高性能分布式論證仿真支撐環(huán)境分析

陳 欣，梁洪波，李 猛，張英潮

（1.北京郵電大學(xué)計算機(jī)學(xué)院，100876 北京;2.復(fù)雜系統(tǒng)仿真國家重點實驗室，100101 北京;3.國防科技大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院，410073 長沙）

高性能分布式論證仿真支撐環(huán)境分析

陳 欣1，2，梁洪波3，李 猛3，張英潮2

（1.北京郵電大學(xué)計算機(jī)學(xué)院，100876 北京;2.復(fù)雜系統(tǒng)仿真國家重點實驗室，100101 北京;3.國防科技大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院，410073 長沙）

為獲得能滿足論證仿真需要的具有超實時運算能力的高性能仿真支撐環(huán)境，根據(jù)高性能分布式仿真的需求特點，研究以高層體系結(jié)構(gòu)(HLA)為核心的高性能分布式仿真集成開發(fā)與運行管理環(huán)境的軟件組成和體系結(jié)構(gòu)，主要包括集成開發(fā)環(huán)境和運行與監(jiān)控管理環(huán)境，為高性能分布式仿真應(yīng)用的開發(fā)、測試、集成、初始化、運行、監(jiān)控、管理等提供一體化的支撐.重點研究基于高性能計算機(jī)的分布仿真支撐環(huán)境HPCRTI的功能設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù).基于該環(huán)境進(jìn)行了某裝備體系仿真實驗，實驗結(jié)果表明，大規(guī)模仿真系統(tǒng)的運行效率提高了17.8倍.

高層體系結(jié)構(gòu)(HLA);高性能分布式仿真;開發(fā)集成環(huán)境;運行與監(jiān)控管理環(huán)境

論證仿真主要以復(fù)雜問題分析為目的，利用仿真技術(shù)模擬戰(zhàn)爭系統(tǒng)的運動規(guī)律，突出模型的構(gòu)建和大量的運算分析，對模型構(gòu)建的可信性要求高，對模擬系統(tǒng)的分析計算能力要求高，其目的是能夠獲得可行、優(yōu)化的戰(zhàn)略決策、作戰(zhàn)方案以及武器裝備運用方案.論證仿真一般針對研究對象的不確定性因素進(jìn)行探索仿真，獲取大量仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，繼而采用適當(dāng)?shù)暮筇幚矸椒▽Ψ抡娼Y(jié)果進(jìn)行綜合分析，以發(fā)現(xiàn)和理解復(fù)雜現(xiàn)象背后的數(shù)據(jù)變量(各個影響因素)之間的重要關(guān)系，找出它們之間所遵循的規(guī)律，獲得論證問題的合理解與滿意解［1］.

用于論證分析研究的仿真系統(tǒng)不同于用于訓(xùn)練的仿真系統(tǒng)，具有如下特點:

1)解空間的海量性.論證問題首先體現(xiàn)在變化因素多，如組成結(jié)構(gòu)、數(shù)量規(guī)模、性能參數(shù)等;因此，優(yōu)化時的解空間具有維度災(zāi)，方案的數(shù)量是根據(jù)解空間的維度而成指數(shù)倍增長.如“恐怖的海峽”采用了探索性分析方法，僅對7個變量進(jìn)行分析，就產(chǎn)生了3×4×2×2×3×2×6=1 728次仿真試驗方案.

2)仿真試驗方案的海量性.由于解空間具有維度災(zāi)，效能指標(biāo)的數(shù)量和結(jié)構(gòu)非常繁多和復(fù)雜，而每項效能指標(biāo)的獲取都需要大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持.論證分析的結(jié)論需要建立在對多次仿真結(jié)果進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上.例如，在“恐怖的海峽”項目中，蘭德公司研究人員通過1 700多次JICM運行，用以研究7個關(guān)鍵變量的影響.在“沙漠盾牌”行動方案分析評估中，美陸軍概念分析局(CAA)使用 CEM 共運行了500 多次［1－2］.

3)仿真運行的超實時性.論證分析的仿真推演時間通常要求遠(yuǎn)小于實際軍事活動的推進(jìn)時間，且軍事分析結(jié)論是建立在對各類關(guān)鍵變量進(jìn)行大量探索性運算基礎(chǔ)之上的;因此，運算時間成為分析仿真系統(tǒng)必須考慮的重要問題.“超實時”仿真運行模式能大幅度縮短對一次軍事行動過程的仿真運行時間，進(jìn)而實現(xiàn)在一個相對短的時間內(nèi)完成盡可能多的仿真試驗方案分析.如美軍JWARS仿真系統(tǒng)能夠在2.5 h內(nèi)完成100 d時間的戰(zhàn)區(qū)級戰(zhàn)役.美國空軍的THUNDER系統(tǒng)要求在2 h內(nèi)對45 d的戰(zhàn)役行動仿真運行5次，一次仿真運行的時間加速比要達(dá)到2000∶1.由此可見，高層次的論證分析仿真具有很高的仿真時間加速比.

1 目前分布式交互仿真平臺存在的問題

目前，分布式仿真的代表是由美國國防部提出的高層體系結(jié)構(gòu)HLA(High Level Architecture)，該結(jié)構(gòu)通過定義了一個靈活的、可伸縮的、可重用的軟件體系，實現(xiàn)了基于組件“即插即用”的分布式仿真思想［3］，并于2000年9月，被正式接納為IEEE 1516標(biāo)準(zhǔn)［4］.HLA技術(shù)對新一代分布仿真技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用.

在我國，不少科研單位都已研制了HLA仿真平臺，并廣泛應(yīng)用于國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個領(lǐng)域.然而，隨著由于仿真規(guī)模的不斷擴(kuò)大和復(fù)雜程度的不斷提高，基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)的仿真運行無法滿足應(yīng)用需求，主要存在以下幾個問題.

1)系統(tǒng)響應(yīng)慢.在論證過程中，總是希望修改某個參數(shù)(集)后，仿真系統(tǒng)能夠迅速得到相應(yīng)的仿真結(jié)果，但如果采用分布式仿真技術(shù)(DIS/HLA或其他體系結(jié)構(gòu))，由于網(wǎng)絡(luò)延時和節(jié)點間時間同步開銷，這種需求是很難滿足的.對于一個比較完整的攻防對抗仿真系統(tǒng)，通常至少需要運行30 min以上.

2)仿真試驗時間長.武器裝備論證要求定量的仿真結(jié)果達(dá)到一定的置信度水平，因此要求試驗的樣本數(shù)足夠大，如果一次仿真試驗需要較長時間，就無法保證仿真試驗的效率;

3)多次仿真運行之間的不相關(guān)性很難保證.仿真定量評估采用的基本方法是蒙特－卡羅方法，它要求使用的隨機(jī)數(shù)序列的獨立性和相關(guān)性符合要求.對于分布式仿真系統(tǒng)來說，如果不經(jīng)過精心的設(shè)計，是很難滿足的.

4)仿真系統(tǒng)管理復(fù)雜.對分布式仿真系統(tǒng)，隨著節(jié)點的增加，系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試、維護(hù)和數(shù)據(jù)管理的復(fù)雜度也相應(yīng)的加大.

因此，人們期待利用高性能計算機(jī)強大的計算和通信能力提高仿真系統(tǒng)的運行效率.基于高性能分布式仿真的要求，支撐環(huán)境必須具有高性能、跨平臺的仿真運行支撐及監(jiān)控管理能力［5］，具備高度自動化的、功能豐富齊全的集成化仿真開發(fā)與集成測試環(huán)境，并為大規(guī)模分布式仿真建立先進(jìn)、高效、規(guī)范的應(yīng)用開發(fā)模式.

2 高性能分布式仿真支撐環(huán)境軟件結(jié)構(gòu)及功能設(shè)計

高性能分布式仿真支撐環(huán)境由集成開發(fā)環(huán)境和運行監(jiān)控管理環(huán)境組成，為分布式仿真的開發(fā)、測試、集成、初始化、運行、監(jiān)控管理、分析評估提供一體化的支撐，其軟件結(jié)構(gòu)如圖1所示［5］.

2.1 集成開發(fā)環(huán)境

集成開發(fā)環(huán)境具體包括對象模型開發(fā)工具、盟員框架自動生成工具、聯(lián)盟測試工具、想定生成工具、任務(wù)分發(fā)與負(fù)載平衡工具、資源共享環(huán)境、對象模型庫、盟員庫、想定庫等［5］，旨在為大規(guī)模仿真的開發(fā)、測試、集成及仿真初始化等提供高度自動化、功能豐富齊全的集成化工具.

2.1.1 對象模型開發(fā)工具StarOMT

對象模型開發(fā)的目的是為了實現(xiàn)HLA分布交互仿真系統(tǒng).該工具要求采用靈活快捷的數(shù)據(jù)組織方式、建模能力和模型重用能力.

圖1 高性能仿真集成開發(fā)與運行支撐環(huán)境軟件結(jié)構(gòu)

2.1.2 盟員框架自動生成工具StarWizard

研究盟員框架自動生成工具旨在建立一個基于HLA/RTI仿真系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)環(huán)境，可以為聯(lián)盟成員提供一個高度結(jié)構(gòu)化的、圖形化環(huán)境.實現(xiàn)讀入FDD格式的對象模型數(shù)據(jù)文件，自動生成基于FOM/SOM中各元素的C++源代碼，生成聯(lián)盟成員外殼代碼，在RTI和實際仿真實體模型間提供一個抽象層等功能.聯(lián)盟成員開發(fā)者只需要負(fù)責(zé)實現(xiàn)仿真實體模型的仿真功能.

2.1.3 聯(lián)盟測試工具StarTest

聯(lián)盟測試工具的研究旨在聯(lián)盟開發(fā)和集成中，對聯(lián)盟及盟員進(jìn)行全面的測試，確保聯(lián)盟各項功能的實現(xiàn).

聯(lián)盟測試過程較為復(fù)雜，包括盟員測試和聯(lián)盟測試，其中盟員軟件單元測試通常由各盟員的開發(fā)者對自己所開發(fā)的盟員進(jìn)行測試，直至各軟件單元沒有錯誤且滿足其最初的設(shè)計意圖，為整個測試的基礎(chǔ);集成測試通常先進(jìn)行盟員之間一對一的測試，再進(jìn)行多盟員集中測試.

2.1.4 想定生成工具StarSET

傳統(tǒng)的想定編輯與生成系統(tǒng)大多面向特定領(lǐng)域的具體應(yīng)用，具有固定的想定參數(shù)結(jié)構(gòu)和設(shè)置界面，通用性較差，各單位均想開發(fā)適合自己的想定系統(tǒng).想定生成工具StarSET采用基于參數(shù)模板文件的通用想定參數(shù)編輯方法，通過解析用戶提供預(yù)定義格式的仿真應(yīng)用參數(shù)模板文件，自動生成參數(shù)設(shè)置界面，實現(xiàn)想定需求編輯與生成仿真想定參數(shù)，滿足想定編輯與生成通用性的需求.

2.1.5 任務(wù)分發(fā)器(StarDeploy)

研制任務(wù)分發(fā)器(StarDeploy)旨在依據(jù)作戰(zhàn)方案，為用戶提供描述任務(wù)分發(fā)的規(guī)程，根據(jù)機(jī)器的載荷狀態(tài)，對盟員進(jìn)行動態(tài)分配，依照用戶的任務(wù)分發(fā)規(guī)程對盟員進(jìn)行遠(yuǎn)程啟和初始化設(shè)置.技術(shù)難度主要包括任務(wù)分發(fā)規(guī)程描述語言，負(fù)載平衡調(diào)度機(jī)制，流程控制機(jī)制以及遠(yuǎn)程分發(fā)和執(zhí)行機(jī)制.

2.1.6 資源共享環(huán)境StarShare

建立資源共享環(huán)境通過為模型、數(shù)據(jù)、計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等各種資源的封裝和發(fā)布提供工具，通過網(wǎng)絡(luò)用語可實現(xiàn)共享資源的瀏覽、查詢和信息交換(許可條件下).當(dāng)本地資源不足時(大規(guī)模作戰(zhàn))，可將多個實驗室構(gòu)成為一仿真網(wǎng)絡(luò)，利用遠(yuǎn)程仿真資源，將遠(yuǎn)程實驗室作為分布式仿真的一個節(jié)點加入到大規(guī)模仿真系統(tǒng)中.環(huán)境共享資源的關(guān)鍵技術(shù)主要包括資源管理和調(diào)度、網(wǎng)格監(jiān)控服務(wù)和數(shù)據(jù)管理.

2.2 運行與監(jiān)控管理環(huán)境

運行與監(jiān)控管理環(huán)境為分布式仿真的運行、監(jiān)控、管理記錄回放等提供高效、直觀的支撐平臺和工具，主要包括高性能分布式仿真運行支撐平臺、聯(lián)盟管理工具、仿真顯示盟員和記錄回放工具［5］.

2.2.1 高性能分布式仿真運行支撐平臺HPC-RTI

高性能仿真運行支撐平臺HPC－RTI旨在支持多武器平臺、大范圍、多軍種以及戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)層次上的模擬仿真，實現(xiàn)不同地域、不同領(lǐng)域的各仿真實體及其與實裝系統(tǒng)的綜合集成和無縫連接［3］.

與高性能仿真運行支撐平臺相關(guān)的主要技術(shù)突破包括:滿足大規(guī)模仿真的RTI體系結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)技術(shù)，特別是基于高性能計算機(jī)的RTI的實現(xiàn)技術(shù);高效的RTI自適應(yīng)通信機(jī)制;針對分布式仿真應(yīng)用多盟員互連通信特點的高效的共享內(nèi)存通信技術(shù)等.

2.2.1.1 高性能RTI體系結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)技術(shù)

高性能RTI由于需要支持的實體規(guī)模大、盟員多，因此，適宜采用功能分布式體系結(jié)構(gòu)［6］.其實現(xiàn)由兩部分組成:中心RTI部件CRC以及本地RTI部件LRC.HPC－RTI實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 HPC-RTI實現(xiàn)結(jié)構(gòu)

CRC作為中心服務(wù)器程序，負(fù)責(zé)創(chuàng)建與銷毀聯(lián)盟，并在聯(lián)盟執(zhí)行過程中，維護(hù)全聯(lián)盟信息，監(jiān)控聯(lián)盟運行狀態(tài)，協(xié)調(diào)各盟員之間的信息同步.

本地RTI部件(LRC)作為盟員方的HLA中間件，主要完成以下任務(wù):為盟員調(diào)用RTI服務(wù)提供支持;向盟員提供回調(diào)服務(wù)支持;維護(hù)本地聯(lián)盟及盟員信息;實現(xiàn)與CRC之間的通信;實現(xiàn)與其他LRC之間的通信.

功能分布式體系結(jié)構(gòu)能夠有效地分散RTI的計算和通信負(fù)擔(dān)，提高仿真系統(tǒng)的運行效率.

2.2.1.2 高性能RTI自適應(yīng)通信技術(shù)

目前，刀片集群已逐漸成為高性能計算機(jī)(HPC)的主流體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)結(jié)合了SMP和MPP的優(yōu)點，具備節(jié)點內(nèi)共享存儲和節(jié)點間分布存儲的層次結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)節(jié)點內(nèi)共享內(nèi)存、節(jié)點間Infiniband等高速互連兩級通信.此外，當(dāng)與外部網(wǎng)絡(luò)連接時，還存在高性能節(jié)點與外部PC節(jié)點間的以太網(wǎng)通信.這種多層次的通信環(huán)境，客觀上對HPC－RTI的通信機(jī)制提出了更高的要求［7－9］.HPC-RIT 的通信環(huán)境見圖3.

圖3 HPC－RTI通信環(huán)境

然而，現(xiàn)有的RTI通信機(jī)制主要基于TCP/IP實現(xiàn)，雖然能滿足基于分布網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建HLA仿真的應(yīng)用需求，但單一的通信機(jī)制不能有效發(fā)揮高性能計算機(jī)層次式通信硬件的效能，即不能實現(xiàn)同一個計算節(jié)點內(nèi)盟員間高效的共享內(nèi)存通信，只能基于同一個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)盟員間互操作.為實現(xiàn)與外部盟員間通信，盟員需基于以太網(wǎng)TCP/IP通信，因此不能發(fā)揮高性能計算節(jié)點間高速IB互連優(yōu)勢.為此，必須研究支持HPC－RTI共享內(nèi)存/IB/以太網(wǎng)自適應(yīng)的通信機(jī)制，使之能夠根據(jù)通信雙方所在節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，自適應(yīng)建立延遲最小的通信連接，實現(xiàn)共享內(nèi)存、IB等高速互連及以太網(wǎng)互連的自適應(yīng)選擇.

2.2.1.3 高效的節(jié)點內(nèi)盟員共享內(nèi)存通信技術(shù).

對于多核多CPU計算平臺，共享內(nèi)存是一種高效的進(jìn)程間通信方式，通過共享內(nèi)存運行不同CPU上的進(jìn)程間通信從而獲得較高的通信效率.然而，傳統(tǒng)的共享內(nèi)存通信方式是多個進(jìn)程使用同一個內(nèi)存區(qū)域，當(dāng)通信的進(jìn)程增多時，易造成讀寫沖突，導(dǎo)致系統(tǒng)資源等待，共享內(nèi)存通信效率降低.針對分布式仿真應(yīng)用多盟員互連通信的特點，研究基于分布式共享內(nèi)存的RTI盟員通信算法(見圖4)，在保證內(nèi)存訪問一致性的同時，有效減少盟員之間的共享內(nèi)存訪問沖突，提高通信效率.

圖4 分布式共享內(nèi)存通信

2.2.2 聯(lián)盟管理工具StarFM

在HLA仿真中，對聯(lián)盟進(jìn)行監(jiān)控和管理需建立在對RTI、聯(lián)盟和盟員深入了解的基礎(chǔ)之上，是一項十分復(fù)雜的工作.為有效對其進(jìn)行監(jiān)控和管理，HLA中定義了管理對象模型MOM，有限的對RTI、聯(lián)盟和盟員進(jìn)行監(jiān)控和管理［10］.

2.2.3 仿真顯示盟員StarScope

仿真顯示盟員在仿真過程中可以表格、一維曲線、二維曲線、三維曲線、直方圖、二維態(tài)勢圖、盟員狀態(tài)圖等多種方式實時顯示指定盟員的有關(guān)屬性和參數(shù).

2.2.4 記錄回放工具StarLogger

記錄分析是HLA仿真平臺必備的功能，但對于大規(guī)模分布式仿真系統(tǒng)，巨大數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性使得記錄分析面臨的挑戰(zhàn)，對仿真過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效記錄和分析成為許多仿真應(yīng)用和發(fā)展的巨大障礙.研制盟員記錄分析工具的目的是將仿真過程中盟員的狀態(tài)進(jìn)行記錄和保存，仿真完成后通過保存的記錄重現(xiàn)盟員仿真的過程，進(jìn)而對聯(lián)盟執(zhí)行和結(jié)果分析提供幫助.

高性能仿真記錄回放工具面臨運行環(huán)境復(fù)雜(高性能計算機(jī)+PC機(jī)+共享內(nèi)存、Infiniband、以太網(wǎng)等多種通信環(huán)境)、記錄數(shù)據(jù)量大等挑戰(zhàn)，需要突破跨平臺、自適應(yīng)、高效率等相關(guān)技術(shù).

3 陸軍裝備體系論證仿真實驗

某體系對抗仿真系統(tǒng)共有300多個盟員，涉及1 300多個裝備實體對象，在傳統(tǒng)的HLA仿真環(huán)境下運行一次共需67 h，將其移植到本文的高性能環(huán)境并進(jìn)行仿真效率的分析對比，主要包括三類指標(biāo).

1)仿真實體硬件指標(biāo)主要體現(xiàn)仿真資源的硬件環(huán)境，包含系統(tǒng)反應(yīng)時間、信息存取速度和節(jié)點利用率;

2)仿真實體網(wǎng)絡(luò)資源指標(biāo)主要體現(xiàn)分布式環(huán)境中數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包含反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)QoS性能指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)帶寬、延時和信道利用率;

3)仿真實體綜合性能主要體現(xiàn)在分布式仿真中的實體模型組件性能，包含組件智能水平、響應(yīng)時間、吞吐量和資源利用率.

這些指標(biāo)可以分別量化，同時可以根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計要求或經(jīng)驗選擇各指標(biāo)的權(quán)值作為資源的綜合評判標(biāo)準(zhǔn).為了更公平的對比，以單個節(jié)點的仿真效率評價為基準(zhǔn)，其評價函數(shù)和表示為

其中αi(i≤i≤10)為評價函數(shù)的權(quán)值參數(shù)，分別對應(yīng)表示系統(tǒng)的9個具體資源評價指標(biāo)參數(shù).在不同層次進(jìn)行資源評價時，可以根據(jù)信息聚合的不同要求對評價函數(shù)的權(quán)值進(jìn)行調(diào)整.指標(biāo)參數(shù)包括:

tR(n)表示第n個節(jié)點上的硬件設(shè)備反應(yīng)時間，即節(jié)點從收到信息請求到信息返回的總運算時間，這個指標(biāo)本是一個隨機(jī)數(shù)，對單一特定任務(wù)滿足高斯分布，這里定義為指標(biāo)的統(tǒng)計期望值.

s(n)表示第n個節(jié)點上硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)存取速度，即信息在運算過程中對數(shù)據(jù)庫操作的總完成時間，在硬件性能和軟件相同的情況下，它可以設(shè)為存取信息量的線性函數(shù).

rN(n)表示第n個節(jié)點上硬件設(shè)備的節(jié)點利用率，即節(jié)點運行時間與系統(tǒng)運行時間的比值，這個量體現(xiàn)了系統(tǒng)并行運行的效率.

b(n)表示針對第n個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)帶寬指標(biāo)，一般可以作為固定數(shù)值來處理.

tD(n)表示第n個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時，即從數(shù)據(jù)傳輸請求開始到數(shù)據(jù)傳輸完成確認(rèn)為止的時間間隔，這是一個隨機(jī)數(shù)，滿足高斯分布，這里也考慮為指標(biāo)的統(tǒng)計期望.

rC(n)表示第n個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信道利用率，即網(wǎng)絡(luò)通信時間與系統(tǒng)運行時間的比值，這個量體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)利用的效率.

tC(n)表示第n個節(jié)點硬件平臺上可組合組件的響應(yīng)時間，即節(jié)點程序從收到信息請求到信息返回的總運算時間，這里也定義為指標(biāo)的統(tǒng)計期望值.

h(n)表示第n個節(jié)點硬件平臺上可組合組件的吞吐量，即組件每秒鐘處理信息量的大小，這個量體現(xiàn)了組件信息處理的效率.

rm(n)表示第n個節(jié)點硬件平臺上可組合組件的資源利用率，即組件運行時間與系統(tǒng)運行時間的比值，這個量體現(xiàn)了資源利用的效率.

通過運行計算得到如圖5所示的對比結(jié)果，其中節(jié)點的平均仿真效率R(n)從70增加到1 246，提高了17.8倍.所用仿真時間從4 020 min減少到279 min，縮短了93.1%.

圖5 仿真運行效率對比

4 結(jié)束語

1)由于需要海量仿真數(shù)據(jù)作為支撐，論證仿真系統(tǒng)需要在高性能仿真平臺上實現(xiàn)超實時仿真.

2)基于高性能計算機(jī)的HPC－RTI是實現(xiàn)高性能仿真環(huán)境的關(guān)鍵，其主要解決分布式體系結(jié)構(gòu)、自適應(yīng)通信技術(shù)和共享內(nèi)存通信技術(shù)等問題.

3)高性能分布式論證仿真支撐環(huán)境主要由集成開發(fā)環(huán)境和運行與監(jiān)控管理環(huán)境兩大部分組成，可為分布式仿真的開發(fā)、測試、集成、初始化、運行、監(jiān)控管理、分析評估提供一體化的支撐.

4)對某大規(guī)模仿真系統(tǒng)進(jìn)行對比分析表明，本文設(shè)計的高性能分布式論證仿真支撐環(huán)境運行效率提高了17.8倍，仿真時間縮短了93.1%.

［1］姚益平，張穎星.基于并行處理的分析仿真解決方案［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報，2008，24(12):6617－6621.

［2］姚益平，劉剛.面向大規(guī)模體系仿真的高性能仿真計算機(jī)系統(tǒng)［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報，2011，23(8):1617－1623.

［3］李猛.高性能RTI自適應(yīng)通信機(jī)制研究與實現(xiàn)［D］.長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

［4］Simulation Interoperability Standards Committee(SISC)of the IEEE Computer Society.IEEE Standard for Modeling and Simulation(M＆S)High Level Architecture(HLA)—IEEE Std 1516 － 2000，1516.1 － 2000，1516.2 －2000［S］.New York:The Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc，2000.

［5］姚益平，曲慶軍，劉步權(quán)，等.大規(guī)模分布式仿真支撐環(huán)境的設(shè)計［C］//全球化制造高級論壇暨21世紀(jì)仿真技術(shù)研討會論文集.貴州:中國系統(tǒng)仿真學(xué)會，2004:458－462.

［6］姚益平，盧錫城，王懷民.層次式RTI服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機(jī)學(xué)報，2003，26(6):716 －721.

［7］姚益平，盧錫城.HLA/RTI時間管理的一種優(yōu)化算法［J］.電子學(xué)報，2004，32(2):294 －297.

［8］CHEN Chunpeng，YAO Yiping，WANG Huaimin.Hierarchical Federation Community and Time Management［J］.SIMULATION，2008，84(7):373－383.

［9］LIU Buquan，YAO Yiping，WANG Huaimin.An Efficient Algorithm in the HLA Time Management［C］//Proceedings of the 2007 Winter Simulation Conference.New York:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc，2007:585 －593.

［10］梁洪波，柳林，姚益平，等.高性能RTI自適應(yīng)通信機(jī)制研究［J］.國防科技大學(xué)學(xué)報，2012，34(3):148－153.

Analysis of support environment for high performance distributed simulation

CHEN Xin1，2，LIANG Hong-bo3，LI Meng3，ZHANG Ying-chao2

(1.School of Computer Science and Technology，Beijing University of Posts and Communications，100876 Beijing，China;2.State Key Lab for Complex Systems Simulation，100101 Beijing，China;3.Computer College of National University of Defense Technology，410073 Changsha，China)

To obtain high-performance simulation supporting environment that can satisfy the need of argument simulation and with super real-time operation ability，according to the characteristic of high-performance distributed simulation，a software architecture and components of integrated environment is researched for developing and running high-performance distributed simulation based on high level architecture(HLA).It Mainly includes the integrated development environment and running-monitoring management environment，and provides an integrated environment for the development，test，integration，initialization，execution，monitoring，and management of high-performance distributed simulation.The function design and key technologies of each component，especially HPC-RTI，are described in detail.A certain equipment system simulation experiment was carried out，and the experimental results show that the efficiency of large-scale simulation system is improved by 17.8 times.

high level architecture(HLA);high-performance distributed simulation;development and integration environment;execution and management environment

TP391.9

A

0367－6234(2012)09－0107－06

2011－08－07.

國家自然科學(xué)基金資助項目(61170048).

陳 欣(1978—)，男，博士研究生.

陳 欣，skybirdcx@sina.com.

(編輯 楊 波)