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)計(jì)算系統(tǒng)WRF運(yùn)行時(shí)的一些復(fù)雜或高級功能，比如計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的選擇，啟動CPU進(jìn)程綁定等，如果通過命令行方式需要指定復(fù)雜的參數(shù)，操作繁瑣，使用難度較大。進(jìn)行Web封裝后，用戶只需要通過界面上的一些選項(xiàng)框就能實(shí)現(xiàn)這些功能。（5）提高高性能計(jì)算集群系統(tǒng)的使用安全性。將普通用戶的任務(wù)提交操作封裝在Web后，用戶執(zhí)行的都是封閉式的操作，很大程度上避免了影響系統(tǒng)穩(wěn)定或安全的用戶非法操作。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。