本發(fā)明屬于科學計算與服務技術領域，涉及一種分布式的電離層模型云服務系統(tǒng)及方法；可廣泛地應用于各類學科，比如全球電離層模型自動化數(shù)據處理。

背景技術：

IBM公司于2007年宣布了云計算計劃，云計算的概念從此出現(xiàn)在大眾面前。云計算描述了一種可以通過互聯(lián)網進行訪問的可擴展的應用程序?！霸茟谩笔褂么笠?guī)模的數(shù)據中心以及功能強勁的服務器來運行網絡應用程序與網絡服務。而在云計算平臺中的服務器可以是物理的服務器或者虛擬的服務器。用戶可以通過互聯(lián)網或者移動互聯(lián)網接入設備通過瀏覽器就能訪問云計算應用程序。云計算服務提供商主要包括傳統(tǒng)的IT廠商、互聯(lián)網提供商以及軟件廠商。目前的云計算服務主要包含一些與互聯(lián)網服務緊密相聯(lián)的云主機、云存儲等。而科學上的計算往往依賴于硬件配置較高且價格昂貴的物理服務器，而且通常計算出相應的結果僅供相關專業(yè)人士下載使用，并沒有提供方便快捷的用戶服務平臺。目前，世界大國競相發(fā)展各自的超級計算機領域的研究?？茖W計算是加強國家經濟建設、社會發(fā)展、科學進步、國家安全和國防建設等領域的重要手段。我國經濟社會快速發(fā)展對各理工學科的需求呈現(xiàn)出新的趨勢。比如衛(wèi)星導航與位置服務已在車輛導航與監(jiān)控、貴重物品追蹤等方面有了廣泛的應用，且應用范圍在不斷擴大，具有非常大的潛力。這類服務平臺除了需要硬件的支撐，還需要一個功能強大的軟件服務平臺才能使其具體實現(xiàn)。研究云計算時代相關技術并建立高效的科學計算與服務平臺，對于提升科學計算的應用服務水平和發(fā)展基于科學計算的應用技術與服務模式有著十分重要的意義，為相關用戶提供常用科學計算功能和一系列產品與服務。就測繪科學與技術而言，全球尚未有完整的科學計算和相關服務系統(tǒng)。目前有加拿大資源局的CSRS-PPP，加拿大新不倫瑞克大學的GAPS-PPP和美國噴氣推進實驗室的APPS-PPP可為用戶提供免費的在線服務。這些科學計算與服務平臺的架構相對簡單，僅僅將用戶提交的數(shù)據進行相關計算然后將結果反饋給用戶，其涉及的科學計算功能比較單一且規(guī)模較小，尚未形成功能強大而且完善的用戶服務平臺。通常情況下，隨著計算功能的增加，對物理服務器配置的需求也就越高，如果將大量的不同功能的科學計算任務安設在同一臺物理服務器上勢必會造成不同運算程序對硬件資源的爭搶從而導致科學計算不能長期穩(wěn)定執(zhí)行，而如果將各個計算任務安設在多個物理服務器上則需要耗費大量的資金用于購置硬件設備。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種適用于科學計算與服務平臺的分布式系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術：一種分布式的電離層模型云服務系統(tǒng)，其特征在于：由物理服務器和虛擬服務器組成；所述物理服務器由計算型服務器和任務型服務器組成，所述計算型服務器用于密集型科學計算，所述任務型服務器用于向計算型服務器和小型計算任務虛擬服務器分配任務；所述虛擬服務器由小型計算任務虛擬服務器和Web服務器組成，分別用于小型CPU低耗科學計算以及提供Web網絡服務；

所述物理服務器、小型計算任務虛擬服務器分別與所述任務型服務器連接，所述任務型服務器與Web服務器單向連接，所述Web服務器面向用戶，為用戶服務。

作為優(yōu)選，所述Web服務器與所述任務型服務器之間設置有一個或多個虛擬中轉服務器。

本發(fā)明的方法所采用的技術方案是：一種分布式的電離層模型云服務方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：任務型服務器按照預制好的任務計劃向計算型服務器和小型計算任務虛擬服務器分配任務；

步驟2：任務型服務器將計算結果信息以文件的形式發(fā)送給Web服務器；

步驟3： Web服務器讀取接收的文件信息，并更新網站；

步驟4：用戶通過瀏覽器訪問Web服務器中的網站以查閱最新信息。

作為優(yōu)選，步驟2中所述計算結果信息包括電離層模型系數(shù)、TEC圖形、系統(tǒng)實時運行狀態(tài)信息。

作為優(yōu)選，步驟4中所述查閱最新信息包括全球電離層解算結果信息、準實時全球電離層圖信息、全球電離層預報產品信息以及任務型服務器中的實時運行狀態(tài)信息。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是：

1、高性能，采用物理服務器和虛擬服務器組合的架構方式，將密集型科學計算部分、小型CPU低耗科學計算以及Web網絡服務分離，充分發(fā)揮物理服務器的計算效能，避免各類計算以及Web服務之間的相互干擾，使得系統(tǒng)服務能夠長期穩(wěn)定運行；

2、高安全性，物理服務器和安設小型計算任務的虛擬服務器與Web服務器采用單向連接方式，不直接面向用戶，如要增強安全性還可以增設一個或多個的虛擬服務器作為中轉，使物理服務器和小型計算類虛擬服務器免受攻擊，而Web服務器采用的是虛擬服務器，可快速方便地制作鏡像備份，如遭受攻擊可迅速切換到其他虛擬鏡像從而保障系統(tǒng)持續(xù)安全運行；

3、良好的擴展性，由于分布式系統(tǒng)架構的特點，各服務器相對獨立，如需添加計算模塊或新的服務模塊可按需添加相應的物理服務器或虛擬服務器，不影響原有的系統(tǒng)運行；

4、節(jié)省成本，對于密集型科學計算任務需要安設在物理服務器上，而對于其他小型計算任務可安設在虛擬服務器上，按需配置，形成優(yōu)化組合，有效節(jié)省成本；

5、普適性，本發(fā)明可根據實際需求購置相應數(shù)量的物理服務器和虛擬服務器，同時適用于各類學科的密集型計算任務和其他小型計算任務，并可建立不同學科不同專業(yè)的應用服務平臺，具有優(yōu)秀的通用特點。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實施例的系統(tǒng)架構示意圖

圖2：本發(fā)明實施例的方法流程圖。

具體實施方式

為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發(fā)明，下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請見圖1，本發(fā)明提供的一種分布式的電離層模型云服務系統(tǒng)，由物理服務器和虛擬服務器組成；物理服務器由計算型服務器和任務型服務器組成，計算型服務器用于密集型科學計算，任務型服務器用于向計算型服務器和小型計算任務虛擬服務器分配任務；虛擬服務器由小型計算任務虛擬服務器和Web服務器組成，分別用于小型CPU低耗科學計算以及提供Web網絡服務；

物理服務器、小型計算任務虛擬服務器分別與任務型服務器連接，任務型服務器與Web服務器單向連接，Web服務器面向用戶，為用戶服務。

用戶瀏覽器與Web服務器相連，任務型服務器與Web服務器單向連接。本實施例的物理服務器為1臺，安設有全球電離層模型的解算程序。本實施例的虛擬服務器設有多個，包括安設有小型計算任務如準實時全球電離層圖、全球電離層預報，以及1個Web服務器用以建立電離層模型的網站服務平臺。

請見圖2，本發(fā)明提供的一種分布式的電離層模型云服務方法，包括以下步驟：

1.安設有計算任務的多個服務器中程序各自獨立地按照計算任務執(zhí)行相應的科學計算任務；

2.任務型服務器將計算結果如電離層模型系數(shù)、TEC圖形、系統(tǒng)實時運行狀態(tài)等信息以文件的形式發(fā)送給Web服務器；

3.Web服務器等待并接收電離層模型系數(shù)、TEC圖形等文件信息；

4.Web程序讀取Web服務器接收的文件信息，并更新網站頁面；

5.用戶通過瀏覽器訪問Web服務器查閱服務平臺網站上的最新信息，如全球電離層解算結果、準實時全球電離層圖、全球電離層預報產品以及計算任務型服務器中的實時運行狀態(tài)等。

本實施采用Ubuntu12.04作為本實施例中物理服務器和虛擬服務器的操作系統(tǒng)，并采用C++、Fortran、Bash、PHP、HTML、CSS、JavaScript、XML等語言完成本發(fā)明示范應用，分別為：采用C++、Fortran語言實現(xiàn)全球電離層模型相關產品的解算，包括全球電離層模型每日解算結果、準實時全球電離層圖和全球電離層預報產品；采用Bash實現(xiàn)Linux操作系統(tǒng)文件方面的操作；Web服務器上的網站服務平臺采用PHP、HTML、CSS、JavaScript、XML完成。

應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術。

應當理解的是，本文所描述的具體實施例中的全球電離層模型應用僅僅是對本發(fā)明思想做舉例說明。本發(fā)明所述技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施案例做各種各樣的修改或補充，但并不會偏離本發(fā)明的思想或者超越所附權利要求說所定義的范圍。