本發(fā)明屬于分布式計(jì)算領(lǐng)域，涉及分布式計(jì)算系統(tǒng)的構(gòu)建與管理技術(shù)，特別涉及分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分布式計(jì)算技術(shù)在各類系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，形成各類的分布式計(jì)算系統(tǒng)。例如：基于hla(highlevelarchitecture，高層體系結(jié)構(gòu))的分布式衛(wèi)星仿真系統(tǒng)、分布式航空虛擬視景系統(tǒng)等。分布式計(jì)算系統(tǒng)由多臺(tái)分散的計(jì)算機(jī)，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接而構(gòu)成，通常網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行系統(tǒng)管理、計(jì)算任務(wù)分配的計(jì)算機(jī)稱為中心節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)與其他計(jì)算機(jī)建立通信，采集和發(fā)送消息，傳遞任務(wù)資源；執(zhí)行任務(wù)計(jì)算的計(jì)算機(jī)稱為終端節(jié)點(diǎn)，接收中心節(jié)點(diǎn)分配的任務(wù)，并執(zhí)行任務(wù)計(jì)算，反饋結(jié)果信息。分布式計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行過程中，中心節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)之間交換信息，共享資源，相互協(xié)作完成一個(gè)共同任務(wù)。

由于終端節(jié)點(diǎn)的分散特征，在分布式計(jì)算系統(tǒng)構(gòu)建過程中對(duì)計(jì)算環(huán)境進(jìn)行配置是一項(xiàng)復(fù)雜繁瑣的工作。首先，計(jì)算環(huán)境的配置要求多人對(duì)分散的終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同操作，例如：終端節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)、設(shè)置、計(jì)算任務(wù)部署、軟件配置等。但是實(shí)際應(yīng)用中，處于不同空間位置的人員之間交流溝通存在困難，難于保證高效的協(xié)同合作。其次，對(duì)多樣本實(shí)驗(yàn)的反復(fù)計(jì)算，操作人員需要為每一個(gè)樣本檢測和配置計(jì)算環(huán)境，操作人員的工作繁重。上述問題的存在，使得人工配置計(jì)算環(huán)境的方式會(huì)大量消耗分布式計(jì)算系統(tǒng)的構(gòu)建時(shí)間，造成分布式計(jì)算系統(tǒng)使用效率低，人工操作繁瑣，容錯(cuò)性較差。因此，有必要提出一種分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置方法，即能減少分布式計(jì)算系統(tǒng)的操作人員，也能簡化計(jì)算環(huán)境的配置工作，從而提高分布式計(jì)算系統(tǒng)的應(yīng)用效率和容錯(cuò)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是：克服分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境人工配置方式中人工操作頻繁，容錯(cuò)性差，構(gòu)建時(shí)間長，使用效率低等問題，提出一種計(jì)算環(huán)境的自動(dòng)配置方法，減少操作人員及其工作量，簡化計(jì)算環(huán)境的配置工作，提高分布式系統(tǒng)的使用效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置方法，中心節(jié)點(diǎn)和每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間存在信息傳輸通路，其特征在于，對(duì)任意一項(xiàng)任務(wù)執(zhí)行下述步驟：

第一步：中心節(jié)點(diǎn)對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述和存儲(chǔ)

中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的任務(wù)數(shù)據(jù)形成任務(wù)信息和任務(wù)包，并將任務(wù)信息和任務(wù)包存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。其中，任務(wù)信息包括：任務(wù)的識(shí)別信息、任務(wù)的功能說明、任務(wù)的配置要求，任務(wù)包是任務(wù)的可執(zhí)行資源集合。

第二步：中心節(jié)點(diǎn)收集各終端節(jié)點(diǎn)信息

中心節(jié)點(diǎn)收集所有終端節(jié)點(diǎn)信息，包括每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的識(shí)別信息、計(jì)算能力、任務(wù)配置記錄。設(shè)定所有終端節(jié)點(diǎn)為可用終端節(jié)點(diǎn)。

第三步：中心節(jié)點(diǎn)制定任務(wù)分配方案

中心節(jié)點(diǎn)將任務(wù)信息與所有可用終端節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行匹配，形成任務(wù)分配方案，任務(wù)分配方案包括任務(wù)的指定終端節(jié)點(diǎn)和任務(wù)的配置要求。

第四步：中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送任務(wù)包和任務(wù)配置要求

中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)任務(wù)分配方案，將任務(wù)配置要求和數(shù)據(jù)庫中的任務(wù)信息、任務(wù)包發(fā)送給指定終端節(jié)點(diǎn)。

第五步：指定終端節(jié)點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)配置

指定終端節(jié)點(diǎn)接收任務(wù)信息、任務(wù)包和任務(wù)配置要求，根據(jù)任務(wù)配置要求對(duì)任務(wù)執(zhí)行環(huán)境進(jìn)行配置，并更新指定終端節(jié)點(diǎn)的任務(wù)配置記錄。

第六步：中心節(jié)點(diǎn)確認(rèn)任務(wù)配置結(jié)果

中心節(jié)點(diǎn)收集指定終端節(jié)點(diǎn)信息，檢查指定終端節(jié)點(diǎn)上任務(wù)配置記錄是否滿足要求？

如果滿足任務(wù)配置要求，則執(zhí)行第七步；

如果不滿足任務(wù)配置要求，則返回第四步，即中心節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送任務(wù)包和任務(wù)配置要求，指定終端節(jié)點(diǎn)重新執(zhí)行任務(wù)配置。如果上述循環(huán)執(zhí)行三次，指定終端節(jié)點(diǎn)上任務(wù)配置記錄仍不滿足要求，則將指定終端節(jié)點(diǎn)設(shè)定為不可用終端節(jié)點(diǎn)并返回第三步，即重新制定任務(wù)分配方案，并規(guī)避任務(wù)配置失敗的終端節(jié)點(diǎn)。

第七步：中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送啟動(dòng)任務(wù)命令

中心節(jié)點(diǎn)向指定終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送啟動(dòng)任務(wù)命令。

第八步：終端節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)任務(wù)程序進(jìn)程

指定終端節(jié)點(diǎn)接收啟動(dòng)任務(wù)命令，啟動(dòng)任務(wù)程序進(jìn)程，并向中心節(jié)點(diǎn)匯報(bào)啟動(dòng)任務(wù)結(jié)果。

第九步：中心節(jié)點(diǎn)確認(rèn)計(jì)算環(huán)境配置結(jié)果

中心節(jié)點(diǎn)收集指定終端節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)任務(wù)結(jié)果，判斷任務(wù)是否啟動(dòng)完成？

如果任務(wù)啟動(dòng)完成，那么計(jì)算環(huán)境配置成功。

如果任務(wù)啟動(dòng)未完成，那么返回第四步，即中心節(jié)點(diǎn)向指定終端節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送任務(wù)包，重新進(jìn)行任務(wù)配置。如果上述循環(huán)執(zhí)行三次，任務(wù)啟動(dòng)均失敗，則將指定終端節(jié)點(diǎn)設(shè)定為不可用終端節(jié)點(diǎn)并返回第三步，即重新制定任務(wù)分配方案，并規(guī)避任務(wù)啟動(dòng)失敗的終端節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明針對(duì)分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境配置效率低、人工干預(yù)頻繁、容錯(cuò)性差等問題，提出了分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置方法，可根據(jù)配置情況自動(dòng)進(jìn)行終端節(jié)點(diǎn)的更換，減少操作人員，提高系統(tǒng)容錯(cuò)性，實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算系統(tǒng)的快速構(gòu)建。該方法適用于各類分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置，及分布式計(jì)算系統(tǒng)的快速構(gòu)建。測試結(jié)果表明，分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置方法可以較大幅度地提高系統(tǒng)的使用效率，且具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和適用性。

附圖說明

圖1是分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是分布式計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置方法的示意圖。本發(fā)明的技術(shù)方案的思路是：在分布式計(jì)算系統(tǒng)中，中心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的通信和控制，以及任務(wù)的集中存儲(chǔ)和管理，制定并根據(jù)任務(wù)分配方案將任務(wù)包自動(dòng)部署到指定終端節(jié)點(diǎn)，對(duì)任務(wù)配置環(huán)境進(jìn)行確認(rèn)。終端節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)通信，匯報(bào)終端節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件信息，接收任務(wù)包和任務(wù)配置要求，執(zhí)行任務(wù)配置，啟動(dòng)和控制任務(wù)程序進(jìn)程。通過中心節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)的協(xié)同合作完成分布式計(jì)算環(huán)境的自動(dòng)配置，快速構(gòu)建分布式計(jì)算系統(tǒng)。

本發(fā)明的詳細(xì)步驟描述如下：

第一步：中心節(jié)點(diǎn)對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述和存儲(chǔ)

中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的任務(wù)數(shù)據(jù)形成任務(wù)信息和任務(wù)包，并將任務(wù)信息和任務(wù)包存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。其中，任務(wù)信息包括：任務(wù)的識(shí)別信息、任務(wù)的功能說明、任務(wù)的配置要求，任務(wù)包是任務(wù)的可執(zhí)行資源集合。通常，任務(wù)識(shí)別信息描述任務(wù)名稱、任務(wù)編號(hào)、任務(wù)版本號(hào)、任務(wù)更新日期等。任務(wù)功能說明描述任務(wù)的算法和模型、輸入輸出項(xiàng)。任務(wù)配置要求描述任務(wù)需要的數(shù)據(jù)、文件、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)路徑等。任務(wù)包是存儲(chǔ)在同一目錄中的任務(wù)的可執(zhí)行程序、動(dòng)態(tài)庫、日志文件等資源集合。

第二步：中心節(jié)點(diǎn)收集各終端節(jié)點(diǎn)信息

中心節(jié)點(diǎn)收集所有終端節(jié)點(diǎn)信息，包括每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的識(shí)別信息、計(jì)算能力、任務(wù)配置記錄。設(shè)定所有終端節(jié)點(diǎn)為可用終端節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)識(shí)別信息描述節(jié)點(diǎn)名稱、節(jié)點(diǎn)編號(hào)、ip地址。計(jì)算能力說明描述節(jié)點(diǎn)的cpu主頻、內(nèi)存容量、操作系統(tǒng)等。任務(wù)配置記錄描述終端節(jié)點(diǎn)上已經(jīng)配置的任務(wù)信息，包括：任務(wù)識(shí)別信息、任務(wù)功能說明、任務(wù)存儲(chǔ)路徑、任務(wù)程序路徑、任務(wù)的數(shù)據(jù)配置和文件配置。

第三步：中心節(jié)點(diǎn)制定任務(wù)分配方案

中心節(jié)點(diǎn)將任務(wù)信息與所有可用終端節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行匹配，形成任務(wù)分配方案，任務(wù)分配方案包括任務(wù)的指定終端節(jié)點(diǎn)和任務(wù)的配置要求。根據(jù)應(yīng)用需求，確定待計(jì)算的任務(wù)。根據(jù)任務(wù)信息和終端節(jié)點(diǎn)信息，將任務(wù)分配到指定終端節(jié)點(diǎn)，設(shè)置任務(wù)的配置數(shù)據(jù)和配置文件要求，形成任務(wù)分配方案。

第四步：中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送任務(wù)包和任務(wù)配置要求

中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)任務(wù)分配方案，將任務(wù)配置要求和數(shù)據(jù)庫中的任務(wù)信息、任務(wù)包發(fā)送給指定終端節(jié)點(diǎn)。

第五步：指定終端節(jié)點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)配置

指定終端節(jié)點(diǎn)接收任務(wù)信息、任務(wù)包和任務(wù)配置要求，將任務(wù)包存儲(chǔ)到指定路徑，根據(jù)任務(wù)配置要求對(duì)任務(wù)執(zhí)行環(huán)境進(jìn)行配置，并更新指定終端節(jié)點(diǎn)的任務(wù)配置記錄。

第六步：中心節(jié)點(diǎn)確認(rèn)任務(wù)配置結(jié)果

中心節(jié)點(diǎn)收集指定終端節(jié)點(diǎn)信息，檢查指定終端節(jié)點(diǎn)上任務(wù)配置記錄是否滿足要求？

如果滿足任務(wù)配置要求，則執(zhí)行第七步；

如果不滿足任務(wù)配置要求，則返回第四步，即中心節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送任務(wù)包和任務(wù)配置要求，指定終端節(jié)點(diǎn)重新執(zhí)行任務(wù)配置。如果上述循環(huán)執(zhí)行三次，指定終端節(jié)點(diǎn)上任務(wù)配置記錄仍不滿足要求，則將指定終端節(jié)點(diǎn)設(shè)定為不可用節(jié)點(diǎn)并返回第三步，即重新制定任務(wù)分配方案，并規(guī)避任務(wù)配置失敗的終端節(jié)點(diǎn)。

第七步：中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送啟動(dòng)任務(wù)命令

中心節(jié)點(diǎn)向指定終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送啟動(dòng)任務(wù)命令。

第八步：終端節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)任務(wù)程序進(jìn)程

指定終端節(jié)點(diǎn)接收啟動(dòng)任務(wù)命令，啟動(dòng)任務(wù)程序進(jìn)程，并向中心節(jié)點(diǎn)匯報(bào)啟動(dòng)任務(wù)結(jié)果。

第九步：中心節(jié)點(diǎn)確認(rèn)計(jì)算環(huán)境配置結(jié)果

中心節(jié)點(diǎn)收集指定終端節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)任務(wù)結(jié)果，判斷任務(wù)是否啟動(dòng)完成？

如果任務(wù)啟動(dòng)完成，那么計(jì)算環(huán)境配置成功。

如果任務(wù)啟動(dòng)未完成，那么返回第四步，即中心節(jié)點(diǎn)向指定終端節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送任務(wù)包，重新進(jìn)行任務(wù)配置。如果上述循環(huán)執(zhí)行三次，任務(wù)啟動(dòng)均失敗，則將指定終端節(jié)點(diǎn)設(shè)定為不可用終端節(jié)點(diǎn)并返回第三步，即重新制定任務(wù)分配方案，并規(guī)避任務(wù)啟動(dòng)失敗的終端節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明應(yīng)用于本單位承擔(dān)的項(xiàng)目研制中，實(shí)現(xiàn)分布式航空虛擬視景系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境自動(dòng)配置。分布式航空虛擬視景系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)連接多臺(tái)航空虛擬座艙組成。每一臺(tái)航空虛擬座艙由多臺(tái)計(jì)算機(jī)終端節(jié)點(diǎn)和設(shè)備組成，不同終端節(jié)點(diǎn)執(zhí)行不同計(jì)算任務(wù)，控制虛擬座艙中視景投影設(shè)備和人機(jī)交互設(shè)備。通過實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明可以解決分布式航空虛擬視景系統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境人工配置效率低、操作人員專業(yè)要求高、容錯(cuò)性差、協(xié)同配置困難等問題。本發(fā)明有效實(shí)現(xiàn)分布式航空虛擬視景系統(tǒng)計(jì)算環(huán)境的自動(dòng)配置，減少配置操作人員，增強(qiáng)計(jì)算環(huán)境配置的容錯(cuò)性，提高航空虛擬座艙的計(jì)算任務(wù)配置效率，快速構(gòu)建分布式航空虛擬視景系統(tǒng)。