本發(fā)明屬于科學(xué)計(jì)算與服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分布式的電離層模型云服務(wù)系統(tǒng)及方法；可廣泛地應(yīng)用于各類學(xué)科，比如全球電離層模型自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理。

背景技術(shù)：

IBM公司于2007年宣布了云計(jì)算計(jì)劃，云計(jì)算的概念從此出現(xiàn)在大眾面前。云計(jì)算描述了一種可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)的可擴(kuò)展的應(yīng)用程序?！霸茟?yīng)用”使用大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心以及功能強(qiáng)勁的服務(wù)器來(lái)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。而在云計(jì)算平臺(tái)中的服務(wù)器可以是物理的服務(wù)器或者虛擬的服務(wù)器。用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備通過(guò)瀏覽器就能訪問(wèn)云計(jì)算應(yīng)用程序。云計(jì)算服務(wù)提供商主要包括傳統(tǒng)的IT廠商、互聯(lián)網(wǎng)提供商以及軟件廠商。目前的云計(jì)算服務(wù)主要包含一些與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)緊密相聯(lián)的云主機(jī)、云存儲(chǔ)等。而科學(xué)上的計(jì)算往往依賴于硬件配置較高且價(jià)格昂貴的物理服務(wù)器，而且通常計(jì)算出相應(yīng)的結(jié)果僅供相關(guān)專業(yè)人士下載使用，并沒有提供方便快捷的用戶服務(wù)平臺(tái)。目前，世界大國(guó)競(jìng)相發(fā)展各自的超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究?？茖W(xué)計(jì)算是加強(qiáng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、科學(xué)進(jìn)步、國(guó)家安全和國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域的重要手段。我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展對(duì)各理工學(xué)科的需求呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。比如衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)已在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控、貴重物品追蹤等方面有了廣泛的應(yīng)用，且應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，具有非常大的潛力。這類服務(wù)平臺(tái)除了需要硬件的支撐，還需要一個(gè)功能強(qiáng)大的軟件服務(wù)平臺(tái)才能使其具體實(shí)現(xiàn)。研究云計(jì)算時(shí)代相關(guān)技術(shù)并建立高效的科學(xué)計(jì)算與服務(wù)平臺(tái)，對(duì)于提升科學(xué)計(jì)算的應(yīng)用服務(wù)水平和發(fā)展基于科學(xué)計(jì)算的應(yīng)用技術(shù)與服務(wù)模式有著十分重要的意義，為相關(guān)用戶提供常用科學(xué)計(jì)算功能和一系列產(chǎn)品與服務(wù)。就測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)而言，全球尚未有完整的科學(xué)計(jì)算和相關(guān)服務(wù)系統(tǒng)。目前有加拿大資源局的CSRS-PPP，加拿大新不倫瑞克大學(xué)的GAPS-PPP和美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的APPS-PPP可為用戶提供免費(fèi)的在線服務(wù)。這些科學(xué)計(jì)算與服務(wù)平臺(tái)的架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，僅僅將用戶提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算然后將結(jié)果反饋給用戶，其涉及的科學(xué)計(jì)算功能比較單一且規(guī)模較小，尚未形成功能強(qiáng)大而且完善的用戶服務(wù)平臺(tái)。通常情況下，隨著計(jì)算功能的增加，對(duì)物理服務(wù)器配置的需求也就越高，如果將大量的不同功能的科學(xué)計(jì)算任務(wù)安設(shè)在同一臺(tái)物理服務(wù)器上勢(shì)必會(huì)造成不同運(yùn)算程序?qū)τ布Y源的爭(zhēng)搶從而導(dǎo)致科學(xué)計(jì)算不能長(zhǎng)期穩(wěn)定執(zhí)行，而如果將各個(gè)計(jì)算任務(wù)安設(shè)在多個(gè)物理服務(wù)器上則需要耗費(fèi)大量的資金用于購(gòu)置硬件設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用于科學(xué)計(jì)算與服務(wù)平臺(tái)的分布式系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)：一種分布式的電離層模型云服務(wù)系統(tǒng)，其特征在于：由物理服務(wù)器和虛擬服務(wù)器組成；所述物理服務(wù)器由計(jì)算型服務(wù)器和任務(wù)型服務(wù)器組成，所述計(jì)算型服務(wù)器用于密集型科學(xué)計(jì)算，所述任務(wù)型服務(wù)器用于向計(jì)算型服務(wù)器和小型計(jì)算任務(wù)虛擬服務(wù)器分配任務(wù)；所述虛擬服務(wù)器由小型計(jì)算任務(wù)虛擬服務(wù)器和Web服務(wù)器組成，分別用于小型CPU低耗科學(xué)計(jì)算以及提供Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

所述物理服務(wù)器、小型計(jì)算任務(wù)虛擬服務(wù)器分別與所述任務(wù)型服務(wù)器連接，所述任務(wù)型服務(wù)器與Web服務(wù)器單向連接，所述Web服務(wù)器面向用戶，為用戶服務(wù)。

作為優(yōu)選，所述Web服務(wù)器與所述任務(wù)型服務(wù)器之間設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)虛擬中轉(zhuǎn)服務(wù)器。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種分布式的電離層模型云服務(wù)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：任務(wù)型服務(wù)器按照預(yù)制好的任務(wù)計(jì)劃向計(jì)算型服務(wù)器和小型計(jì)算任務(wù)虛擬服務(wù)器分配任務(wù)；

步驟2：任務(wù)型服務(wù)器將計(jì)算結(jié)果信息以文件的形式發(fā)送給Web服務(wù)器；

步驟3： Web服務(wù)器讀取接收的文件信息，并更新網(wǎng)站；

步驟4：用戶通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Web服務(wù)器中的網(wǎng)站以查閱最新信息。

作為優(yōu)選，步驟2中所述計(jì)算結(jié)果信息包括電離層模型系數(shù)、TEC圖形、系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息。

作為優(yōu)選，步驟4中所述查閱最新信息包括全球電離層解算結(jié)果信息、準(zhǔn)實(shí)時(shí)全球電離層圖信息、全球電離層預(yù)報(bào)產(chǎn)品信息以及任務(wù)型服務(wù)器中的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

1、高性能，采用物理服務(wù)器和虛擬服務(wù)器組合的架構(gòu)方式，將密集型科學(xué)計(jì)算部分、小型CPU低耗科學(xué)計(jì)算以及Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)分離，充分發(fā)揮物理服務(wù)器的計(jì)算效能，避免各類計(jì)算以及Web服務(wù)之間的相互干擾，使得系統(tǒng)服務(wù)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；

2、高安全性，物理服務(wù)器和安設(shè)小型計(jì)算任務(wù)的虛擬服務(wù)器與Web服務(wù)器采用單向連接方式，不直接面向用戶，如要增強(qiáng)安全性還可以增設(shè)一個(gè)或多個(gè)的虛擬服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)，使物理服務(wù)器和小型計(jì)算類虛擬服務(wù)器免受攻擊，而Web服務(wù)器采用的是虛擬服務(wù)器，可快速方便地制作鏡像備份，如遭受攻擊可迅速切換到其他虛擬鏡像從而保障系統(tǒng)持續(xù)安全運(yùn)行；

3、良好的擴(kuò)展性，由于分布式系統(tǒng)架構(gòu)的特點(diǎn)，各服務(wù)器相對(duì)獨(dú)立，如需添加計(jì)算模塊或新的服務(wù)模塊可按需添加相應(yīng)的物理服務(wù)器或虛擬服務(wù)器，不影響原有的系統(tǒng)運(yùn)行；

4、節(jié)省成本，對(duì)于密集型科學(xué)計(jì)算任務(wù)需要安設(shè)在物理服務(wù)器上，而對(duì)于其他小型計(jì)算任務(wù)可安設(shè)在虛擬服務(wù)器上，按需配置，形成優(yōu)化組合，有效節(jié)省成本；

5、普適性，本發(fā)明可根據(jù)實(shí)際需求購(gòu)置相應(yīng)數(shù)量的物理服務(wù)器和虛擬服務(wù)器，同時(shí)適用于各類學(xué)科的密集型計(jì)算任務(wù)和其他小型計(jì)算任務(wù)，并可建立不同學(xué)科不同專業(yè)的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，具有優(yōu)秀的通用特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

圖2：本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)見圖1，本發(fā)明提供的一種分布式的電離層模型云服務(wù)系統(tǒng)，由物理服務(wù)器和虛擬服務(wù)器組成；物理服務(wù)器由計(jì)算型服務(wù)器和任務(wù)型服務(wù)器組成，計(jì)算型服務(wù)器用于密集型科學(xué)計(jì)算，任務(wù)型服務(wù)器用于向計(jì)算型服務(wù)器和小型計(jì)算任務(wù)虛擬服務(wù)器分配任務(wù)；虛擬服務(wù)器由小型計(jì)算任務(wù)虛擬服務(wù)器和Web服務(wù)器組成，分別用于小型CPU低耗科學(xué)計(jì)算以及提供Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

物理服務(wù)器、小型計(jì)算任務(wù)虛擬服務(wù)器分別與任務(wù)型服務(wù)器連接，任務(wù)型服務(wù)器與Web服務(wù)器單向連接，Web服務(wù)器面向用戶，為用戶服務(wù)。

用戶瀏覽器與Web服務(wù)器相連，任務(wù)型服務(wù)器與Web服務(wù)器單向連接。本實(shí)施例的物理服務(wù)器為1臺(tái)，安設(shè)有全球電離層模型的解算程序。本實(shí)施例的虛擬服務(wù)器設(shè)有多個(gè)，包括安設(shè)有小型計(jì)算任務(wù)如準(zhǔn)實(shí)時(shí)全球電離層圖、全球電離層預(yù)報(bào)，以及1個(gè)Web服務(wù)器用以建立電離層模型的網(wǎng)站服務(wù)平臺(tái)。

請(qǐng)見圖2，本發(fā)明提供的一種分布式的電離層模型云服務(wù)方法，包括以下步驟：

1.安設(shè)有計(jì)算任務(wù)的多個(gè)服務(wù)器中程序各自獨(dú)立地按照計(jì)算任務(wù)執(zhí)行相應(yīng)的科學(xué)計(jì)算任務(wù)；

2.任務(wù)型服務(wù)器將計(jì)算結(jié)果如電離層模型系數(shù)、TEC圖形、系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)等信息以文件的形式發(fā)送給Web服務(wù)器；

3.Web服務(wù)器等待并接收電離層模型系數(shù)、TEC圖形等文件信息；

4.Web程序讀取Web服務(wù)器接收的文件信息，并更新網(wǎng)站頁(yè)面；

5.用戶通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Web服務(wù)器查閱服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站上的最新信息，如全球電離層解算結(jié)果、準(zhǔn)實(shí)時(shí)全球電離層圖、全球電離層預(yù)報(bào)產(chǎn)品以及計(jì)算任務(wù)型服務(wù)器中的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)等。

本實(shí)施采用Ubuntu12.04作為本實(shí)施例中物理服務(wù)器和虛擬服務(wù)器的操作系統(tǒng)，并采用C++、Fortran、Bash、PHP、HTML、CSS、JavaScript、XML等語(yǔ)言完成本發(fā)明示范應(yīng)用，分別為：采用C++、Fortran語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)全球電離層模型相關(guān)產(chǎn)品的解算，包括全球電離層模型每日解算結(jié)果、準(zhǔn)實(shí)時(shí)全球電離層圖和全球電離層預(yù)報(bào)產(chǎn)品；采用Bash實(shí)現(xiàn)Linux操作系統(tǒng)文件方面的操作；Web服務(wù)器上的網(wǎng)站服務(wù)平臺(tái)采用PHP、HTML、CSS、JavaScript、XML完成。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所描述的具體實(shí)施例中的全球電離層模型應(yīng)用僅僅是對(duì)本發(fā)明思想做舉例說(shuō)明。本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施案例做各種各樣的修改或補(bǔ)充，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的思想或者超越所附權(quán)利要求說(shuō)所定義的范圍。