云计算在电磁计算中的应用的研究.docVIP

云计算在电磁计算中的应用的研究 　　摘 要：针对电大尺寸目标精确电磁仿真计算的迫切需求，以及电磁计算面临计算精度不高和计算规模不够大等问题，本文借鉴云计算在资源共享和资源调度等方面的优势，开展云计算在电磁计算中应用研究，提出电磁云计算概念，描述了电磁云计算的应用模式，介绍了电磁云计算所涉及的关键技术，设计了电磁云计算服务平台，并基于在IPv6网络环境的电磁云计算服务平台开展了异地小型阵列天线计算算例的试验，验证了电磁云计算服务平台的正确性和可靠性。 　　关键词：电磁云计算；资源共享；资源调度 　　0 引言 　　战场环境下武器装备效能的发挥、复杂电磁环境下的目标识别以及系统电磁环境的综合保障均依赖于强大的设计研发能力。决定这种设计研发能力的关键在于电磁计算技术。然而，我国电磁计算技术长期以来面临计算精度不够高和计算规模不够大等问题，从而严重制约了武器装备的发展。资源广域分布，缺乏资源共享和统一管理调度机制是制约我国电磁计算技术发展的主要问题。 　　近些年，随着云计算技术的快速发展，带来了工作方式和服务模式的重大转变，云计算已经深入到能源、电信、医疗等各个行业。本文将基于云计算的理论和技术，利用云计算在资源弹性分配、资源管理、资源整合和资源调度等方面的优势，结合电磁计算遇到的问题，开展云计算在电磁计算中的应用研究。 　　1 电磁云计算 　　1.1 电磁云计算概念 　　电磁云计算是以资源为中心，利用虚拟化技术将物理上广域分散的计算资源、软件资源、数据资源和人员资源从逻辑上整合起来，形成虚拟化资源池，通过构建电磁云计算服务平台实现资源共享、资源调度和任务管理等功能，形成电磁协同计算能力和资源共享能力，为电磁设计人员提供云计算服务。 　　1.2 电磁云计算应用模式 　　电磁云计算模式，以飞机模型为例，当用户提交一个飞机模型的电磁计算任务时，中心管理节点首先将目标仿真模型提交到具备几何建模功能的计算节点完成目标几何建模，再将目标几何模型提交到具备剖分功能的计算节点完成模型剖分，继而根据目标特性和计算需求将计算任务切分为不同子任务，并逐个分配到满足该子任务计算需求的计算节点中进行计算。当计算完毕后，由中心管理节点进行数据处理，形成计算结果。 　　电磁云计算对于用户来说是透明的，用户在整个计算过程中感觉不到所提交的计算任务采取哪种算法，在哪个计算节点完成建模、剖分和计算，所有与计算相关的处理都由中心管理节点统一调度和管理。 　　1.3 电磁云计算优势 　　将云计算应用到传统电磁计算中将具有如下优势： 　　（1）硬件资源规模弹性扩展，满足计算需求。（2）资源灵活调度，提升电磁计算能力。（3）屏蔽异构性，降低运维成本。 　　2 关键技术 　　电磁云计算关键技术包括：虚拟化技术、电磁计算资源描述和建模技术、广域电磁计算任务及节点监控技术和广域电磁计算资源调度技术等。 　　2.1 虚拟化技术 　　虚拟化技术是将各种计算及存储资源充分整合和高效利用的关键技术，实现了软件应用和底层硬件的隔离，包括将各个资源划分成多个虚拟资源的分裂模式和将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。本文借助于虚拟化技术，实现系统资源的逻辑抽象和统一标示，将计算机资源整合成一个操作环境，为上层的云计算应用提供基础资源池，通过资源调度策略获得与应用相关的负载平衡性能。 　　2.2 电磁计算资源描述和建模技术 　　电磁计算资源描述和建模技术首先依据描述完整性、互联互操作性、平台无关性、灵活性、可信性五大原则分析电磁计算资源，对资源进行分类和总结，建立各种资源的模型。采用元数据与XML相结合的方式，由元数据来描述资源的属性信息，对资源的属性进行事先定义，以便组织管理。 　　2.3 广域电磁计算任务及节点监控技术 　　广域电磁计算任务及节点监控技术主要解决计算任务及节点信息的采集和监视，用于收集、呈现所有分布式节点上的计算资源（物理主机、虚拟机）、软件资源和数据资源的各项资源信息，以便用户和管理人员获知系统的健康状况和负载情况，为实现广域分布式电磁计算资源调度提供准确信息。 　　针对分布式电磁计算资源的特点，广域电磁计算任务及节点监控采用三层架构，分别为监控信息采集和操作实施层、监控信息汇集层以及监控信息处理层，监控信息采集和操作实施层负责任务和节点信息的采集，系统的所有节点都部署用于收集机器监控信息的监管代理模块，该模块还负责实施上层节点的管理操作。 　　监控信息汇集层负责监控信息的汇集，在本地机群监控管理服务器节点上运行，从本地机群被监管节点上收集相应信息，并在本地机群执行监管子系统的操作命令。 　　监控信息处理层负责向用户提供所有分布式节点的计算资源的运行信息，接收用户操作命令并将其向具体机群和具体节点传递执行。 　　2.4 广