一种一体化声纳系统信息交互负载均衡方法与流程

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1.本发明属于一体化声纳系统技术领域，具体涉及一种一体化声纳系统信息交互负载均衡方法。


背景技术：

2.一体化声纳系统是新一代声纳系统，采用开放式体系设计，软硬件完全分离，具有低耦合、信息共享、可扩展性强等特点，但面临着任务和应用柔性构建的需求，由于任务和应用多样性，不同任务和应用有不同的软件配置，各软件节点交互信息数据量各不相同，在任务和应用在线快速切换时需保证信息传输的稳定可靠。并且软件后续升级扩展也会引起软件节点交互信息数据量的变化，信息交互需具备相应的可扩展性和扩展便捷性。这就需要一种科学合理的信息交互分配方法，解决软件系统构建带来的信息交互复杂性、可靠性、实时性等问题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，提供一种一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，该方法适用于艇用声纳系统，并可向其它声纳系统推广，该方法结合艇用声纳系统内网和外网信息交互方式，建立通用性自适应信息交互分配方法，实现与软件模块的解耦合，达到实时负载均衡并且影响最小。满足一体化声纳系统的快速任务/功能重构及后续升级扩展需求。
4.本发明的技术解决方案是，提供一种一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，所述方法包括以下步骤：
5.步骤一：通过接口协议分析建立软件信息交互数据量特征表。根据各软件接口协议统计每秒数据流量建立软件信息交互数据量特征映射表。
6.步骤二：获取当前任务下信息交互各软件节点数据量特征。根据不同任务或应用建立软件配置表，并通过查询软件信息交互数据量特征映射表，获取当前任务下信息交互各软件节点数据量特征。
7.步骤三：当前运行软件信息交互负载均衡计算。根据当前任务下信息交互各软件节点数据量特征，采用遍历方法计算各软件模块信息交互任务分配到各信息交互模块的所有可行路径，及该可行路径下各信息交互模块信息交互任务的均衡程度。
8.步骤四：预期未运行软件后续运行影响分析计算。在步骤三基础上采用遍历方法计算未运行软件后续运行信息交互任务分配到各信息交互模块的所有可行路径，各信息交互模块任务均不超负荷。
9.步骤五：计算最优配置方案。在同时满足当前运行软件信息交互任务分配和未运行软件后续运行信息交互任务分配的可行路径下，采用加权法计算最优信息交互任务分配结果。
10.步骤六：根据最优信息交互任务分配结果执行信息交互任务分配。
11.采用以上方案后，本发明具有以下优点：
12.本发明的原理基于一体化声纳系统不同任务需求下软件动态配置特征，不同任务需求下，根据各软件节点信息交互数据量，采用负载均衡方法计算当前任务下信息交互最优分配方案及预先考虑未运行软件后续运行后对信息交互的影响，通过加权法得出当前任务下的最优信息交互任务分配结果。
13.本专利旨在通过一种负载均衡算法将各运行中的软件模块信息交互任务分配到各信息交互模块，根据任务实时动态均衡，信息交互模块均不超负荷，任务变化时影响最小，以解决以上问题，为一体化系统实现信息共享、面向任务、低耦合可扩展提供支持。
14.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
15.(1)首次在一体化声纳系统中实现根据不同任务需求下软件信息交互动态负载均衡配置，实现信息交互与软件模块的解耦合，为一体化系统发挥低耦合、任务动态配置、可扩展性强等优势特点提供支持。
16.(2)在计算当前任务下信息交互最优分配方案的同时预先考虑未运行软件后续运行后对信息交互的影响，保证任务切换时信息交互达到实时负载均衡并且影响最小，提高了声纳系统内网和外网信息交互任务可靠性。
17.(3)该方法通用性强，网络各软件节点信息交互数据量不同且软件节点动态配置的复杂系统均可适用。
附图说明：
18.图1为本发明的实施框图。
具体实施方式：
19.下面结合附图就具体实施方式对本发明作进一步说明：
20.本发明的输入是声纳任务选择，根据任务选择获得当前任务选择下对应的软件运行列表。
21.如图1所示，本发明的一种一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，具体步骤如下：
22.1.根据任务选择获取软件运行列表
23.根据软件与任务的对应关系建立软件运行映射表，当接收显控任务选择命令时，映射出需要运行的软件列表。
24.2.获取软件节点数据量特征
25.根据各软件接口协议统计每秒数据流量建立软件信息交互数据量特征映射表。根据软件运行列表获取软件节点数据量特征。
26.3.遍历计算配置软件可行路径
27.采用for(i＝a[j]；i＜＝b[j]；i++)循环遍历计算运行软件模块信息交互任务分配块可行方案(数据量不超负荷)，j为运行软件模块编号，for循环下限a[j]＝0，for循环上限b[j]为信息交互模块数量n，每遍历一次软件模块信息交互任务分配结果，统计各信息交互模块负载，均不超负荷判定为可行方案。
[0028]
4.信息交互负载均衡计算
[0029]
在运行软件模块信息交互分配方案可行条件下，采用标准差计算各信息交互模块负载离散程度，βi为各信息交互模块负载，先求平均值再计算标准差s。
[0030][0031][0032]
5.遍历计算未配置软件后续运行可行路径
[0033]
采用for(i＝c[k]；i＜＝d[k]；i++)循环遍历计算未配置软件模块后续运行信息交互任务分配可行方案(数据量不超负荷)，k为未配置软件模块编号，for循环下限c[k]＝0，for循环上限d[k]为信息交互模块数量n，每遍历一次软件模块信息交互任务分配结果，统计各信息交互模块负载，均不超负荷判定为可行方案。
[0034]
6.未配置软件后续运行信息交互影响分析计算
[0035]
在未配置软件后续运行信息交互分配方案可行条件下，计算各信息交互模块达到超负荷的剩余流量空间xi，各信息交互模块剩余空间为20％为最优用常量c表示，采用二阶原点距计算预期影响值y。
[0036][0037]
7.加权法计算最优负载均衡策略
[0038]
在运行软件模块信息交互分配方案可行和未配置软件后续运行信息交互分配方案可行条件下，采用加权法计算最优负载均衡结果，影响因子为信息交互负载均衡标准差值s和未配置软件后续运行影响值y，分配结果分数d越小，效果越佳，得数最小的为最优路径。
[0039]
σd＝rs×
s+ry×yꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0040]
8.执行信息交互任务分配
[0041]
根据最优信息交互负载均衡策略执行信息交互任务分配。
[0042]
使用效果：
[0043]
该方法应用于某艇用声纳系统，该系统根据不同任务对运行于公共信号处理设备的13个应用功能软件进行加卸载实现系统任务/功能快速重构。参加系统联调试验，持续使用半年多时间，不同任务下监控各信息交互模块负载均未超负荷且分配较均衡，系统长时间运行信息交互稳定可靠，与预期一致实现信息交互动态负载均衡配置，当任务切换时信息交互影响最小。试验过程中各软件协议变化软件升级扩展只需更改软件节点数据量特征表，方便快捷，使用单位反馈使用效果良好。
[0044]
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。凡是利用本发明说明书所做的等效流程变换，均包括在本发明的专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种一体化声纳系统信息交互负载均衡方法,其特征在于：该方法包括以下步骤，步骤一，根据任务选择获取软件运行列表；步骤二，获取当前任务下信息交互各软件节点数据量特征；步骤三，当前运行软件信息交互负载均衡计算，根据当前任务下信息交互各软件节点数据量特征，采用遍历方法计算各软件模块信息交互任务分配到各信息交互模块的所有可行路径，及该可行路径下各信息交互模块信息交互任务的均衡程度；步骤四，遍历计算未配置软件后续运行可行路径，在步骤三基础上采用遍历方法计算未运行软件后续运行信息交互任务分配到各信息交互模块的所有可行路径，其中，各信息交互模块任务均不超负荷；步骤五，计算最优配置方案，在同时满足当前运行软件信息交互任务分配和未运行软件后续运行信息交互任务分配的可行路径下，采用加权法计算最优信息交互任务分配结果；步骤六，根据最优信息交互任务分配结果执行信息交互任务分配。2.根据权利要求1所述的一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，其特征在于：步骤一具体操作如下，根据软件与任务的对应关系建立软件运行映射表，当接收显控任务选择命令时，映射出需要运行的软件列表。3.根据权利要求1所述的一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，其特征在于：步骤二具体操作如下，根据各软件接口协议统计每秒数据流量建立软件信息交互数据量特征映射表，以及根据软件运行列表获取软件节点数据量特征。4.根据权利要求1所述的一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，其特征在于：步骤三包括配置软件可行路径遍历计算以及信息交互负载均衡计算。5.根据权利要求4所述的一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，其特征在于：配置软件可行路径遍历计算采用for(i＝a[j]；i＜＝b[j]；i++)循环遍历计算运行软件模块信息交互任务分配块可行方案，j为运行软件模块编号，for循环下限a[j]＝0，for循环上限b[j]为信息交互模块数量n，每遍历一次软件模块信息交互任务分配结果，统计各信息交互模块负载。6.根据权利要求4所述的一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，其特征在于：信息交互负载均衡计算是指在运行软件模块信息交互分配方案可行条件下，采用标准差计算各信息交互模块负载离散程度，β
i
为各信息交互模块负载，先求平均值再计算标准差s，其中，中，7.根据权利要求1所述的一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，其特征在于：步骤四中，采用for(i＝c[k]；i＜＝d[k]；i++)循环遍历计算未配置软件模块后续运行信息交互任务分配可行方案，k为未配置软件模块编号，for循环下限c[k]＝0，for循环上限d[k]为信息交互模块数量n，每遍历一次软件模块信息交互任务分配结果，统计各信息交互模块负载。
8.根据权利要求1所述的一体化声纳系统信息交互负载均衡方法，其特征在于：步骤五中，在运行软件模块信息交互分配方案可行和未配置软件后续运行信息交互分配方案可行条件下，采用加权法计算最优负载均衡结果，影响因子为信息交互负载均衡标准差值s和未配置软件后续运行影响值y，分配结果分数d越小，效果越佳，得数最小的为最优路径，公式为σd＝r
s
×
s+r
y
×
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。

技术总结
本发明公开了一种一体化声纳系统信息交互负载均衡方法,该方法包括以下步骤，步骤一，根据任务选择获取软件运行列表；步骤二，获取当前任务下信息交互各软件节点数据量特征；步骤三，当前运行软件信息交互负载均衡计算，根据当前任务下信息交互各软件节点数据量特征，采用遍历方法计算各软件模块信息交互任务分配到各信息交互模块的所有可行路径，及该可行路径下各信息交互模块信息交互任务的均衡程度。本发明具有信息交互动态负载均衡、任务切换影响最小等特点，网络各软件节点信息交互数据量不同且软件节点动态配置的复杂系统均可适用。适用。适用。


技术研发人员：申屠铠宇 孔强 朱狄锋 叶涛 王凤华
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一五研究所
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/12