許辰宏，于 劉

(上海航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司，上海 201206)

0 引言

云計(jì)算是一種特殊的分布式運(yùn)算方法，借助網(wǎng)絡(luò)云環(huán)境，將龐大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序按需分解成多個(gè)小型程序文件，再利用由服務(wù)器樣機(jī)組成的運(yùn)行系統(tǒng)，對小程序進(jìn)行深度分析與處理，并將執(zhí)行結(jié)果返回至用戶端主機(jī)之中[1]。云計(jì)算具有與網(wǎng)格計(jì)算極其相似的應(yīng)用特征，在該項(xiàng)技術(shù)手段的作用下，數(shù)據(jù)處理任務(wù)的完成時(shí)長大大縮短，這也為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)提供了保障[2]。隨著技術(shù)手段的發(fā)展，云計(jì)算已經(jīng)不僅只是一種簡單的分布式計(jì)算方法，而是兼具了負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、信息備份等多項(xiàng)應(yīng)用功能的綜合性運(yùn)算方法，特別是在因特網(wǎng)體系的配合下，云計(jì)算還可以按需配置相關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源，從而為用戶對象提供多樣性與個(gè)性化服務(wù)。

航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)簡稱為試飛數(shù)據(jù)，處理試飛數(shù)據(jù)是飛行器試飛工作的重要組成部分。對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，首先要對所得數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行處理；然后聯(lián)合離散點(diǎn)，計(jì)算航空飛機(jī)的飛行能力；最后規(guī)劃完整的飛行航跡曲線。在處理航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)樣本實(shí)時(shí)調(diào)度是一項(xiàng)亟待解決的應(yīng)用難題。文獻(xiàn)[3]提出基于Cesium時(shí)空三維可視化的調(diào)度機(jī)制。利用雙線程渲染管線，繪制飛行場景，再聯(lián)合瓦片數(shù)據(jù)更新策略，確定數(shù)據(jù)任務(wù)架構(gòu)體系的調(diào)度能力。文獻(xiàn)[4]提出基于相繼干擾消除和跨層并發(fā)傳輸?shù)恼{(diào)度策略。通過減少可并發(fā)傳輸鏈路數(shù)目的方式，控制試飛數(shù)據(jù)的聚合度水平，再根據(jù)低時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)，確定調(diào)度策略的執(zhí)行流程。

然而上述兩類應(yīng)用機(jī)制不足以將數(shù)據(jù)吞吐量水平提升至實(shí)際需求標(biāo)準(zhǔn)，易導(dǎo)致中心任務(wù)調(diào)度行為出現(xiàn)明顯的滯后現(xiàn)象。為解決上述問題，設(shè)計(jì)基于云計(jì)算的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)。依據(jù)粒子群算法對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)的測度值域進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合云計(jì)算建立航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)度模型。在面向航空飛行試驗(yàn)中心的云計(jì)算環(huán)境下，通過分析任務(wù)的資源利用率和時(shí)延等特性，研究任務(wù)調(diào)度體系結(jié)構(gòu)的最優(yōu)配置，提升數(shù)據(jù)吞吐量，解決中心任務(wù)調(diào)度行為滯后的問題。結(jié)合 WiRo中心網(wǎng)絡(luò)和 EMU的調(diào)度體系結(jié)構(gòu)，完成航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)的云計(jì)算任務(wù)調(diào)度體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)體系

航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)由WiRo中心網(wǎng)絡(luò)、EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)兩部分組成，且EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要針對試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測器與飛行任務(wù)分配器，本章節(jié)將針對調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方法展開深入研究。

1.1 WiRo中心網(wǎng)絡(luò)

在航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)中，WiRo中心網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將服務(wù)器平臺(tái)、航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制集合起來，并借助數(shù)據(jù)通路，將相關(guān)信息文本反饋至既定任務(wù)調(diào)度主機(jī)之中[5]。服務(wù)器平臺(tái)的搭建以WiRo網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器作為基礎(chǔ)，可以同時(shí)打開Trunk網(wǎng)關(guān)接口與IDS網(wǎng)關(guān)接口，從而為航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)提供穩(wěn)定的傳輸環(huán)境，由于數(shù)據(jù)樣本的傳輸具有單向性特征，所以數(shù)據(jù)通路的連接只能由WiRo服務(wù)器指向下級網(wǎng)關(guān)接口組織。中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)在單位時(shí)間內(nèi)所需轉(zhuǎn)存的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本總量相對較多，所以Trunk網(wǎng)關(guān)接口、IDS網(wǎng)關(guān)接口必須具有快速處理數(shù)據(jù)樣本參量的能力，且在架構(gòu)體系運(yùn)行的過程中，網(wǎng)關(guān)接口組織必須對數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行無差別提取[6]。具體的WiRo中心網(wǎng)絡(luò)布局形式如圖1所示。

圖1 WiRo中心網(wǎng)絡(luò)布局形式

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制管控航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)服務(wù)器，可以聯(lián)合SSLVPN、VLAN、IPS、IDS共4類應(yīng)用組織維護(hù)WiRo中心網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行穩(wěn)定性，從而避免數(shù)據(jù)樣本差異化傳輸行為的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對中心任務(wù)組織的優(yōu)化調(diào)度處理。

1.2 EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)

EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)由試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測器、飛行任務(wù)分配器兩部分組成。

1.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測器

試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測器是負(fù)載于WiRo中心網(wǎng)絡(luò)之下的硬件應(yīng)用結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)楹娇诊w行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理提供穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。主體應(yīng)用部分由觀測器元件、數(shù)據(jù)處理元件組成。觀測器設(shè)備與OpenFlow平臺(tái)、PHY設(shè)備保持對應(yīng)連接關(guān)系[7]。OpenFlow平臺(tái)是一個(gè)半開放的數(shù)據(jù)樣本調(diào)度處理結(jié)構(gòu)，與WiRo中心網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器平臺(tái)直接連接，既可以接收云計(jì)算數(shù)據(jù)庫主機(jī)中暫存的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，也能夠調(diào)配網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制中的SSLVPN、VLAN、IPS與IDS應(yīng)用組織，從而使得試飛數(shù)據(jù)樣本始終保持相對積極的傳輸狀態(tài)。PHY設(shè)備反控ToR處理器，能夠協(xié)調(diào)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的輸出速率，從而間接避免數(shù)據(jù)吞吐量受限問題的出現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理元件的搭建以EMU調(diào)度設(shè)備為基礎(chǔ)[8]。在邊緣層體系之中，WiRo網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)經(jīng)由無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，對EMU調(diào)度設(shè)備進(jìn)行控制，且隨著網(wǎng)絡(luò)體系對于數(shù)據(jù)樣本負(fù)載能力的增強(qiáng)，航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸速率也會(huì)不斷提升?；贓MU調(diào)度結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測器部件如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測器結(jié)構(gòu)簡圖

如果OpenFlow平臺(tái)與PHY設(shè)備的運(yùn)行能力受限，則表示當(dāng)前情況下預(yù)測器設(shè)備并不能對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行妥善處理。

1.2.2 飛行任務(wù)分配器

飛行任務(wù)分配器是EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)體系中的核心應(yīng)用元件，由SOIC任務(wù)處理部件和任務(wù)調(diào)度中心兩部分組成，結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。SOIC任務(wù)處理部件管控微電路集成單元與邏輯門單元，同時(shí)協(xié)調(diào)EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)、FPGA芯片、MCU芯片等多個(gè)硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)之間的連接關(guān)系，由于EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)執(zhí)行能力的實(shí)現(xiàn)需借助microchip芯片與film芯片，所以調(diào)度SOIC任務(wù)處理部件是一個(gè)較為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)節(jié)[9-10]。任務(wù)調(diào)度中心由多個(gè)項(xiàng)目組共同組成，其中每個(gè)項(xiàng)目組單元都包括一個(gè)flipped設(shè)備、一個(gè)PGA設(shè)備和一個(gè)FCBGA設(shè)備，能夠在云計(jì)算技術(shù)的作用下，調(diào)度航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將相關(guān)信息參量反饋至中心任務(wù)調(diào)度模塊之中。

圖3 飛行任務(wù)分配器結(jié)構(gòu)模型

SOIC任務(wù)處理部件與任務(wù)調(diào)度中心之間存在明顯的執(zhí)行任務(wù)反饋關(guān)系，所以為保證調(diào)度框架對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力，要求EMU調(diào)度結(jié)構(gòu)的運(yùn)行速率必須同時(shí)適應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測器與飛行任務(wù)分配器。

2 基于云計(jì)算的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)度模型

為利用中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)實(shí)現(xiàn)對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的按需處理，還應(yīng)在云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)上，求解PSO優(yōu)化度量值與慣性權(quán)重，并聯(lián)合相關(guān)參數(shù)指標(biāo)，定義粒子編碼條件。

2.1 PSO優(yōu)化度量值

PSO優(yōu)化度量值求解是一個(gè)連續(xù)計(jì)算過程，需要按照云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，對同一航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行多次求導(dǎo)，從而最大化避免數(shù)據(jù)傳輸滯后問題對中心任務(wù)調(diào)度行為造成影響[11]。設(shè)δ表示一個(gè)隨機(jī)選定的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本，其取值滿足如下表達(dá)式：

δ∈[1，+∞)

(1)

在云計(jì)算技術(shù)的認(rèn)知中，連續(xù)3次求導(dǎo)所得數(shù)值結(jié)果才能夠得到中心任務(wù)服務(wù)器的認(rèn)可，因此在計(jì)算PSO優(yōu)化度量值時(shí)，至少需進(jìn)行3次求導(dǎo)才能夠得到滯后性最弱的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本[12]。對于PSO優(yōu)化度量值的求解遵循如下計(jì)算流程：

第一次求導(dǎo)：

δ′=α·δ|α≠0

(2)

第二次求導(dǎo)：

δ″=α′·δ′|α′≠0

(3)

第三次求導(dǎo)：

δ″′=α″·δ″|α″≠0

(4)

PSO優(yōu)化度量值計(jì)算式：

(5)

式中，α表示0階偏導(dǎo)系數(shù)，α′表示1階偏導(dǎo)系數(shù)，α″表示2階偏導(dǎo)系數(shù)，e、r表示兩個(gè)不相等的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)證參數(shù)，且e≠0、r≠0的不等式條件同時(shí)成立，χe表示基于參數(shù)e的數(shù)據(jù)樣本傳輸滯后性認(rèn)證向量，χr表示基于參數(shù)r的數(shù)據(jù)樣本傳輸滯后性認(rèn)證向量。PSO優(yōu)化對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本的處理不可逆，所以在同一運(yùn)算周期內(nèi)，只依靠單次取樣的物理參數(shù)就可以得到度量值指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果。

2.2 慣性權(quán)重

(6)

εmin參數(shù)的出現(xiàn)，表示航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化量保持遞減狀態(tài)；εmax參數(shù)的出現(xiàn)，則表示航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化量保持累積狀態(tài)。

2.3 粒子編碼

粒子編碼也可以理解為航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本的獨(dú)立編碼，在中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)中，只有細(xì)致約束粒子編碼原則，才能使云計(jì)算函數(shù)條件更符合數(shù)據(jù)調(diào)度的實(shí)際處理需求[15-16]。對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本的獨(dú)立編碼要求粒子基數(shù)p應(yīng)是一個(gè)不為零的物理量，且在對相關(guān)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行取值時(shí)，還應(yīng)保證慣性權(quán)重指標(biāo)與當(dāng)前取值參量的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系。對于粒子基數(shù)p的計(jì)算滿足公式(7)：

(7)

在公式(7)的基礎(chǔ)上，設(shè)γ表示數(shù)據(jù)粒子的編碼參數(shù)(設(shè)計(jì)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)時(shí)，必須保證參數(shù)γ的取值滿足云計(jì)算原則)，n表示不大于粒子基數(shù)p、不小于自然數(shù)1的一個(gè)隨機(jī)物理量。

基于云計(jì)算的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本粒子編碼條件為：

(8)

n取值越接近自然數(shù)1，表示應(yīng)用粒子編碼原則所需定義的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本量越多。

2.4 云計(jì)算函數(shù)條件

(9)

φf→g向量的取值不具備隨機(jī)性，所以在推導(dǎo)云計(jì)算函數(shù)條件時(shí)，只能針對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的既定取值結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。

3 任務(wù)調(diào)度架構(gòu)的優(yōu)化配置

針對中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)的配置，還應(yīng)按照云計(jì)算原則對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣，再聯(lián)合資源占用率系數(shù)，確定動(dòng)態(tài)權(quán)限，從而求解得出長尾延遲參量的具體數(shù)值。

3.1 中心調(diào)度任務(wù)的資源占用率

當(dāng)多個(gè)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)被投放到同一個(gè)調(diào)度架構(gòu)體系之中時(shí)，中心調(diào)度任務(wù)會(huì)占用架構(gòu)體系中大量的數(shù)據(jù)樣本資源，這就會(huì)導(dǎo)致WiRo中心網(wǎng)絡(luò)在提取數(shù)據(jù)樣本時(shí)面臨信息吞吐量受限的問題，從而導(dǎo)致中心任務(wù)調(diào)度行為表現(xiàn)出明顯滯后的情況[19]。設(shè)F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)c分別表示c個(gè)滿足云計(jì)算函數(shù)條件的數(shù)據(jù)資源樣本，且在取值數(shù)據(jù)資源時(shí)，F(xiàn)≠0的不等式取值條件恒成立，ι1，ι2，…，ιc分別表示與數(shù)據(jù)資源樣本匹配的中心調(diào)度任務(wù)占用參數(shù)，聯(lián)立上述物理量，推導(dǎo)中心調(diào)度任務(wù)資源占用率的計(jì)算表達(dá)式如公式(10)所示：

鋼軌波浪型磨耗是指線路在投入運(yùn)營后，出現(xiàn)在鋼軌接觸表面的類似波浪形的不均勻磨損。鋼軌波浪形磨耗形成之后，列車行駛其上必將激勵(lì)起車輛、軌道系統(tǒng)的振動(dòng), 而且這種振動(dòng)是隨著軌道不平順的加劇而加劇的。車輛、軌道系統(tǒng)的劇烈振動(dòng)不僅引起行李移位，使旅客舒適度降低，而且還會(huì)加速動(dòng)車組車輪和軌道結(jié)構(gòu)的破壞。隨著我國高速鐵路運(yùn)營里程的增加和車次的增多，鐵路現(xiàn)場鋼軌波磨分布變得更加廣泛，問題日益嚴(yán)重。對已經(jīng)開通的高速鐵路波磨成因等問題進(jìn)行研究，不僅對整治已有高速鐵路出現(xiàn)的波磨問題起到積極作用，而且對新開通和尚未開通的線路，也能起到很好的預(yù)測和防護(hù)作用。

(10)

為解決因數(shù)據(jù)吞吐量有限而造成的中心任務(wù)調(diào)度行為明顯滯后的問題，中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理必須滿足實(shí)時(shí)性原則。

3.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)權(quán)限

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)權(quán)限就是中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)在處理航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)所遵循的處置權(quán)限。按照云計(jì)算法則篩選航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，所得每一個(gè)物理量都保持定值狀態(tài)，所以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)權(quán)限求解結(jié)果是一個(gè)有限的數(shù)值區(qū)間，且區(qū)間內(nèi)每一個(gè)數(shù)據(jù)變量都對應(yīng)唯一的占用率指標(biāo)[20]。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)權(quán)限定義式為：

(11)

式中，λ表示云計(jì)算法則對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的篩選條件，κ表示動(dòng)態(tài)賦值參數(shù)，H表示航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有限值取樣條件。K取值屬于(-∞，0)時(shí)，中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)雖然具有處理航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，但不一定符合云計(jì)算法則的運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)；若K取值屬于(0，+∞)，則表示中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)具有處理航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，且運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)也一定符合云計(jì)算法則。

3.3 長尾延遲參數(shù)

長尾延遲參數(shù)決定了在處理航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)的時(shí)延水平，只有在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)權(quán)限屬于(0，+∞)的數(shù)值區(qū)間時(shí)，所得執(zhí)行結(jié)果才符合算法約束條件，所以長尾延遲參數(shù)計(jì)算結(jié)果也只有在大于零的情況下，才能夠有效控制中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)的時(shí)延水平。對于長尾延遲參數(shù)的求解滿足如下表達(dá)式：

(12)

4 實(shí)例分析

4.1 實(shí)驗(yàn)流程與參數(shù)分析

為分析基于云計(jì)算的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)的應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)如下對比實(shí)驗(yàn)。

1)按照圖4所示的閉環(huán)模式對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)Windows主機(jī)中的樣本累積量達(dá)到既定數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)后，開始實(shí)驗(yàn)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的具體型號(hào)如表1所示；

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

圖4 航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理模式

2)在Windows主機(jī)中輸入云計(jì)算執(zhí)行程序，記錄在該架構(gòu)體系作用下，單位時(shí)間內(nèi)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量的數(shù)值變化情況，所得數(shù)據(jù)為實(shí)驗(yàn)組樣本；

3)清除已生成的數(shù)據(jù)變量，在Windows主機(jī)中輸入Cesium時(shí)空三維可視化執(zhí)行程序，記錄在該架構(gòu)體系作用下，單位時(shí)間內(nèi)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量的數(shù)值變化情況，所得數(shù)據(jù)為A對照組實(shí)驗(yàn)樣本；

4)再次清除已生成的數(shù)據(jù)變量，在Windows主機(jī)中輸入相繼干擾消除和跨層并發(fā)傳輸?shù)膱?zhí)行程序，記錄在該架構(gòu)體系作用下，單位時(shí)間內(nèi)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量的數(shù)值變化情況，所得數(shù)據(jù)為B對照組實(shí)驗(yàn)樣本；

5)多次核實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確認(rèn)無誤后，分析3組不同框架體系對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本的調(diào)度處理能力；

對于Windows主機(jī)而言，其在處理航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)吞吐量水平影響中心任務(wù)調(diào)度行為的滯后性程度，在不考慮其他干擾條件的情況下，單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)吞吐量水平越高，就表示航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳輸速率越快，框架體系對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的調(diào)度能力也就越強(qiáng)，故而本次實(shí)驗(yàn)只需驗(yàn)證航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的吞吐量水平，就可以確定框架體系對于航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的調(diào)度能力。

4.2 結(jié)果與討論

4.2.1 長尾延遲參數(shù)測試

長尾延遲指的是與平均延遲時(shí)間相比延遲的更高百分位數(shù)，表2反映了實(shí)驗(yàn)組、對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的長尾延遲參數(shù)。

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

如表2所示，實(shí)驗(yàn)組的長尾延遲最大值為1.11%，A對照組的長尾延遲最大值為5.14%，B對照組的長尾延遲最大值為4.29%。長尾延遲參數(shù)決定了在處理航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)的時(shí)延水平。當(dāng)長尾延遲參數(shù)越小，可以縮短丟包后的等待時(shí)間，數(shù)據(jù)傳輸速度也將增快。數(shù)據(jù)傳輸速度的提高將顯著航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的調(diào)度效率。由此可見，實(shí)驗(yàn)組的長尾延遲參數(shù)最小，航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的調(diào)度效率更好。

4.2.2 航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量測試

圖5反映了實(shí)驗(yàn)組、對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量的具體實(shí)驗(yàn)數(shù)值(規(guī)定每15 min作為一個(gè)單位時(shí)長)。

圖5 航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量

圖5所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示了4個(gè)單位時(shí)長內(nèi)的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量數(shù)值變化情況。

實(shí)驗(yàn)組：在實(shí)驗(yàn)組調(diào)度框架作用下，第一個(gè)單位時(shí)長內(nèi)，航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量已保持大幅增多的數(shù)值變化態(tài)勢；第二個(gè)單位時(shí)長內(nèi)，15～20 min時(shí)，實(shí)驗(yàn)組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量依然保持大幅增多的數(shù)值變化態(tài)勢，從第20 min開始，吞吐量指標(biāo)的增大幅度逐漸減小，到第二個(gè)單位時(shí)長結(jié)束，實(shí)驗(yàn)組吞吐量指標(biāo)并未達(dá)到最大值；第35 min時(shí)，實(shí)驗(yàn)組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量取得最大值9.85 B/s；后續(xù)實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量開始呈現(xiàn)出階梯狀下降的數(shù)值變化狀態(tài)，但其平均數(shù)值水平始終相對較高。

A對照組：第一個(gè)單位時(shí)長內(nèi)，A對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量數(shù)值保持小幅增大的變化態(tài)勢，第二個(gè)單位時(shí)長結(jié)束，數(shù)值變化趨勢并未發(fā)生改變；第40 min時(shí)，A對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量取得最大值8.26 B/s，與實(shí)驗(yàn)組最大值相比，下降了1.59 B/s；第40～60 min，即第三個(gè)單位時(shí)長后期直至第四個(gè)單位時(shí)長結(jié)束，A對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量都保持連續(xù)下降的變化趨勢，整體均值水平也明顯小于實(shí)驗(yàn)組。

B對照組：第一個(gè)單位時(shí)長內(nèi)，B對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量數(shù)值的增大趨勢相對較為明顯，第二個(gè)單位時(shí)長內(nèi)，其吞吐量數(shù)值的增大幅度開始逐漸減小；第三個(gè)單位時(shí)長前期(第35 min)，B對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到最大值5.50 B/s，與實(shí)驗(yàn)組最大值相比，下降了4.35 B/s；后續(xù)實(shí)驗(yàn)過程中，B對照組航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)吞吐量數(shù)值始終保持穩(wěn)定，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，其均值水平也遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組。

綜上可知，基于云計(jì)算的航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)的應(yīng)用，可以增大數(shù)據(jù)樣本的吞吐量水平，從而避免中心任務(wù)調(diào)度行為表現(xiàn)出明顯滯后的傳輸特點(diǎn)，這在實(shí)現(xiàn)航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)度方面可以起到一定的促進(jìn)性影響作用。

5 結(jié)束語

航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心任務(wù)調(diào)度優(yōu)化架構(gòu)的設(shè)計(jì)遵循云計(jì)算原則，在WiRo中心網(wǎng)絡(luò)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測器、飛行任務(wù)分配器的共同配合下，求解PSO優(yōu)化度量值，從而推導(dǎo)云計(jì)算函數(shù)條件的基本表達(dá)式。此外，受到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)權(quán)限的限制作用，長尾延遲參數(shù)的取值能夠符合云計(jì)算原則的約束條件，相較于基于Cesium時(shí)空三維可視化的調(diào)度機(jī)制與基于相繼干擾消除和跨層并發(fā)傳輸?shù)恼{(diào)度策略，該框架的應(yīng)用確實(shí)能夠解決因數(shù)據(jù)吞吐量有限而造成的中心任務(wù)調(diào)度行為明顯滯后的問題，實(shí)現(xiàn)對航空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)度，這也與實(shí)際應(yīng)用需求相符合。