[发明专利]一种基于共享内存的高性能仿真系统实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能仿真系统的实现方法。更具体地，本发明涉及适应于具有共享内存特点计算环境的高性能仿真系统的实现方法。

背景技术

目前，电力控制仿真系统、飞行器空气动力学模拟实验仿真系统等半实物仿真系统对实时性要求比较高，甚至达到了微秒级。这些半实物仿真系统一般包含多个子系统以协作完成仿真任务，而现有的协同软件HLA/RTI软件主要基于UDP或TCP通信协议运行，难以满足高性能需求。HLA是High Level Architecture，分布式仿真高层体系结构的简称，HLA的基本思想就是使用面向对象的方法，设计、开发及实现系统不同层次和粒度的对象模型，来获得仿真部件和仿真系统高层次上的互操作性与可重用性。RTI（Run Time Infrastructure）是运行支撑环境，是HLA接口规范的具体实现，是HLA的核心部件。RTI包括本地RTI模块(Local RTI Component，以下简称LRC)，它为本地联邦成员提供一个服务调用接口，这个接口叫做RTI大使(RTI Ambassador)并保持一个联邦成员的回调接口，称之为联邦成员大使(Federation Ambassador)，RTI还包括核心RTI模块（Core RTI Component，以下简称CRC），负责全局性的联邦管理和时间管理。

现有技术中已出现了一些基于共享内存方式的RTI实现，但结合联邦管理服务、声明管理服务、对象管理服务、时间管理服务、所有权管理服务、数据交互管理服务六大类管理服务深入挖掘共享内存变化带来的优势，同时充分利用多核计算能力的仿真系统实现方法较少，况且近年来多核技术飞速发展，一个CPU上可以有几个甚至几十个计算核，市场上涌现出大量多核计算机，特别是基于多核技术的高端服务器。

针对上述问题，结合基于共享内存的多核高效能计算环境的特点，迫切需要一种基于共享内存的高性能仿真系统实现方法，以促进仿真系统实时性的提高。

发明内容

本发明目的在于提供本发明的目的在于提供一种基于共享内存的高性能仿真系统实现方法，解决现有协同仿真系统的实时性瓶颈问题。

该方法包括以下步骤：

构建运行支撑环境，该支撑运行环境包括CRC模块、LRC模块和共享内存管理接口模块；所述LRC模块用于基于共享内存通信方式自主计算本联邦成员的时戳下限、更新仿真时间以及分发与管理数据；所述共享内存管理接口模块用于管理共享内存区并维护共享内存地址的一致性；

基于实时操作系统和CPU独占策略初始化所述仿真系统；

基于所述共享内存管理接口模块开辟所述共享内存区；

通过所述共享内存区进行时间维护；

通过所述共享内存区进行数据交互。

进一步地，所述基于实时操作系统和CPU独占策略初始化所述仿真系统包括以下步骤：

基于实时操作系统的中断屏蔽技术，将多核SMP服务器上的任一CPU处理核指定为不响应所有的中断；

指定联邦成员或所述CRC模块进程任务独占该CPU处理核；

通过所述LRC模块设置其联邦成员的参数，该参数包括时间推进类型、前瞻量、公布订购对象类、公布订购交互类。

进一步地，所述基于所述共享内存管理接口模块开辟所述共享内存区包括以下步骤：

创建请求消息共享内存队列，该请求消息共享内存队列用于存储RTI大使向所述CRC模块发送的请求消息；

创建接收顺序消息共享内存队列，该接收顺序消息共享内存队列用于存储所述CRC模块向RTI大使发送的不带时戳消息；

创建时戳顺序消息共享内存队列，该时戳顺序消息共享内存队列用于存储所述CRC模块向RTI大使发送的带时戳消息队列；

创建联邦信息共享内存队列，该联邦成员信息共享内存队列用于存储联邦信息和时间推进类型；

创建时间推进请求信息共享内存队列，该时间推进请求信息共享内存队列用于存储请求推进时间量；

创建数据交互共享内存区，该数据交互共享内存区用于存储联邦成员对象实例属性或交互实例参数的具体数据内容。

进一步地，所述通过所述共享内存区进行时间维护进一步包括以下步骤：

当第i个联邦成员加入或退出联邦时，所述CRC模块向其他联邦成员通知该第i个联邦成员的时间推进类型；