基于Josim仿真平台的监控工具设计研究∗

基于Josim仿真平台的监控工具设计研究∗

陈志刚

（91336部队秦皇岛066326）

基于当前分布式联合仿真平台的逻辑靶场联合试验训练环境，需要开发自主、可控的分布式联合仿真支撑平台工具集，以支持虚拟逻辑靶场的建设和应用。Josim监控工具是应分布式联合仿真的实际应用需求而研制的Josim工具集软件之一，用于在Josim执行运行过程中，以可视化的方式实时监视和分析Josim逻辑靶场的运行情况和网络情况。

异类异构异地仿真系统；逻辑靶场；分布式联合仿真；监控工具

Class NumberTP277

1 引言

异类异构异地仿真系统（Josim）以逻辑靶场联合试验训练为主要应用背景，重点突破异类异构异地仿真系统综合集成与联合仿真的平台体系结构［1］、分布式联合支撑平台应用验证等多项关键技术，开发自主、可控的分布式联合仿真支撑平台中间件及工具集［2］，以支持虚拟逻辑靶场建设和应用［3］。

为实现对分布式联合仿真系统各应用节点、网络状态及平台自身错误的快速直观分析，完善Josim工具集，进一步提高Josim的易用性、可维性，在Josim仿真平台前期研究成果的基础上，开展对Josim监控工具的研究。

2 软件总体要求

通常情况下，分布式联合仿真无论采用哪种底层协议，都很难快速、准确评估系统的状态以及系统间的网络互联情况［3］。由于无法找到破坏试验/训练完整性的网络或系统问题，导致宝贵资源浪费，因此，Josim监控工具旨在积极监控Josim执行的运行状态，及具备诊断单个网络或系统出现问题的能力。

Josim监控工具是通过Josim中间件支撑来监控整个执行网络，如图1所示。监控工具设计的主要目的是为参与分布式联合仿真的成员提供可视化、易操作的用户界面，便于其实现对Josim执行全生命周期的监视和分析，它具有可重用性［4］。

综上所述，Josim监控工具具备如下特点：

1）多节点、无差别运行。Josim监控工具的可重用性要求其具备多节点运行的能力，即可在同一个联合仿真环境的不同Josim执行中运行，又可在同一个Josim执行的不同网络节点中运行；对于运行于同一个Josim执行中的监控工具，其所能接收的数据是一致的，即Josim监控工具具备多节点、无差别运行的能力［6］。

2）界面友好、易操作使用。参与分布式联合仿真的成员通过查看Josim监控工具了解整个执行的应用状态信息［7］；通过操作Josim监控工具，可以实现故障原因分析与判断。因此，Josim监控工具须具备较好的人机交互能力，界面友好、易操作使用。

图1 Josim平台体系结构图

3 软件总体设计

3.1软件组成

Josim监控工具主要用于实时监视和网络分析，其功能包括：监控工具参数配置功能、即时通讯功能、心跳监听和网络诊断功能、应用移除请求功能、提示信息显示功能、统计数据显示功能以及状态显示功能［5］。

按照Josim监控工具软件实现的具体功能，可将其分为如图2所示的7个功能上相互独立的组成模块，这些模块因其实现功能不同，在应用实现上也各不相同，但在底层实现的机理上是一致的。

图2 Josim监控工具软件组成

3.2软件运行流程

监控工具软件运行的基本流程如图3所示。

图3 Josim监控工具软件运行流程

3.3软件交互关系

监控工具软件对外总体交互关系如图4所示，监控工具主要依托中间件实现对外信息交互，主要信息交互对象包括，执行管理器、应用及其他监控工具，其中监控间的信息交互采用与中间件通信标准一致的组播通信标准实现。

4 软件功能设计

Josim监控工具采用一个基于Java的图形用户界面，该工具能够运行在任何同一网段并运行于Josim执行的计算机中［8～9］。Josim监控工具能够支持异地监控和管理。界面支持执行信息的多个视图显示功能，如：参数配置，执行状态显示，执行管理，监控工具显示，应用显示，诊断和报警等。

图4 Josim监控工具软件交互关系

4.1软件初始化功能设计

监控工具软件软件运行后，自动访问并加载默认路径下的配置文件；配置文件加载完毕后，监控工具软件会自动获取所运行计算机的主机IP，并判断是否存在同一IP地址重复运行多个监控工具的情况；完成IP地址获取和判断后，判断是否存在该IP地址下默认端口号已被占用的情况，如果存在，提示用户进行手动修改，上述工作全部完成后，完成监控工具软件初始化，并修改配置文件，详细工作流程如图5所示。

4.2连接管理功能

用于在监控工具加入执行前，配置监控工具所加入的Josim执行的执行管理器所处节点的IP、端口号、执行名称和是否需要密码。

4.3即时通讯功能

用于实现在所有监控工具之间建立组播通讯，支持事件前、事件中、事件后的即时通讯。采用支持类似群聊的通讯方式，当执行中任一个监控工具发送一条信息，执行中的其它监控工具都能收到该信息，通过监控工具名称与IP地址组合进行信息识别。

4.4执行状态显示与控制功能

主要用于显示执行的运行状态，使用户直观了解整个执行的运行状态。

该界面能够显示整个执行中应用的基本信息、状态及发布SDO种类等；能够显示每个应用对每类SDO的发布情况的统计信息；能够以树状形式显示整个执行的组成情况。

图5 软件初始化设计

4.5监控工具显示与控制功能

主要用于显示监控工具所在组播组内各监控工具的详细状态基本信息，包括：监控工具ID信息、配置参数等。除此之外，具备“移除监控工具”、“强制移除”和“应用非正常状态确认”命令按钮，用于为“移除/强制移除”监控工具和应用非正常状态刷新确认提供界面操作。

4.6应用状态显示与控制

该功能主要通过显示所有加入Josim执行的逻靶场应用状态信息，其中包含各应用id、主机名称以及相应的配置参数等信息，来检测靶场应用的参数配置是否合理。对于执行中不响应的靶场应用，用户可以点击界面上的移除应用按钮，向执行管理器件发送移除或强制移除请求指令，成功移除该应用后，该应用的状态栏显示已移除。

在Josim执行运行过程中，靶场用户可以在应用状态标签页中，选中关注的应用，在执行状态/诊断标签页中显示该应用的详细信息，通过点击界面上刷新按钮，将选中的应用状态信息进行刷新显示。

4.7网络监控功能

Josim监控工具一个重要的功能就是用于进一步辅助分析逻辑靶场中应用不响应的原因是否源于网络故障；并可通过主动执行All ping操作实现对网络通断情况、通信性能的即时掌握。

监控工具能够提供应用与应用间、应用与执行管理器间一对一、一对多或者多对多ping操作请求的下发，并将接收的结果信息显示，ping操作支持TCP和UDP两种模式［10］。靶场用户可以单独发送一次ping数据包，也可以持续发送ping数据包，直到人工停止。当某个网络或应用被检测到连接错误或异常，Josim监控工具就会收到一条告警信息。

4.8显示靶场应用告警信息

Josim监控工具用以提示信息的形式记录并显示当前执行运行中所有非正常的执行状态和活动，便于靶场用户发现和分析故障。

Josim监控工具提示的告警信息类型分为四类：日志信息、警告信息、错误信息以及心跳信息，用户可以有选择的显示某一类型的告警信息［7］。在参与Josim执行的所有靶场应用中，若出现异常或网络连接错误，执行管理器向监控工具发送一条告警信息。监控工具收到该信息后，显示于告警列表中。用户通过选中自己关心的告警信息后，可在列表下方突出显示该信息发生的时间、信息类型、信息节点id以及告警信息内容等。

5 仿真应用

在逻辑靶场现有资源的基础上，搭建Josim仿真平台，加入靶场资源应用，将监控工具搭建在仿真平台不同的节点［11］。监控工具加入Josim执行，能够为靶场用户提供良好的操作平台。图6是执行状态显示与控制界面；图7是监控工具显示与控制界面，以及两监控工具的及时通讯情况；图8是应用状态显示与控制界面；图9是监控工具网络监控界面；图10是显示靶场应用告警界面。

图6 执行状态显示与控制界面

图7 监控工具显示与控制界面

图8 应用状态显示与控制界面

图9 监控工具网络监控界面

图10 显示靶场应用告警界面

6 结语

监控工具能够支持Josim典型应用系统的演示验证工作，实现了以可视化的方式实时监视和分析Josim逻辑靶场的运行情况和网络情况，便于靶场用户更好地全面掌握靶场资源动态，方面及时处理靶场中应用出现的异常或错误情况，为构建稳固的虚拟逻辑靶场提供很大帮助。

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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

陈志刚，男，硕士，助理工程师，研究方向：数字仿真。