论文总字数：33821字

摘 要

在分布式仿真技术、虚拟战场技术的飞速发展下，世界各国更加重视在仿真训练上的投入，对于基于虚拟军事训练的异构仿真平台软件要求其具有轻量、快速响应、高性能、易使用等特点，同时能够面向军事人员提供简便的操作方式。将异构仿真平台部署在容器云环境的做法，能够占用更少的计算资源并减少性能损耗，提高相关军事人员的使用体验。在对异构仿真平台容器化的同时，必须设计配套的管理系统，对异构仿真平台的用户数据进行管理，并解决仿真组件容器的资源调度和管理问题。

针对以上情况，本文提出了一个为基于虚拟军事训练的仿真平台软件进行容器化的方法，同时设计了一个面向异构仿真云的多用户管理系统，实现了从PaaS层到SaaS的完整管理流程，能够实现为每个用户部署仿真应用组件，同时对每个独立部署的资源和用户数据进行管理和调度，为仿真应用用户提供了简便的部署方法和友好的界面交互，提高了用户体验，并保证了异构仿真云平台的稳定运行。

同时该管理系统具有可扩展性，未来不局限于在异构仿真云平台上使用，通过简单的配置可以应用于符合条件的其他云平台上，对于解决相同的系统管理问题具有现实意义。

关键词：仿真，容器云，Kubernetes，多用户，系统管理

Abstract

With the rapid development of distributed simulation technology and virtual battlefield technology, countries all over the world pay more attention to the investment in simulation training, which leads to the requirement for lightweight, fast response, high performance and simplicity of heterogeneous simulation platform software for virtual military training, as well as the easy operation for military personnel. The method that deploys the heterogeneous simulation platform onto the container can consume less computing resources and reduce performance loss. It is necessary to design a supporting management system when containerizing the simulation platform, since the system is used to manage users’ data, as well as schedule and manage the resource of simulation component containers.

To meet the challenges mentioned above, this thesis proposes a way for containerization of simulation platform based on virtual military training, and designs a multi-user management system for heterogeneous simulation cloud platform, which realizes the complete management process from PaaS to SaaS. The system is able to deploy the simulation application components for every user in the cloud, and make relative management and schedules for the deployments’ resources and users’ data, providing a simple deploying method and friendly interface interaction for users, which will improve the user experience and ensure the running stability of the platform.

Meanwhile, the system is applicable to other cloud platforms that meets the conditions through simple configurations, which can make contribution to solving the same questions about system management and has obvious practical significance.

KEY WORDS: Simulation, container cloud, Kubernetes, multi-user, system management

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.1.1 企业应用容器化、微服务化的必要性 2

1.1.2 构建面向异构仿真云的多用户管理系统的意义 3

1.2 课题研究现状 3

1.2.1 容器和虚拟机的选择 3

1.2.2 云平台的多用户管理 5

1.3 本文的主要工作 5

1.4 本文的主要贡献 5

1.5 本文的组织结构 6

第二章 相关技术概述 7

2.1 仿真软件介绍 7

2.2 容器技术 8

2.2.1 Docker 8

2.3 容器编排引擎Kubernetes 9

2.3.1 Kubernetes Service（服务） 10

2.3.2 Kubernetes Pod（容器组） 10

2.3.3 Kubernetes Volume（存储卷）和PersistentVolume（持久化存储卷） 11

2.3.4 Kubernetes Label（标签） 11

2.3.5 Kubernetes集群管理角色 11

2.3.6 Kubernetes服务程序 12

2.4 Web开发技术 12

2.4.1 JavaScript 12

2.4.2 JSP与Servlet 13

2.4.3 JAXB 13

2.5 本章小结 14

第三章 多用户管理系统的设计 15

3.1 前端页面架构设计 16

3.2 底层环境设计 17

3.2.1 物理环境配置 17

3.2.2 操作系统、软件及版本选择 17

3.3 仿真软件相关配置设计 18

3.3.1 仿真应用组件容器化 18

3.3.2 软件数据存储 19

3.3.3 容器间的连通与隔离 20

3.4 Web服务器端设计 21

3.4.1 仿真应用组件部署流程 21

3.4.2 数据库设计 22

3.4.3 仿真资源配额 23

3.5 本章小结 23

第四章 多用户管理系统的实现 24

4.1 异构仿真容器云平台的搭建 24

4.1.1 操作系统的安装和配置 24

4.1.2 仿真应用组件的容器化 26

4.1.3 Kubernetes环境的安装和配置 27

4.2 管理系统的前端页面实现 30

4.2.1 登录及注册页面 30

4.2.2 主页面 33

4.2.3 部署情况查看页面 34

4.3 管理系统的后端逻辑实现 35

4.3.1 用户管理模块 35

4.3.2 创建/修改/删除部署模块 36

4.4 本章小结 36

第五章 总结与展望 37

5.1 本文总结 37

5.2 系统不足与前景展望 37

参考文献 39

致 谢 40

绪论

课题背景及意义

在分布式仿真技术、虚拟战场技术的飞速发展下，世界各国都在努力提高自己军备技术的同时，更加重视在仿真训练上的投入。^[22]仿真训练不但可以帮助受训者提高战场适应能力，提高感知战场氛围，更能为指导决策甚至战略部署提供依据。

随着互联网的高速发展，云计算技术逐渐受到企业和开发者的追捧，并越来越被人们重视。云计算是一种新兴的资源服务模式，能通过互联网将资源（存储、计算、网络、服务器、应用等）按需提供给用户，快速供应、释放资源，提高资源的利用率，减少资源管理的工作开销，提高用户体验并大大降低运营成本。经典的云计算架构包括以下三层服务，如图1.1所示^[1]。

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