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大规模分布式虚拟环境因果一致性控制技术研究

曾凡益  
【摘要】: 随着虚拟现实技术与网络技术的发展,分布式虚拟环境技术的应用越来越广泛。保证分布式虚拟环境中的时空一致性是建立逼真虚拟环境的重要保障,而维护事件的因果一致性是保证分布式虚拟环境时空一致性的必要条件。因果一致性对于维护分布式虚拟环境的真实感和可信度非常重要,是大规模分布式虚拟环境技术中一个迫切需要解决的问题。本文从因果关系建模的角度出发研究了大规模分布式虚拟环境的因果关系模型及其因果一致性控制技术。 本文首先深入分析了已有的基于发生在先关系的因果关系模型,指出该模型不能准确地反映出事实上的因果关系,其因果一致性控制方法的网络开销也与系统的节点数相关,不利于系统的可扩展性。 根据分布式虚拟环境的特点,区分了两类事件:交互事件和更新事件,定义了一种基于交互事件的因果关系模型,在该模型中只有交互事件才能建立起跨节点的事件因果关系,捕获了事件间事实上的因果关系,并且在效果上弱化了发生在先关系,降低了各个节点间的因果关系耦合度,使得网络开销与系统内节点数无关。 在基于交互事件因果关系模型基础上,提出了相应的因果一致性控制方法,该控制方法可以保持事件间基于交互事件的因果关系,同时增强了系统的实时性和可扩展性。在HLA/RTI分布式仿真平台上实现了该因果一致性控制算法,并设计开发了基于交互事件因果一致性控制的中间件软件。 为了验证本文提出的因果一致性控制方法的有效性,设计并实现了基于HLA/RTI的因果一致性控制算法验证平台,验证平台可以对HLA/RTI平台上不同的因果一致性控制方法进行对比和验证。模拟实验结果表明,本文提出的基于交互事件的因果一致性控制方法效果显著,消除了98%以上的因果不一致现象,相对于基于发生在先关系的因果一致性控制方法,减少了约30%的额外消息处理时间。


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