基于Josim仿真平臺的監控工具設計研究?

基于Josim仿真平臺的監控工具設計研究?

陳志剛

（91336部隊秦皇島066326）

基于當前分布式聯合仿真平臺的邏輯靶場聯合試驗訓練環境，需要開發自主、可控的分布式聯合仿真支撐平臺工具集，以支持虛擬邏輯靶場的建設和應用。Josim監控工具是應分布式聯合仿真的實際應用需求而研制的Josim工具集軟件之一，用于在Josim執行運行過程中，以可視化的方式實時監視和分析Josim邏輯靶場的運行情況和網絡情況。

異類異構異地仿真系統；邏輯靶場；分布式聯合仿真；監控工具

Class NumberTP277

1 引言

異類異構異地仿真系統（Josim）以邏輯靶場聯合試驗訓練為主要應用背景，重點突破異類異構異地仿真系統綜合集成與聯合仿真的平臺體系結構［1］、分布式聯合支撐平臺應用驗證等多項關鍵技術，開發自主、可控的分布式聯合仿真支撐平臺中間件及工具集［2］，以支持虛擬邏輯靶場建設和應用［3］。

為實現對分布式聯合仿真系統各應用節點、網絡狀態及平臺自身錯誤的快速直觀分析，完善Josim工具集，進一步提高Josim的易用性、可維性，在Josim仿真平臺前期研究成果的基礎上，開展對Josim監控工具的研究。

2 軟件總體要求

通常情況下，分布式聯合仿真無論采用哪種底層協議，都很難快速、準確評估系統的狀態以及系統間的網絡互聯情況［3］。由于無法找到破壞試驗/訓練完整性的網絡或系統問題，導致寶貴資源浪費，因此，Josim監控工具旨在積極監控Josim執行的運行狀態，及具備診斷單個網絡或系統出現問題的能力。

Josim監控工具是通過Josim中間件支撐來監控整個執行網絡，如圖1所示。監控工具設計的主要目的是為參與分布式聯合仿真的成員提供可視化、易操作的用戶界面，便于其實現對Josim執行全生命周期的監視和分析，它具有可重用性［4］。

綜上所述，Josim監控工具具備如下特點：

1）多節點、無差別運行。Josim監控工具的可重用性要求其具備多節點運行的能力，即可在同一個聯合仿真環境的不同Josim執行中運行，又可在同一個Josim執行的不同網絡節點中運行；對于運行于同一個Josim執行中的監控工具，其所能接收的數據是一致的，即Josim監控工具具備多節點、無差別運行的能力［6］。

2）界面友好、易操作使用。參與分布式聯合仿真的成員通過查看Josim監控工具了解整個執行的應用狀態信息［7］；通過操作Josim監控工具，可以實現故障原因分析與判斷。因此，Josim監控工具須具備較好的人機交互能力，界面友好、易操作使用。

圖1 Josim平臺體系結構圖

3 軟件總體設計

3.1軟件組成

Josim監控工具主要用于實時監視和網絡分析，其功能包括：監控工具參數配置功能、即時通訊功能、心跳監聽和網絡診斷功能、應用移除請求功能、提示信息顯示功能、統計數據顯示功能以及狀態顯示功能［5］。

按照Josim監控工具軟件實現的具體功能，可將其分為如圖2所示的7個功能上相互獨立的組成模塊，這些模塊因其實現功能不同，在應用實現上也各不相同，但在底層實現的機理上是一致的。

圖2 Josim監控工具軟件組成

3.2軟件運行流程

監控工具軟件運行的基本流程如圖3所示。

圖3 Josim監控工具軟件運行流程

3.3軟件交互關系

監控工具軟件對外總體交互關系如圖4所示，監控工具主要依托中間件實現對外信息交互，主要信息交互對象包括，執行管理器、應用及其他監控工具，其中監控間的信息交互采用與中間件通信標準一致的組播通信標準實現。

4 軟件功能設計

Josim監控工具采用一個基于Java的圖形用戶界面，該工具能夠運行在任何同一網段并運行于Josim執行的計算機中［8～9］。Josim監控工具能夠支持異地監控和管理。界面支持執行信息的多個視圖顯示功能，如：參數配置，執行狀態顯示，執行管理，監控工具顯示，應用顯示，診斷和報警等。

圖4 Josim監控工具軟件交互關系

4.1軟件初始化功能設計

監控工具軟件軟件運行后，自動訪問并加載默認路徑下的配置文件；配置文件加載完畢后，監控工具軟件會自動獲取所運行計算機的主機IP，并判斷是否存在同一IP地址重復運行多個監控工具的情況；完成IP地址獲取和判斷后，判斷是否存在該IP地址下默認端口號已被占用的情況，如果存在，提示用戶進行手動修改，上述工作全部完成后，完成監控工具軟件初始化，并修改配置文件，詳細工作流程如圖5所示。

4.2連接管理功能

用于在監控工具加入執行前，配置監控工具所加入的Josim執行的執行管理器所處節點的IP、端口號、執行名稱和是否需要密碼。

4.3即時通訊功能

用于實現在所有監控工具之間建立組播通訊，支持事件前、事件中、事件后的即時通訊。采用支持類似群聊的通訊方式，當執行中任一個監控工具發送一條信息，執行中的其它監控工具都能收到該信息，通過監控工具名稱與IP地址組合進行信息識別。

4.4執行狀態顯示與控制功能

主要用于顯示執行的運行狀態，使用戶直觀了解整個執行的運行狀態。

該界面能夠顯示整個執行中應用的基本信息、狀態及發布SDO種類等；能夠顯示每個應用對每類SDO的發布情況的統計信息；能夠以樹狀形式顯示整個執行的組成情況。

圖5 軟件初始化設計

4.5監控工具顯示與控制功能

主要用于顯示監控工具所在組播組內各監控工具的詳細狀態基本信息，包括：監控工具ID信息、配置參數等。除此之外，具備“移除監控工具”、“強制移除”和“應用非正常狀態確認”命令按鈕，用于為“移除/強制移除”監控工具和應用非正常狀態刷新確認提供界面操作。

4.6應用狀態顯示與控制

該功能主要通過顯示所有加入Josim執行的邏靶場應用狀態信息，其中包含各應用id、主機名稱以及相應的配置參數等信息，來檢測靶場應用的參數配置是否合理。對于執行中不響應的靶場應用，用戶可以點擊界面上的移除應用按鈕，向執行管理器件發送移除或強制移除請求指令，成功移除該應用后，該應用的狀態欄顯示已移除。

在Josim執行運行過程中，靶場用戶可以在應用狀態標簽頁中，選中關注的應用，在執行狀態/診斷標簽頁中顯示該應用的詳細信息，通過點擊界面上刷新按鈕，將選中的應用狀態信息進行刷新顯示。

4.7網絡監控功能

Josim監控工具一個重要的功能就是用于進一步輔助分析邏輯靶場中應用不響應的原因是否源于網絡故障；并可通過主動執行All ping操作實現對網絡通斷情況、通信性能的即時掌握。

監控工具能夠提供應用與應用間、應用與執行管理器間一對一、一對多或者多對多ping操作請求的下發，并將接收的結果信息顯示，ping操作支持TCP和UDP兩種模式［10］。靶場用戶可以單獨發送一次ping數據包，也可以持續發送ping數據包，直到人工停止。當某個網絡或應用被檢測到連接錯誤或異常，Josim監控工具就會收到一條告警信息。

4.8顯示靶場應用告警信息

Josim監控工具用以提示信息的形式記錄并顯示當前執行運行中所有非正常的執行狀態和活動，便于靶場用戶發現和分析故障。

Josim監控工具提示的告警信息類型分為四類：日志信息、警告信息、錯誤信息以及心跳信息，用戶可以有選擇的顯示某一類型的告警信息［7］。在參與Josim執行的所有靶場應用中，若出現異常或網絡連接錯誤，執行管理器向監控工具發送一條告警信息。監控工具收到該信息后，顯示于告警列表中。用戶通過選中自己關心的告警信息后，可在列表下方突出顯示該信息發生的時間、信息類型、信息節點id以及告警信息內容等。

5 仿真應用

在邏輯靶場現有資源的基礎上，搭建Josim仿真平臺，加入靶場資源應用，將監控工具搭建在仿真平臺不同的節點［11］。監控工具加入Josim執行，能夠為靶場用戶提供良好的操作平臺。圖6是執行狀態顯示與控制界面；圖7是監控工具顯示與控制界面，以及兩監控工具的及時通訊情況；圖8是應用狀態顯示與控制界面；圖9是監控工具網絡監控界面；圖10是顯示靶場應用告警界面。

圖6 執行狀態顯示與控制界面

圖7 監控工具顯示與控制界面

圖8 應用狀態顯示與控制界面

圖9 監控工具網絡監控界面

圖10 顯示靶場應用告警界面

6 結語

監控工具能夠支持Josim典型應用系統的演示驗證工作，實現了以可視化的方式實時監視和分析Josim邏輯靶場的運行情況和網絡情況，便于靶場用戶更好地全面掌握靶場資源動態，方面及時處理靶場中應用出現的異常或錯誤情況，為構建穩固的虛擬邏輯靶場提供很大幫助。

［1］王蒙，鄭煒，陳宏茹，等.基于異構網絡平臺的虛擬試驗支撐環境研究［J］.計算機測量與控制，2011，19（7）：1650-1652.

WANG Meng，ZHENG Wei，CHEN Hongru.Research on Virtual Test Supporting Environment Based on Heteroge?neous Network Platform［J］.Journal of Computer Measure?ment&Control，2011，19（7）：1650-1652.

［2］孫黎陽，毛少杰，林劍檸.面向服務的網絡化仿真及運行支撐平臺研究［J］.計算機科學，2011，38（3）：159-161.

SUN Liyang，MAO Shaojie，LIN Jianning.Research on Ser?vice-oriented Network Simulation and Runtime Support Platform［J］.Journal of Computer Science，2011，38（3）：159-161.

［3］張潔.基于TENA思想的分布式靶場虛擬試驗系統設計［J］.系統仿真技術，2011，07（1）：58-62.

ZHANG Jie.Design of an TENA-Based Distributed Virtu?alTest System［J］.Journal of System Simulation，2011，07（1）：58-62.

［4］馮潤明，王國玉，黃柯棣.試驗與訓練使能體系結構（TENA）研究［J］.系統仿真學報，2004，16（10）：2280-2284.

FENG Runming，WANG Guoyu，HUANG Kedi.Research on test and training enabling architecture（TENA）［J］. Journal of System Simulation，2004，16（10）：2280-2284.

［5］姜忠欽，張明智，楊鏡宇，等.武器裝備體系仿真分析支撐環境研究［J］.計算機仿真，2009，26（1）：11-14.

［6］馮潤明，王國玉，黃柯棣.TENA中間件的設計與實現［J］.系統仿真學報，2004，16（11）：2373-2377.

FENG Runming，WANG Guoyu，HUANG Kedi.The de?sign and implementation of TENA middleware［J］.Journal of System Simulation，2004，16（11）：2373-2377.

［7］George J.Rumford，Minh Vuong.Foundation Initiative 2010：The Design of the Second TENA Middleware Proto?type［EB/OL］.00s-siw-106.ttp：//www.sisostds.org/SIW/ 00spring/SIW_TE.htm，Date/Time：05/03/02.

［8］王瓊，蔡小斌，杜承烈.分布虛擬試驗支撐環境研究［J］.計算機仿真，2008，25（5）：15-19.

WANG Qiong，CAI Xiaobin，DU Chenglie.A Study of Dis?tributed Virtual Test Supporting Environment［J］.Journal of Computer Simulation，2008，25（5）：15-19.

［9］蔡繼紅，卿杜政，謝寶娣.支持LVC互操作的分布式聯合仿真技術研究［J］.系統仿真學報，2015，27（1）：93-97.

CAI Jihong，QING Duzheng，XIE Baodi.Research of Joint Simulation Platform Supporting Interoperability of LVC［J］.Journal of System Simulation，2015，27（1）：93-97.

［10］姜守達，鄧舒予，魏長安.虛擬試驗系統協議轉換模塊研制［J］.現代電子技術，2014，37（23）：100-104.

JIANG Shouda，DENG Shuyu，WEI Changan.Develop?ment of protocol conversion module for virtual test system［J］.Modern Electronics Technique，2014，37（23）：100-104.

［11］徐庚保，曾蓮芝.數字仿真中的軟件平臺，應用框架和體系結構［J］.計算機仿真，2008，25（9）：1-5.

XU Gengbao，ZENG Lianzhi.Software Platform，Applica?tion Framework and Architecture in Digital Simulation［J］.Journal of Computer Simulation，2008，25（9）：1-5.

Design of Console Based on the Josim Simulation Platform

CHEN Zhigang
（No.91336 Troops of PLA，Qinhuangdao066326）

Based on the current distributed joint simulation platform of the logic range joint experiment training environment，independent and controllable distributed joint simulation support platform tool set need to be developed，to support the construction and application of the virtual logic range.Josim console，which should be developed by practical application demand of distributed joint simulation，is one of the Josim software tool set，used in the process of the Josim execution to monitor and analyze the logic range of the operation and network in the form of visual.

Josim，logic range，distributed joint simulation，console

TP277

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.05.045

2016年11月9日，

2016年12月30日

陳志剛，男，碩士，助理工程師，研究方向：數字仿真。