（计算机科学与技术专业论文）hlarti中联盟保存恢复与记录回放机制的研究与实现.pdf

国防科学技术人学研究生贪学 位论文 摘要 高层体系结构h l a ( h i g hl e v e 1 a r c h i t e c t u r e ) 于2 0 0 0 年9 月被i e e e 确定为1 5 1 6 标 准，已成为国际上分布式仿真的通用标准。基于 h l a的分布式仿真成为今后分布式仿 真发展的主要方向。仿真运行支撑环境 ( rti : r u n 一 ti m eln fr as t r uct ur e ) 是h l a接口 规 范标准的具体实现，是仿真应用程序设计和运行的基础。 rt 工 的保存恢复机制用于对仿真过程中出现的错误进行恢复，也可用于对相同条件 下的可选方法进行评估，以及用于实现长时间仿真的暂停与继续执行，因而在仿真过程 中经常被使用，正因为如此，rti 保存恢复功能的实现，具有很强的实际意义。记 录回 放可用于仿真过程的事后回顾，从而便于用户更好地利用仿真资源。同样，如何实现一 个通用的记录回放工具，也是一个值得关注的问题。不管是保存恢复还是记 录回放，国 外都很少公布这方面的详细技术资料，国内这方面的资料更是少之又少。 本文首先介绍了h l a的发展和研究现状， 接着讨论了h l a标准的基本内 容， 随后 给出了rt工 联盟管理中的保存恢复的机制及其设计与具体实现， 然后探讨了记录回放的 实现并给出了s t ar l o g g er的具体的实 现方法，以 及对st ar l o g g er的改进。 最后， 给出了 对st ar li nk保 存恢复功能的 测试 和对记 录回 放工具st ar log g er的 测 试。 本文的创新之处在于， 研究了st ar li n k 的保存恢复机制， 提出了对联盟执行中的数 据采取保存恢复和直接生成相结合来完成的方法。 这些方法使得对联盟执行的保存和恢 复更易于实现并提高了软件的可靠性。 其次， 研究了对复杂结构数据的写入磁盘文件保 存和从磁盘文件读出恢复， 解决了指针和类对象数据的保存和恢复问题。 最后，本文采 用了 在记 录回 放实 现中 回 放 指定 盟员 的 方 法， 提出 了 扩 展m o m 、 由 回 放盟 员 获 取 被回 放盟员的对象引用， 直接对被回放的盟员进行回放的方法， 使得回放生成的仿真过程更 接近于真实仿真。 关键字:高层体系结构，运行支撑环境，保存，恢复，记 录，回放 -一一一钾爵而犷一一一一一一一一一一一一一 国防利学技术人学研究上j坑学位沦文 abs t r act h i g h l e v e l a r c h i t e c t u r e( h l a) h a s b e c o m e i e e e 1 5 1 6 i n s e p t e m b e r 2 0 0 0 a n d t h e s t a n d a r d f o r di s t r i b u t e d s i mu l a t i o n i n t h e wo r l d . th e d i s t r i b u t e d s i mu l a t i o n b a s e d o n hl a w i l l b e t h e m a i n s t r e a m o f f u t u r e s i m u l a t i o n . r u n - t i m e i n f r a s t r u c t u r e ( r t i ) i s t h e i m p l e m e n t a t i o n o f h l a s p e c i f i c a t i o n , a n d a l s o i t i s t h e f o u n d a t io n o f d e s i g n a n d w o r k f o r a s i m u l a t i o n a p p l i c a t i o n . t h e s a v i n g a n d r e s t o r i n g m e c h a n i s m s o f r t i c a n b e u s e d t o r e c o v e r t h e e r r o r i n a s i m u l a t i o n , i t c a n f a c i l i t a t e a n a l y s i s o f a l t e r n a t i v e s , a n d a l s o i t c a n c o n t i n u e a n i n t e r r u p t e d s i m u l a t i o n . s o , i t i s v e r y w o rt h w h i l e f o r t h e r e a l i z a t i o n o f s a v i n g a n d r e s t o r i n g . t h e l o g g in g a n d r e p l a y i n g m e c h a n i s m s c a n b e u s e d f o r a s i m u l a t i o n f o r a ft e r a c t i o n r e v i e w ( a a r ) . s o u s e r s c a n u t i l i z e t h e s i m u l a t i o n w e l l . i t i s n o t i c e a b l e t o d e v e l o p a n h l a f e d e r a t i o n - i n d e p e n d e n t t o o l f o r l o g g i n g a n d r e p l a y i n g . b u t , t h e r e i s l i t t l e i n f o r m a t io n w h a t c a n b e g o t t e n i n o u r c o u n t r y , e v e n f r o m a b r o a d . i n t h e t h e s i s , t h e b a c k g r o u n d a n d t h e e v o lu t i o n o f h l a a n d t h e b a s i c i d e a s o f h l a s t a n d a r d i s i n t r o d u c e d fi r s t . a n d t h e n t h e m e c h a n i s m a n d d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f s a v i n g a n d r e s t o r i n g i n r t i f e d e r a t io n m a n a g e m e n t a r e p r e s e n t e d . a ft e r t h a t , t h e t h e s i s a n a l y s e s t h e d e s i g n o f l o g g i n g a n d r e p l a y i n g , a n d it p r e s e n t s t h e i m p l e m e n t a t i o n o f s t a r l o g g e r , a n d a l s o t h e i m p r o v e m e n t o f s t a r l o g g e r . a t l a s t , t h e t h e s i s p r e s e n t s t h e t e s t f o r t h e f u n c t i o n o f s a v i n g a n d r e s t o r i n g o f s t a r l i n k , a n d a l s o i t p r e s e n t s t h e t e s t o f s t a r l o g g e r . t h e i n n o v a t o r y p o i n t s t o b e r e v e a l e d i n t h e t h e s i s i s f o l l o w : f ir s t , t h e m e c h a n i s m s o f s a v i n g a n d r e s t o r i n g i n s t a r l i n k i s s t u d i e d , a n d a m e t h o d w h i c h i s u s e d n o t o n l y b y s a v i n g a n d r e s t o r i n g , b u t a l s o b y c r e a t i n g t o r e c o v e r t h e d a t a o f r t i i s p r e s e n t e d . i t m a k e s i t e a s y t o i m p l e m e n t t h e s a v i n g a n d r e s t o r in g a n d a l s o i t i m p r o v e s t h e s t a b i l i t y . s e c o n d , t h e k e y p r o b l e m s o f h o w t o s a v e t h e c o m p l e x d a t a t o t h e d i s k a n d h o w t o r e c o v e r i t f r o m t h e d i s k a r e s t u d i e d , s o s o m e d a t a s u c h a s p o i n t e r a n d c l a s s o b j e c t c a n b e s a v e d a n d r e a d o u t f r o m d i s k f i l e . t h i r d , t h e m e t h o d t h a t l o g a n d r e p l a y t h e o n e f e d e r a t e i s p r e s e n t e d , f r o m it a m e t h o d t h a t e x t e n d t h e mo m t o g e t t h e s t u b i s s t u d i e d s o a s t o d ir e c t l y r e p l a y t h e s i m u l a t i o n . t h e s i m u l a t i o n c r e a t e d b y t h e s e m e t h o d s r e s e m b l e s t h e r e a l s i m u l a t i o n g r e a t l y . k e y w o r d s : h l a , r t i , s a v e , r e s t o r e , l o g , r e p l a y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的 研究成果。 尽我所知，除了 文中 特别加以 标注和致谢的地方外，论文中 不包含 其他人已 经发表和撰写过的 研究成果， 也不包含为获得国防科学技术大学或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均己 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学 位 论文 题目 :h l a / r t i 中 联盟 保存恢 复与 记录 回 放 机制的 研究与 实 现 学位论文作者签名: f r 飞 铸 日 期: 必 0 0 多年4 2 - 月 夕 2日 学位论文版权使用授权书 本人完全了 解国防科学技术大学有关 保留、 使用学 位论文的规定。 本人授权 国防 科学技术大学可以 保留 并向国家有关部门 或机构送交论文的复印 件和电子 文档， 允许论文被查阅 和借阅 ;可以 将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据 库进行检索，可以 采用影印、 缩印 或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书. ) 学位论文题目: h l a / r t i 中联盟 学位论文作者签名:少 介 作者指导教师签名: 国防科学技术大学研究生院学位论文 图 目录 图2 . ih l a 逻辑构成框架. 卜. . ， . . . . . . . . . ， 二 图2 . 2基于c o r b a 的h la仿真系统结构. 图2 . 3r t 工 服务层次图. . . . . . . . . . . . . ， t 二 t . ， 图2 . 4 盟员与r ti 之间的关系. . ， . ， 图25r t 工 服务在仿真中的作用阶段 图3 . 1联盟保存/ 恢复状态. . ， . 二 ， . t . 图3 . 2 保存操作流程. ， . . . . . . . . . . . . . . 图3 . 3保存协议视图. . ， . . 二 ， ， . . . . . 图3 . 4恢复操作流程 . . . . . . . . . . . . . . 图3 . 5恢复协议视图. ， .， ， ，. 图3 . 6r t i a m b a s s a o o 凡工 m p l 类关系图 图3 . 7 保存恢复的应用流程 ， 二 . . . 图3 . 8 保存恢复接口函数二 . ， . . . . 图4 . 1集中式记录的结构. . . . . . . . . . . . . . . 图4 ， 2 集中式回放的结构. ， ， ，. . . . . 图4 . 3 分布式记录的结构 . . ， ， . ， . . . 图4 . 4分布式回放的结构 . ， . . ， . . . . 图 5 . is t a r l o g g e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 图5 . 2 记 录流程图二 t . . . . . . . . ， 二 ， 图5 . 3回放流程图 ， ， ， . . . . 、， . . . 二 图5 . 4 公布/ 订购对象类 ， 二 二 ， . . 二 ， ， . 图5 . 5公布/ 订购交互类. . . . . . . . . . . . . . . 图56对象实例的注册、发现和删除. 图5 . 7对象实例更新/ 反射 . 一 ， t 图5 . 8 交互实例的发送和接收二 ， . . . . 图6 . ir t i 保存状态图. . . . . . . . ，. . . 图6 . zr h恢复状态图. . . . . ， . ， ， . . . 图6 . 3r t 工 保存状态图. . . . . . . . . . . . . . . 图64r t 工 恢复状态图. . 二 ， . . ，. 二 ， . . 图6 . ss t a r l o g g e r 记录雷达盟员. . . t 图6 . 6s t a r l 忧g e r 回放雷达盟员. ， ，. 图6 . 了s t a r 印g g e 尺 回 放多个对象实例 图6 . ss t a 尺 l o g g e r 记录交互反射， . . . . . 图6 . gs t a r l o g g e r 对交互实例的回放. . . . . . . . ， . ， ， . . “_ t ， t _ ， 二 . . ， ， . . ， . . . . . . . . . . 9 . . ， . . . . . . . . . . ， . ， . ， . . ， . _ . . ， 1 0 . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . 1 1 . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . t . 卜 . ， . . . . . . . . . 1 2 . ， ， .- . “， .一， . ，. . . . . . . . . 1 4 . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . ， . ， . ， 、 ， . . . 二 ， . 二_ 1 6 . . t . . . . . . . . . . . ， ， . ， . . . . . . ， 1 7 二“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . ， . r . . ， . . . . . . . . . . . . . . 1 8 . . . . .- “ . ， ，. 一 ， ， . . . 1 9 ， . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， . . . . . . . . . . . . 2 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .t . ， . . 二. . . . . . . . . . . . . 21 . . . ， 二 ， ， ， . . . 二 “， ， . ， . ， . . “ 二 ，. . ， . “ 二 2 3 . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . ， 二 ， 二 ， 、 . . . . . 2 3 . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _ 3 2 . ， ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， . . . . . 3 3 . . . 二 ， . ， ， . . . 卜， . ， . . ， . . ， . . . . . . 3 3 二， ， . . ， ， ， ， . . 二 ， ， ， ， . r . . . . . ， . ， . . . . . . . . 3 4 . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 卜二 ， . 3 6 . . ， ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . ， ， ， . t . . . . . . . . . . . . 4 0 、 二， ， . . . 二 ， ， ， ， . ， .“ ， ， ， ， . ， 、 4 2 . ， ， . . . . . . ， . ， . . . . . . . . ， ， ， . ， ， . 4 4 . . ， . . . . . . . . . ， . ， . . . . . . . . ， . t . . 4 5 . 二 ， ， . . . . . . . . ， ， . 卜. . ， ， ， ， . . . . ， 4 6 “. . - . . .-. . . - . . . . “. 4 7 . . . . . . ， . ， . . . . . . . ， . . . . . . . ， . . . . . . . . . 4 7 . . . . . . ， ， . ， . . . . . . . ， . . . 卜 . . . . . . . . . . . . . . 5 0 ， . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . t . . 5 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . .， t . 5 2 . . 一 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 卜 . ， ， . 5 2 . . . . . . . ， . . . . . _ ， . . . . . ， . . _ ，二 ， ， . . . . . 5 4 . “ 卜 . ， ， . . . . . . . . . . ， . . . ， _ ， ， . t . “ 卜 5 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， . . . . . ， . . ， . . . . . . . 5 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . _ . . . . . . . . . 二 ， ， . 二 5 6 . ， . . . . . . . . . . . . . ， ， . . . . . ， 卜 . . . . . ， ， 二5 6 一一一了薪不瑟一一一一一 国防科学技术人学研究生1猪 , 位论文 表目录 l738 表 3 . 1 r t i 通知盟员保存的时机. 表 5 . 1m o m 交互类结构. . . . . . . . . - 一一一一薪 t 一一一一一一一 国防科学技术人学研究1 : 1i 学位沦文 第一章绪论 仿真技术是一门综合性较强的技术， 它以相似原理、 模型理论、 系统技术、 信息技 术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础， 以计算机系统、 应用相关的物理设备及仿 真器为工具， 利用模型对己有或设想的系统进行研究、 分析、 试验与运行的一门多学科 的综合性技术。 分布式仿真技术则进一步通过局域网或广域网将地域上分散的各种人在 回路的仿真器、 计算机生成兵力以及其它仿真设备有机的连接为一个整体， 形成一个在 时间和空间上相互藕合一致、 人可以自由地与之交互的虚拟电子合成环境。 分布式仿真 技术由于具有可靠、 无破坏性、 可重复、 安全、 经济、 不受气象条件和场地限制等特点， 因而它不仅倍受世界各国军事部门的高度重视， 而且被广泛应用于国民经济和社会生活 的各个领域。 i . 1 课题背景 1 . 11 分布式仿真技术的发展历史 1 9 7 8年，美国空军上尉 j .a .t h o r p e发表文章 f u t u r e v i e w s : a i r c r e w t r a i n i n g 1 9 8 0 - 2 0 0 0 ，提出了联网仿真的思想，首次系统地描述了联网仿真技术的功能及要求， 希望实 现受训人员 在分 布虚拟战 场坏 境中 分 辨不出 训练系 统与 真实系统 1 6 1 。 从此， 分布 式 仿 真 经 过十多 年的 发 展， 其 仿 真 标 准 先后 经 历了s i m n e t ( s i m u l a t io n n e tw o r k in g ) , d i s ( d i s t r ib u t e d i n t e r a c t i v e s i m u l a t io n ) , a l s p ( a g g r e g a t i o n l e v e l s i m u l a t i o n p r o t o c o l) 和 h l a ( h i g h l e v e l a r c h i t e c t u r e ) 的 发展过 程。 二十 世纪八+ 年代， 美国 的d a r p a ( d e f e n s e a d v a n c e d r e s e a r c h p r o j e c t s a g e n c y ) 资 助了将载人的坦克训练器在网络上连接起来的 s i mn e t程序。该程序首次实现了将大 规模、 实时、 人在回路的仿真器集成在网络上的目 标。 s i m n e t形成了新的分布仿真概 念:将多种仿真应用集成到同一个时空环境中。其技术原则被以后的发展所继承。 在 s i m n e t的基础上，美国军方与工业界进一步发展了 异构型网络互联的分布式 交互仿真技术d i s . d i s 是s i m n e t 技术的标准化和扩展， 它由一系列的应用协议与通 信服务标准、 推荐的演练策略和相关文档来确保互操作的能力; 它提供了利用协议数据 单 元 ( p r o t o c o l d a t a u n it , p d u ) 传 送 实 体状 态 和 交互 的 方 法。 这 些协 议 数 据 单 元 在 仿 真 网络上用广播的方式发送。 一- 一石 a 一 一一 国防科学技术大学研究生院学位沦文 在 d i s发展的同时，d a r p a发起了一个聚合级分布作战仿真的实验，随后委托 mi t r e 公司对实验进行分析研究。 mi t r e 公司对照s i m n e t对实验进行了分析， 提出了聚 合级仿真协议a l s p . a l s p吸取了d i s协议中的一些原理，同时发展了系列聚合级仿 真所需的技术:时间管理、数据管理和体系结构等。 s i m n e t , d i s , a l s p 都是同类功能仿真应用的互联， 只有有限的互操作性， 不能 满足越来越复杂的作战仿真需求。 为了集成不同类型的仿真应用， 提高仿真应用的互操 作性和仿真部件及模型的可重用性，美国国防部建模和仿真办公室在 1 9 9 5 年 3月提出 了 一个全新的仿真技术框架h l a ， 并于1 9 9 6 年9 月正式颁布了h l a 12 1 标准。 1 9 9 7年 1 2月， h l a被仿真互操作标准化组织 s i s o ( s i m u l a t i o n i n t e r o p e r a b i l i t y s t a n d a r d s o r g a n i z a t io n ) 接纳为i e e e标准草案， 并在2 0 0 0年9月2 1日 正式被接纳为 i e e e 1 5 1 6 标准 ， ( 其中， 1 5 1 6 针对h l a结构和规则， 1 5 1 6 . 1 针对h l a接口 规范， 1 5 1 6 .2 针对 o mt ) o 1 9 9 9年 1 1 月， h l a 1 . 3被对象管理组织 o m g ( o b j e c t m a n a g e m e n t g r o u p ) 接纳为 d s s 1 .0 14 1 ( d is t r ib u t e d s im u l a t io n s y s t e m s s p e c i f i c a t i o n ) 规 范; 2 0 0 0 年1 2 月o m g 通 过 d s s 1 . 1 规范。o mg的s im s i g ( d i s t r i b u t e d s i m u l a t i o n s p e c i a l i n t e r e s t g r o u p ) 在d s s 2 .0 的r f p 15 1 ( r e q u e s t f o r p r o p o s a l) 中 则 要 求 提 交 文 档以i e e e 的h l a 标准 为 参 考 依 据。 2 0 0 3 年3 月2 0 f i ， f e d e p ( r e c o m m e n d e d p r a c t i c e f o r h i g h l e v e l a r c h i t e c t u r e ( h l a ) f e d e r a t i o n d e v e l o p m e n t a n d e x e c u t i o n p r o c e s s ) 被i e e e 标准委员会接纳为i e e e 1 5 1 6 .3 0 1 . 1 . 2 分布计算规范的发展 二十世纪九十年代，随 着 。 l i e n t / s e r v e r 计算技术和面向 对象的软件开发技术的迅速 发展和相互融合， 分布对象技术逐渐发展成为分布异构环境下应用集成和系统开发的主 流技术和计算范型，并形成以o mg的c o r b a技术、mi c r o s o f t 的d c o m技术、s u n 的e j b技术为代表的三大分支。 分布对象技术是一种采用了传统的面向 对象的思想， 能够在分布的特别是异构的计 算或网络单元上， 构建和发布高效、灵活的可重用服务和应用的技术。基于这种技术开 发的分布式应用系统具有透明性、可伸缩、可移植、可互操作、代码重用以及易于开发 等优点，因此分布对象技术在多种领域得到了广泛的应用。 c o r b a ( c o m m o n o b j e c t r e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 是由o m g 制定的分布对象计算 规范，主要解决分布式计算环境( d c e ) 中硬件和软件系统的互连与分布对象的互 操作和 一落 2 一一一一 国防科学技术大学研究 1 月 贷、; “ 位论文 可 移 植问 题， 其 核心 机制 是 对象 请 求 代 理 ( o bj e c t r e q u e s t b r o k e r ) ， 简 称o r b 。 1 991 年， o m g提出了 对象管理结构o m a ， 发布了 对象请求代理(or b)的技术标准 corb ai . 0 。 1 999 年， o m g提出c o 阳a z .3 ， 使得c o r b a技术日 臻完美。这些技术上的 进步 为实现基于c o r b a的h l 习rti 提供了技术上的基础。 国防科技大学计算机学院 研制的s tar b u s3 是符合c o r b a z .3 规范的c o r b a产 品6 。 随着分布仿真技术和应用互操作技术的发展，人们尝试将 h l a与应用互操作技术 结合起来，以进一步增强仿真应用的可重用性和互操作性。基于 c o r b a 的 h l a / r l ， 1 实现就是这种思想的具体体现。 1 . 13 本论文课题的来源 本论文课题“ h l a / r rl ， 1中联盟保存恢复与记录回放机制的研究与实现” 来源于 8 63 项目 。 面向战争综合演练场的分布式仿真基础支撑平台 ， ， 是该项目的一部分， 重点在于 联盟执行的保存和恢复，以及联盟执行状态的记录回放。 “ 面向战争综合演练场的分布式仿真基础支撑平台” 的目 标是要开发出一个rti 支撑 平台，以及与此相关的 rti系列应用工具。经过多年的研究，已经开发研制出了符合 iee e 1 5 16标准的rti 产品， 取名为st ar li nk。 但是， 在st ar li nk 的实现中，尚欠缺联盟 管理中的保存、恢复的实现。同时，记录回放工具的研究开发尚未开始。本论文课题所 要解决的主要是这两方面的研究实现。 夸 1 . 2 国内外的研究现状 h l a标准提出后， 世界各国都在积极研究和开发h l a / rt i 产品。 美国s a ic 公司、 m it r e 公司、 m a k公司一直从事h l a的研究和开发工个，开发的rti 软件已 获得 d m s o的认证。 瑞典p i t c h公司 基于j a v a 平台， 开发出了p rti 及其相关1具。 2 0 0 3 年3 月， 它们推出了 完全符合ie e e巧 16标准的rti 产品p rtl l 5 1 6 。 采用c o r-ba技 术的盯1 有s a i c ( s c i e n c e a p p li c a t io n s i n t e r n a t i o n a l c o 甲 o r a t i o n ) 的盯1 书0 1 ，3 0 17 1 ， 它 使 用 了 华 盛顿大学的tao / a c e ( t h e a c e o r b /t h e a d 即 t i v e c o m m u n i c a t i o n e n v i r o nxne n t ) 8 作 为其底层通讯支撑环境。英国、 德国也在从事rt工 相关研究。其它一些家及地区的相关 机构， 包括韩国、 日 本、 新加坡， 以 及台 湾中山 大学都在从事rti 的研制和开发工个r30 。 -一一一系万贾一一 国防科学技术人学研究生院学位论文 随着武器平台对抗仿真和作战仿真的发展，国内也对币在努力开发 h l a相关的技 术和软件。有关单位致力于直接基于 s o c k e t的 r t 工 系统的研制，如国防科技大学机 电工程与自 动化学院的k d -r t i 、 北京航空航天大学的d v e -r t i 基于h l a1 .3 标准) 。 还有其它一些单位，如航天科工集团二院，北京理工大学，北京航空航天大学，南京陆 军指挥学院也在从事h l a i r t i 软件的开发。 但是， 国内目前还没有发现有符合i e e e 1 5 1 6 标准的成熟的 r t i 产品。本课题组 ( 即“ 面向战争综合演练场的分布式仿真基础支撑平 台” 课题组)使用国防科技大学计算机学院研制的c o r b a产品 s t a r b u s 3 作为底层平 台，开发出了符合i e e e 1 5 1 6 标准的r t i 产品s t a r l i n k a 随着h l a / r t i 平台的推出，工业界也推出了不少基于h l a / r t i 的应用工具，在记 录回放工具方面， 主要有h l a r e s u l t s ， 以 及m a k d a t a l o g g e r 。 在国内， 虽然有关单位开 发出了一些数据收集工具，但在记录回放工具方面，尚未发现有成熟的产品。 不管是保存恢复还是记录回放，国外都很少公布这方面的详细技术资料。国内这方 面的资料更是少之又少，这也说明国内对h l a的研究开发还处于起步阶段。 圣 1 . 3 课题的研究目 标、内容和意义 本课题的研究目 标是通过深入理解i e e e 1 5 1 6 标准及c o r b a规范，完善一个基于 c o r b a的符合i e e e 1 5 1 6 标准的r t i 产品的功能，以 及开发出 基于此r t i 产品的仿真 应用工具。 本课题的研究内容是对 r t i 联盟管理中的保存和恢复功能进行研究和实现，以及 h l a / r t i 中记录回放工具的研究和实现。 本课题的研究意义在于:随着军队建设的发展， 对复杂系统仿真和综合仿真的需求 越来越大， 这就需要先进仿真技术构成可互操作、 可移植、可重用、 可伸缩及强交互性 的分布对等协同体系构架。 h l a / r t i 分布式交互仿真支撑平台可以很好地解决大规模仿 真系统的互操作以及仿真软件的可重用等问题， 因而可以大幅度提高军事仿真训练系统 的开发效率， 节省开发经费， 对于提高军队战争研究和人员训练水平， 提高部队战斗力 将起到极大的促进和支撑作用，是战争综合演练场的核心与关键基础设施。 随着 h l a / r t i 的 广泛应用， 联盟管理中的保存和恢复功能也显示出 它的 重要性: 联盟在不同时刻保存它的状态，当有错误 发生时，能从最近的保存点进行恢复;或者， 利用恢复得到相同的条件来对可选方法进行评估测试。 对于时间长度很大的仿真， 利用 保存恢复功能还可实现仿真的暂停与继续。所以，r t i 保存恢复功能的实现，有着非常 重要的作用。 -福 4 x 一一一一一一一一一一 国防科学技术人学研究生i觉位论文 木课题中的记录回放属于 h l a / r t i 工具。记录回放工具可以用于对仿真过程的事 后回放， 有助于更好地发挥仿真的作用。在国内，虽然有关单位在这方面进行了不少的 研究，但并未发现有这方面的产品。而且，各个记录回放的工具，往往依托于各自的 r t 工 ，并不能够跨r t i 平台移植。所以，基于s t a r l in k 的记录回放工具只能自主开发。 l . 4 论文的结构 本文共分为七章，其结构如下: 第一章绪论 本章介绍本课题的研究背景和分布式仿真技术、 应用互操作技术的发展。简要说明 了本课题的研究目 标、内容、课题研究的意义。 第二章高层体系结构概述 本章简单介绍了高层体系结构 h l a的规则、接口规范、对象模型模板及其基本思 想，介绍了 基于c o r b a的h l a / r t i 的体系结构，最后对运行支撑环境r t i 做了 简单 的介绍。 第三章 保存恢复的研究及实现 本章介绍了保存恢复的功能及应用场合，详细叙述了保存恢复的机制，并介绍了 r t i 中的数据结构。随后，介绍了s t a r l i n k中联盟保存恢复的接口函数，以及保存恢复 的具体流程，最后介绍了保存恢复各接口函数的具体实现。 第四章 记录回放的研究 本章对记录回放机制的概述， 对几种典型记录回放工具进行了介绍， 最后比较了记 录回放的不同体系结构的优缺点。 第五章 s t a r l i n k 的设计与实现 本章介绍了 基于s t a r l i n k 的记 录回放工具s t a r l o g g e r 的具体实现， 包括它对数据的 采集、 保存，回放数据的生成，以 及回放过程中函数调用的完成， 介绍了s t a r l i n k 在回 放过程中的数据交换机制。 本章提出并实现了一种全新的、能实现r t i 所有管理服务的 记录回放。 第六章 保存恢复和记录回放的测试 本章包括了 对s t a r l in k 保存恢复功能的测试， 以 及对记 录回放工具s t a r l o g g e r 的 测 试。 第七章总结与展望 本章是对论文工作的总结，并对下一步工作和进一步的研究进行了展望。 一 藻丁贾一一一一一一一一一一一一 国防科学技术火学研究生院学位论文 1 . 5本文的研究成果 本文对h l a / r t i 的保存恢复机制进行了 研究， 并在此基础上按照i e e e 1 5 1 6 标准实 现了s t a r l i n k 中的保存恢复功能， 提出了 对数据采用保存恢复和直接生成相结合的方法， 以及对指针和类对象等数据的保存和恢复的操作方法。同时， 本文对记录回放进行了探 讨和研究 采用分布式的体系结构实 现了记 录回放工具s t a r l o g g e r ， 提出了获取被回放 v员的对象引用、直接进行回放的方法。 以第一作者身份向 计算机仿真 投稿一篇文章并被录用 ( 2 0 0 3 年6月收到录用通 知 ) 。 获军队科技进步三等奖一项，作者本人排名第五。 第 6页 国防科学技术人学研究生院学位论文 第二章 高层体系结构概述 高层体系结构( h l a : h i g h l e v e l a r c h i t e c t u r e ) 为仿真系统的互操作和可重用提供了 结构基础， r t i 则是h l a框架的具体实现。本章介绍了h l a的组成及基本思想，简单 介绍了r t i 以及它的六大类管理服务。 ; 2 . 1 h l a标准 在i e e e 1 5 1 6 标准中， h l a主要由h l a接口规范、 h l a规则、 h l a对象模型模板 三部分组成。 运行支撑环境r t i ( r u n - t i m e i n f r a s t r u c t u r e ) 是遵循h l a接口 规范的软件实 现。 完成某种功能的单个仿真应用被称为盟员 ( f e d e r a t e ) ， 为完成一个完整的仿真任务而 参与交 互的 盟员 一起构成 联盟( f e d e r a t i o n ) ， 完 成该任务的 整个仿 真过 程被称为一次 联盟 执行。 2 . 1 . 1 h l a接口 规范( i s ) h l a 接口 规 范i s ( i n t e r f a c e s p e c if ic a t i o n ) 定 义了 盟员 与r t i 之间 在 分 布式 仿真 领域的 标准接口，将仿真应用与应用之间的通信等功能相分离，它可以