分布式耦合仿真平台中数据通信协议的研究与应用

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近几年随着计算机技术越来越多的应用在生活、科研和商业等各个领域,局域网的使用也变得越来越广泛。在局域网中,要保证网络的正常使用首先要确保通信的质量。对于分布式仿真平台而言,局域网通信质量的好坏是保证仿真能否正常运行与否的关键。目前,虽然计算机软硬件的发展速度很快,而且这种速度还在不断增长,但由于分布式仿真系统中仿真任务复杂,事物处理流程繁琐,运行时间长,数据交换频繁,以至于经常会由于通信过于频繁,数据吞吐量过大,不能完全保证通信可靠性而使得仿真不能继续进行。本设计以传统的网络通信在局域网中的应用为基础,针对分布式仿真平台在实际中遇到的问题进行研究,制定了一套适用于分布式仿真平台的数据通信协议,并对通信的的可靠性进行了研究。在仔细研究上述通信过程的基础上,本设计有针对性的制定了各种不同的数据通信协议,接口标准以及通信处理过程以满足整个平台对仿真的要求。同时针对分布式仿真平台中不同处理过程对数据吞吐量的要求,该平台分别采用了TCP协议和UDP协议。在吞吐率要求不高的情况下,比如用户与作业调度器之间的通信,主要采用TCP协议,以确保数据通信的可靠性;但对于耦合器与执行机之间的数据通信,由于通信频繁,数据量大,因此采用UDP协议,以减少不必要的通信连接。但由于UDP协议的不可靠性,因此本设计还就如何提高分布式仿真平台中数据通信的可靠性进行了研究,以提高整个仿真平台的可靠性。本文首先介绍了论文的研究背景及意义、国内外研究现状及论文的主要研究工作;接着介绍了仿真平台的总体结构和工作流程;在此基础上对各个系统之间的通信流程进行了详细的介绍,分析了分布式仿真平台对数据通信接口的需求;其次详细介绍了系统设计目标及功能需求;然后介绍了如何提高系统数据通信的可靠性,并制定了一些可行性方案;最后对整个系统进行功能测试,同时对整个论文工作进行了总结和展望,分析并指出了目前存在的不足及下一步研究工作。
摘要第6-7页
Abstract第7-8页
第1章 绪论第12-16页
    1.1 背景及其意义第12-13页
    1.2 国内外发展现状第13-14页
    1.3 主要研究工作第14页
    1.4 论文组织结构第14-16页
第2章 仿真平台介绍第16-24页
    2.1 仿真平台的大致工作流程第16-21页
        2.1.1 仿真平台的总体结构第16页
        2.1.2 资源注册流程第16-17页
        2.1.3 工况提交第17页
        2.1.4 多工况的作业调度流程第17-18页
        2.1.5 工况仿真工作流程第18-19页
        2.1.6 用户查询流程第19-20页
        2.1.7 计算资源注销工作流程第20页
        2.1.8 用户暂停工况仿真命令处理工作流程第20-21页
        2.1.9 用户停止工况仿真命令处理工作流程第21页
    2.2 Socket网络通信基础第21-22页
    2.3 TCP/IP协议第22页
    2.4 TCP与UDP协议的比较第22-24页
第3章 需求分析第24-27页
    3.1 仿真平台通信需求第24-25页
        3.1.1 用户与作业调度器之间的通信第24页
        3.1.2 作业调度器与耦合器之间的通信第24页
        3.1.3 作业调度器与执行机端的通信第24-25页
        3.1.4 耦合器与执行机之间的通信第25页
    3.2 通信协议的制定第25-26页
    3.3 通信系统的可靠性第26页
    3.4 通信系统的软件需求第26页
    3.5 通信系统的硬件需求第26-27页
第4章 通信协议设计与实现第27-45页
    4.1 通信协议及其约定第27-40页
        4.1.1 用户端与作业调度器之间的数据通信第27-33页
        4.1.2 作业调度器与耦合器端的通信命令第33-37页
        4.1.3 作业调度器与执行机端的通信命令第37页
        4.1.4 耦合器与执行机之间的通信命令第37-40页
    4.2 子系统间通信的实现第40-44页
        4.2.1 基于TCP发送的发送模块的实现第40-42页
        4.2.2 基于TCP方式的接收模块的实现第42页
        4.2.3 基于UDP方式的发送模块的实现第42-43页
        4.2.4 基于UDP方式的接收模块的实现第43-44页
        4.2.5 多工况仿真的解决方案第44页
    4.3 通信中配置文件第44-45页
第5章 通信可靠性研究第45-51页
    5.1 仿真平台中网络通信可靠性的定义第45页
    5.2 通信可靠性的实用研究及其实现第45-47页
        5.2.1 提高局域网设备的可靠性第45-46页
        5.2.2 优化网络拓扑结构第46-47页
    5.3 通信可靠性的软件解决方案第47-51页
        5.3.1 仿真平台工况运行状态的检测第47-48页
        5.3.2 确定通信中断的原因第48-49页
        5.3.3 通信故障分析第49-50页
        5.3.4 通信可靠性的解决方案第50-51页
第6章 测试方法及结果第51-60页
    6.1 系统测试环境第51页
    6.2 单工况仿真测试第51-56页
        6.2.1 用户端工况提交第51-53页
        6.2.2 工况仿真测试第53-54页
        6.2.3 查询流程第54-55页
        6.2.4 控制流程第55-56页
    6.3 多工况情况下的仿真测试第56-58页
        6.3.1 多工况情况下的工况仿真测试第57页
        6.3.2 多工况控制测试第57-58页
    6.4 通信可靠性测试第58-59页
    6.5 结果分析第59-60页
总结与展望第60-62页
致谢第62-63页
参考文献第63-67页
附录1:工况配置文件第67-74页
攻读硕士学位期间发表的论文及科研项目第74页
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