● 摘要
分布节点的时间同步是分布式系统中的经典问题。由于分布式虚拟环境中无法实现统一的全局物理时钟，且报文传输抖动、事件处理时间无法预计，以逻辑时间的同步对物理时间进行仿真，是保证分布式虚拟环境中事件一致性的必要手段。作为一种全局的协调，随着节点的增多，同步的时间和带宽开销会迅速增大。现有的时间同步算法存在时间推进效率低、网络带宽占用量大等问题，限制了同步的节点规模，实用性较低。 论文对大规模分布节点的时间同步算法展开研究，并在此基础上实现了符合HLA标准的时间管理服务，具体工作包括： 提出一种多点协调的仿真时间同步算法MCTS（Multi-Node Coordination Time Synchronization）。设计了分组管理的LBTS计算模型，将分布节点通过协调点进行分组同步。针对现有时间同步算法将可靠控制报文作为默认前提的问题，给出了时间控制报文可靠性定理，证明了只有制约系统推进的一部分报文需要可靠，该默认前提并非必要。基于分组管理的LBTS计算模型，设计了MCTS算法，并根据时间控制报文可靠性定理引入IP组播来处理控制报文的传输，大大降低了控制报文的带宽开销，提高了节点的处理效率。 将MCTS算法应用于BH RTI 2.3时间管理服务，完整实现了HLA标准中定义的时间管理服务的所有功能。给出了BH RTI 2.3各部分与算法的映射关系，讨论了节点通讯及协调推进算法的设计，完成了仿真成员节点、RTI组件、时间管理服务器三种角色节点及可视化监控工具TM Monitor的设计与实现。 BH RTI 2.3通过了时间步进、事件驱动、乐观推进三种推进方式的功能测试。基于美国国防部DMSO办公室发布的Benchmark性能测试平台进行了性能对比实验与结果分析。实验结果表明，BH RTI 2.3的仿真时间推进速度比国际同类系统提高2倍以上，而网络带宽开销不到同类系统的30%，1000个节点的时间同步推进速度可达到50次每秒，相当于同类系统中100个节点时的推进速度。