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探索SOA的云计算流域仿真模型的集成架构

发布时间:2019-04-26 15:49:26 文章来源:未来智讯    
水利数学模型广泛应用于水利管理和水利工程建设中,具有重要作用。 随着水利模拟对象变得越来越复杂,需要对不同过程,不同要素和不同尺度的水相关数学模型进行耦合和整合,以描述水资源系统的变化,表达水运动的物理过程和 水信息流通过程。 然而,现有的多模型集成应用存在许多问题,难度较大,主要表现在三个方面:(1)大多数模型系统是针对特定的应用背景开发的,模型集成系统缺乏单项技术。 通过计划集成,操作所需的基本数据结构和格式不同,导致模型的可重用性差,并且难以在外部提供模型服务; (2)随着计算量的快速增长,对高性能计算资源的需求不断提高。 结果,硬件和软件的购置成本和系统的维护成本增加; (3)模型集成系统缺乏系统架构设计,导致模型平台的灵活性和可扩展性较差。 同时,模型集成系统缺乏对每种技术的规划。 整合使得系统缺乏通用性和系统性。 这些阻碍了模型集成系统的发展。
为了解决上述问题,许多学者对模型组件和模型集成进行了大量研究。 应用程序组件和Web服务技术以及面向服务的体系结构(SOA)封装和发布服务以形成泛洪预测模型组件库。 2005年,欧洲引入了数学模型接口标准化Open MI系统。 以一维水动力模型为例,提出了一种基于云的模型集成方法和调度模型。 在云计算的基础上,设计开发了包括门户,模型参数自动优化服务和实时流域洪水预报服务的流溪河模型云服务平台。 提出了一种基于Hadoop的水文云计算平台。 SWAT-DEG模型是作为云服务开发的,旨在提高系统的可访问性和可扩展性。 提出了一种基于云计算的水文仿真平台。 基于亚马逊云开发并实施了高性能计算环境,并将水文参数估计应用于环境。 上述研究为多模型集成提供了新思路,尤其是云服务模型,为模型集成系统中的数据接口,模型可重用性,软件系统可扩展性和服务模式问题提供了新的解决方案。 解。 因此,本文利用云计算充分的计算资源,借鉴SOA设计思想,基于水利模型软件集成系统的问题,基于云计算模型和SOA技术,构建一个开放,可扩展的。 共享水利模拟模型集成框架将数学模型系统转换为水资源领域的云服务,方便用户通过手机或移动设备(如计算机)输入模型参数,驱动 云的分水岭模型,并返回计算结果。 对于用户而言,流域的动态可随时随地进行监控和有效管理。
1 SOA和云计算
SOA(Servi面向Ce的体系结构(面向服务的体系结构)是一种软件体系结构,其中服务通过标准接口进行通信。 主要功能包括服务可重用性,服务松散耦合,服务可组合,服务是动态的。 等[11]。 在SOA体系结构中,它由三个操作组成:服务提供者,服务使用者,服务注册表以及服务发布,查找和绑定。 云计算的关键特性是按需提供服务,主要通过IAA S(基础设施服务),PAAS平台即服务,SAAS(软件即服务)和SOA提供各种应用所需的服务。 是一个组件模型,它将依赖于在服务之间具有明确定义的接口和契约的应用程序。 将云计算与SOA相结合,相互连接和互补。
2平台框架设计本文借鉴SOA的设计思想,将云服务系统的各种服务分解为不同粒度的服务,并将每个子功能打包成 标准的Web服务并被采用。 SOA的典型模块化,分水岭仿真模型的集成架构是分层的,因此集成模型的每个应用系统的服务都是从每一层派生出来的,每层由一些基本模块组成,每层和每个层之间的每个模块 其他相关。 同时,根据流域模型的结构组成,基于SOA的云计算模型的流域仿真模型的总体框架从上到下分为六层:客户端,云服务平台,云计算应用 界面层,模型。 管理服务层,云服务管理层,物理资源层。 在模型集成架构中,物理资源层,云服务管理层,模型管理服务层和云计算应用程序接口层用作整个架构的服务提供商; 云服务平台是集成架构的服务注册中心。 客户端充当架构的服务使用者。 服务提供商通过云计算机应用程序接口为消费者提供云服务,并将其服务发布到服务注册中心。 服务使用者通过服务使用者提供的服务绑定,通过该服务实现业务解决方案。 Service Registry存储各种服务的描述。 服务消费者通过云服务平台找到他们需要的服务(例如数据资源,模型服务等)。
在这种体系结构中,云服务管理层的服务集成组件用于提供基于Web服务技术标准的服务交付,服务集成,服务交互,服务安全和服务管理机制,实现服务之间的集中服务。 。 注册,发布,调用和管理以共享数据资源信息。
2. 1物理资源层物理资源层主要由存储资源,计算资源,数据资源等资源组成。 该层主要为模型操作过程提供各种可共享资源。 其中,数据资源主要由主题数据库,主题数据库和基础组成。基本数据库和元数据组合。 在此体系结构中,为了便于在客户端和云之间调用数据,使用面向对象的方法来封装数据。
2. 2云服务管理层和服务平台云服务管理层主要管理云计算资源。 该层的服务封装在标准服务中,并整合到系统中进行管理和使用。 。 根据云服务管理层的作用,云服务管理层可以分为四个部分:任务管理,用户管理,资源管理和安全管理。 当云客户端向云服务提供商发起资源请求时,云服务接口层首先将用户的请求发送到云服务层,以确定用户的身份,所请求的资源和安全认证。 当确定所请求的请求是合法请求时,任务调度内核将服务请求发送到云服务提供商以检查所请求的资源是否存在。 如果存在,则搜索资源的位置,为请求者分配所需资源,在资源分配表中记录资源分配,服务请求者和服务提供者通过服务绑定以实现服务之间的交互 。 在该架构中,云服务平台希望成为云服务的代理和控制中心,主要存储各种服务的描述和服务接口的信息,服务提供商也在平台上注册自己的服务接口。 。 云服务平台的功能主要有两个方面:(1)客户端用户根据自己的需要查询云服务平台自己的服务,通过接口层使用所需的服务; (2)云服务平台负责定期监控其上注册的服务的可用性,例如,可以向服务提供商发送检测信号,并根据返回的结果在注册表中标记服务的状态。
2. 3模型管理服务模型管理服务是整个体系结构的核心,主要负责模型库的管理,组件管理,数据管理和结果搜索。 从计算机建模的角度来看,分水岭模型分为物理结构(由模型的控制方程,参数方程和与其他模型的耦合接口组成),输入和输出接口(模型与模型数据集之间的关系), 和用户界面。 (命令行界面,图形用户界面,Web用户界面等)和辅助工具(参数校准,模型数据集备份和其他工具)四个组件。 根据流域模型的结构组成,将模型分为三个部分:流域模型构件,模型构造函数和模型更新。 图5是模型管理服务的结构图。
2。 3.1模型组件化服务流域模型的组件化是模型组件化的核心思想。 组件化构建越好,组件的重用率越高,节省的资源越多。 组件化模型可以分为多个模型,这些模型共享一个或多个组件以及多个组件的组合。 在集成架构中,为了提高模型的通用性和可重用性,根据模型的逻辑结构和数据的逻辑顺序对模型进行组件化。
分水岭模型块主要由通用组件和模型组组成。一块构成。 通用组件为上层数字流域模型组件的运行提供多学科服务,主要包括数据输入/输出组件,数据参数处理组件,灵敏度分析组件,算法组件,性能监控和优化组件,分布式可视化组件和语言 inter组成操作组件,分布式计算控制组件和容错服务组件,组件知识库,应用程序构建引擎组件和注册服务组件。 模型组件主要基于模型的计算过程或逻辑结构,以对分水岭模拟模型进行组件化。 分区后,使用组件技术和Web服务器封装组件模块。
2。 3.2模型构建服务模型构建服务支持使用易于使用的图形用户界面集成和配置单个模型。 它还能够将组件输出参数映射到后续组件的输入参数。 。 能够存储和管理不同的模型结构。 通过模型构建器集成和配置的模型可以轻松传递给其他用户或在其他计算机环境中执行。
2. 3. 3模型更新服务
模型更新提供了更新和下载集成到框架中的现有模块的功能。 分解的模型组件将模型组件封装在模块中。 通过网络,框架可以轻松地将这些模型集成到使用该框架的其他用户中,用户可以通过更新中心获取和安装该框架。 所有模型组件都可以提供其他签名密钥和授权信息,以防止未经授权的更改并确保开发人员的知识产权。
3结束语本文设计了基于SOA的云计算模型的流域仿真模型的总体架构,并描述了该架构各层的功能。 该体系结构借鉴SOA的设计思想,利用云计算技术解决数据接口中的水利模型,模型调用,模型交互和处理,计算资源分配等问题。 它解决了多模型集成时资源共享和计算能力的问题。 模型集成系统不够灵活,通用性和可扩展性差。 提出的结构是一个研究和开发大量模型于一体,易于使用,实用和实用的一般流域软件系统具有很大的现实意义。
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