一种面向陆地碳循环模型服务的去中心化计算方法
发布时间：2021-03-23 10:40
在开放式Web环境中,模型服务化共享促进了陆地碳循环模型的发展,然而海量的计算数据导致模型计算缓慢,现有模型服务化方案难以满足其计算需求。为了解决这一问题,提出了一种面向陆地碳循环模型服务的去中心化计算方法。该方法主要思想是基于现有模型服务化方案,通过增加计算节点的方法以缓解陆地碳循环模型计算压力,主要包括陆地碳循环模型服务准备和陆地碳循环模型分布式运行两个步骤。基于此设计了任务分割和派发策略将复杂计算任务离散化并派发至计算节点进行运算。将设计的方法应用到3个典型陆地碳循环模型的计算中,验证了该方法的可行性,提高了陆地碳循环模型的计算速度。
【文章来源】：武汉大学学报(信息科学版). 2020,45(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
陆地碳循环模型去中心化计算步骤
首先，使用模型描述语言（model description language,MDL）对陆地碳循环模型进行标准化描述，以便模型容器能够正确理解模型，例如确定模型的输入、输出数据类型。如图2所示，MDL文档是一个基于XML的文档，包含Attribu‐te Set节点、Behavior节点和Runtime节点。Attri‐bute Set节点描述模型属性，如作者、建模时间、模型类型等。Behavior节点记录模型行为信息，如输入数据、参数设置以及输出数据。Runtime节点对模型依赖环境进行说明，如操作系统和软件环境。根据MDL文档的描述信息，共使用3个标准化接口（数据接口、行为接口和日志接口）将陆地碳循环模型包装成标准化模型。其中，数据接口处理数据输入和输出，行为接口描述模型状态和事件，日志接口记录模型执行期间的信息。其次，将标准化陆地碳循环模型上传至计算节点并部署模型服务容器。根据MDL文档中的描述，模型服务容器软硬件环境需要与陆地碳循环模型运行依赖的软硬件环境相匹配。例如，根据LPJ模型运行环境（Linux系统、运行内存至少为500 MB、硬盘空间至少为4 GB）匹配可部署的模型服务容器。基于模型部署策略，将标准化模型部署在模型容器中，为模型运行提供服务。
为了保持与计算节点之间的通信，调度中心不断向计算节点请求模型状态信息，监听模型的运行状态。通过对反馈的状态信息进行分析，调度中心可以在模型计算完毕后及时更新计算任务，避免因计算节点性能差异导致的资源闲置问题。图3展示了调度中心向计算节点派发任务的过程。2.3.3 计算方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向虚拟地理环境的Linux平台地理分析模型服务化封装方法[J]. 谭羽丰,陈旻,张博文,沈超然,温永宁. 测绘学报. 2018(08)
[2]利用虚拟地理环境的实验地理学方法[J]. 林珲,陈旻. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(06)
[3]体素在虚拟地理环境构建中的应用技术研究[J]. 蒋秉川,游雄,夏青,田江鹏. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(07)
[4]Geographic analysis-oriented Virtual Geographic Environment:Framework,structure and functions[J]. L GuoNian Key Laboratory of VGE,Ministry of Education,Nanjing Normal University,Nanjing 210046,China. Science China（Earth Sciences）. 2011(05)
[5]面向珠三角空气污染模拟的虚拟地理环境系统研究[J]. 徐丙立,林珲,朱军,邓丽华. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(06)
[6]1981～2000年中国陆地生态系统碳通量的年际变化（英文）[J]. 曹明奎,陶波,李克让,邵雪梅,Stephen DPRIENCE. Acta Botanica Sinica. 2003(05)
[7]陆地碳循环研究中的模型方法[J]. 汪业勖,赵士洞. 应用生态学报. 1998(06)
本文编号：3095656
【文章来源】：武汉大学学报(信息科学版). 2020,45(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
陆地碳循环模型去中心化计算步骤
首先，使用模型描述语言（model description language,MDL）对陆地碳循环模型进行标准化描述，以便模型容器能够正确理解模型，例如确定模型的输入、输出数据类型。如图2所示，MDL文档是一个基于XML的文档，包含Attribu‐te Set节点、Behavior节点和Runtime节点。Attri‐bute Set节点描述模型属性，如作者、建模时间、模型类型等。Behavior节点记录模型行为信息，如输入数据、参数设置以及输出数据。Runtime节点对模型依赖环境进行说明，如操作系统和软件环境。根据MDL文档的描述信息，共使用3个标准化接口（数据接口、行为接口和日志接口）将陆地碳循环模型包装成标准化模型。其中，数据接口处理数据输入和输出，行为接口描述模型状态和事件，日志接口记录模型执行期间的信息。其次，将标准化陆地碳循环模型上传至计算节点并部署模型服务容器。根据MDL文档中的描述，模型服务容器软硬件环境需要与陆地碳循环模型运行依赖的软硬件环境相匹配。例如，根据LPJ模型运行环境（Linux系统、运行内存至少为500 MB、硬盘空间至少为4 GB）匹配可部署的模型服务容器。基于模型部署策略，将标准化模型部署在模型容器中，为模型运行提供服务。
为了保持与计算节点之间的通信，调度中心不断向计算节点请求模型状态信息，监听模型的运行状态。通过对反馈的状态信息进行分析，调度中心可以在模型计算完毕后及时更新计算任务，避免因计算节点性能差异导致的资源闲置问题。图3展示了调度中心向计算节点派发任务的过程。2.3.3 计算方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向虚拟地理环境的Linux平台地理分析模型服务化封装方法[J]. 谭羽丰,陈旻,张博文,沈超然,温永宁. 测绘学报. 2018(08)
[2]利用虚拟地理环境的实验地理学方法[J]. 林珲,陈旻. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(06)
[3]体素在虚拟地理环境构建中的应用技术研究[J]. 蒋秉川,游雄,夏青,田江鹏. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(07)
[4]Geographic analysis-oriented Virtual Geographic Environment:Framework,structure and functions[J]. L GuoNian Key Laboratory of VGE,Ministry of Education,Nanjing Normal University,Nanjing 210046,China. Science China（Earth Sciences）. 2011(05)
[5]面向珠三角空气污染模拟的虚拟地理环境系统研究[J]. 徐丙立,林珲,朱军,邓丽华. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(06)
[6]1981～2000年中国陆地生态系统碳通量的年际变化（英文）[J]. 曹明奎,陶波,李克让,邵雪梅,Stephen DPRIENCE. Acta Botanica Sinica. 2003(05)
[7]陆地碳循环研究中的模型方法[J]. 汪业勖,赵士洞. 应用生态学报. 1998(06)
本文编号：3095656
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