一种分布式的电离层模型云服务系统及方法与流程

本发明属于科学计算与服务技术领域，涉及一种分布式的电离层模型云服务系统及方法；可广泛地应用于各类学科，比如全球电离层模型自动化数据处理。

背景技术：

IBM公司于2007年宣布了云计算计划，云计算的概念从此出现在大众面前。云计算描述了一种可以通过互联网进行访问的可扩展的应用程序。“云应用”使用大规模的数据中心以及功能强劲的服务器来运行网络应用程序与网络服务。而在云计算平台中的服务器可以是物理的服务器或者虚拟的服务器。用户可以通过互联网或者移动互联网接入设备通过浏览器就能访问云计算应用程序。云计算服务提供商主要包括传统的IT厂商、互联网提供商以及软件厂商。目前的云计算服务主要包含一些与互联网服务紧密相联的云主机、云存储等。而科学上的计算往往依赖于硬件配置较高且价格昂贵的物理服务器，而且通常计算出相应的结果仅供相关专业人士下载使用，并没有提供方便快捷的用户服务平台。目前，世界大国竞相发展各自的超级计算机领域的研究。科学计算是加强国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域的重要手段。我国经济社会快速发展对各理工学科的需求呈现出新的趋势。比如卫星导航与位置服务已在车辆导航与监控、贵重物品追踪等方面有了广泛的应用，且应用范围在不断扩大，具有非常大的潜力。这类服务平台除了需要硬件的支撑，还需要一个功能强大的软件服务平台才能使其具体实现。研究云计算时代相关技术并建立高效的科学计算与服务平台，对于提升科学计算的应用服务水平和发展基于科学计算的应用技术与服务模式有着十分重要的意义，为相关用户提供常用科学计算功能和一系列产品与服务。就测绘科学与技术而言，全球尚未有完整的科学计算和相关服务系统。目前有加拿大资源局的CSRS-PPP，加拿大新不伦瑞克大学的GAPS-PPP和美国喷气推进实验室的APPS-PPP可为用户提供免费的在线服务。这些科学计算与服务平台的架构相对简单，仅仅将用户提交的数据进行相关计算然后将结果反馈给用户，其涉及的科学计算功能比较单一且规模较小，尚未形成功能强大而且完善的用户服务平台。通常情况下，随着计算功能的增加，对物理服务器配置的需求也就越高，如果将大量的不同功能的科学计算任务安设在同一台物理服务器上势必会造成不同运算程序对硬件资源的争抢从而导致科学计算不能长期稳定执行，而如果将各个计算任务安设在多个物理服务器上则需要耗费大量的资金用于购置硬件设备。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于科学计算与服务平台的分布式系统及方法。

本发明的系统所采用的技术：一种分布式的电离层模型云服务系统，其特征在于：由物理服务器和虚拟服务器组成；所述物理服务器由计算型服务器和任务型服务器组成，所述计算型服务器用于密集型科学计算，所述任务型服务器用于向计算型服务器和小型计算任务虚拟服务器分配任务；所述虚拟服务器由小型计算任务虚拟服务器和Web服务器组成，分别用于小型CPU低耗科学计算以及提供Web网络服务；

所述物理服务器、小型计算任务虚拟服务器分别与所述任务型服务器连接，所述任务型服务器与Web服务器单向连接，所述Web服务器面向用户，为用户服务。

作为优选，所述Web服务器与所述任务型服务器之间设置有一个或多个虚拟中转服务器。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种分布式的电离层模型云服务方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：任务型服务器按照预制好的任务计划向计算型服务器和小型计算任务虚拟服务器分配任务；

步骤2：任务型服务器将计算结果信息以文件的形式发送给Web服务器；

步骤3： Web服务器读取接收的文件信息，并更新网站；

步骤4：用户通过浏览器访问Web服务器中的网站以查阅最新信息。

作为优选，步骤2中所述计算结果信息包括电离层模型系数、TEC图形、系统实时运行状态信息。

作为优选，步骤4中所述查阅最新信息包括全球电离层解算结果信息、准实时全球电离层图信息、全球电离层预报产品信息以及任务型服务器中的实时运行状态信息。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、高性能，采用物理服务器和虚拟服务器组合的架构方式，将密集型科学计算部分、小型CPU低耗科学计算以及Web网络服务分离，充分发挥物理服务器的计算效能，避免各类计算以及Web服务之间的相互干扰，使得系统服务能够长期稳定运行；

2、高安全性，物理服务器和安设小型计算任务的虚拟服务器与Web服务器采用单向连接方式，不直接面向用户，如要增强安全性还可以增设一个或多个的虚拟服务器作为中转，使物理服务器和小型计算类虚拟服务器免受攻击，而Web服务器采用的是虚拟服务器，可快速方便地制作镜像备份，如遭受攻击可迅速切换到其他虚拟镜像从而保障系统持续安全运行；

3、良好的扩展性，由于分布式系统架构的特点，各服务器相对独立，如需添加计算模块或新的服务模块可按需添加相应的物理服务器或虚拟服务器，不影响原有的系统运行；

4、节省成本，对于密集型科学计算任务需要安设在物理服务器上，而对于其他小型计算任务可安设在虚拟服务器上，按需配置，形成优化组合，有效节省成本；

5、普适性，本发明可根据实际需求购置相应数量的物理服务器和虚拟服务器，同时适用于各类学科的密集型计算任务和其他小型计算任务，并可建立不同学科不同专业的应用服务平台，具有优秀的通用特点。

附图说明

图1：本发明实施例的系统架构示意图

图2：本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1，本发明提供的一种分布式的电离层模型云服务系统，由物理服务器和虚拟服务器组成；物理服务器由计算型服务器和任务型服务器组成，计算型服务器用于密集型科学计算，任务型服务器用于向计算型服务器和小型计算任务虚拟服务器分配任务；虚拟服务器由小型计算任务虚拟服务器和Web服务器组成，分别用于小型CPU低耗科学计算以及提供Web网络服务；

物理服务器、小型计算任务虚拟服务器分别与任务型服务器连接，任务型服务器与Web服务器单向连接，Web服务器面向用户，为用户服务。

用户浏览器与Web服务器相连，任务型服务器与Web服务器单向连接。本实施例的物理服务器为1台，安设有全球电离层模型的解算程序。本实施例的虚拟服务器设有多个，包括安设有小型计算任务如准实时全球电离层图、全球电离层预报，以及1个Web服务器用以建立电离层模型的网站服务平台。

请见图2，本发明提供的一种分布式的电离层模型云服务方法，包括以下步骤：

1.安设有计算任务的多个服务器中程序各自独立地按照计算任务执行相应的科学计算任务；

2.任务型服务器将计算结果如电离层模型系数、TEC图形、系统实时运行状态等信息以文件的形式发送给Web服务器；

3.Web服务器等待并接收电离层模型系数、TEC图形等文件信息；

4.Web程序读取Web服务器接收的文件信息，并更新网站页面；

5.用户通过浏览器访问Web服务器查阅服务平台网站上的最新信息，如全球电离层解算结果、准实时全球电离层图、全球电离层预报产品以及计算任务型服务器中的实时运行状态等。

本实施采用Ubuntu12.04作为本实施例中物理服务器和虚拟服务器的操作系统，并采用C++、Fortran、Bash、PHP、HTML、CSS、JavaScript、XML等语言完成本发明示范应用，分别为：采用C++、Fortran语言实现全球电离层模型相关产品的解算，包括全球电离层模型每日解算结果、准实时全球电离层图和全球电离层预报产品；采用Bash实现Linux操作系统文件方面的操作；Web服务器上的网站服务平台采用PHP、HTML、CSS、JavaScript、XML完成。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，本文所描述的具体实施例中的全球电离层模型应用仅仅是对本发明思想做举例说明。本发明所述技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施案例做各种各样的修改或补充，但并不会偏离本发明的思想或者超越所附权利要求说所定义的范围。