Möglichkeiten der Parallelisierung einer transaktionsorientierten Simulationsmethode durch Message Passing in einer interaktiven Softwareumgebung.

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Möglichkeiten der Parallelisierung einer transaktionsorientierten Simulationsmethode durch Message Passing in einer interaktiven Softwareumgebung.

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ISBN: 3897218623 ISBN: 3897218623 ISBN: 3897218623 ISBN: 3897218623

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Lösungsansatz

Die Parallelisierung auf Experimentebene wurde bereits ausführlich untersucht und läßt sich nicht zur Beschleunigung einzelner Simulationsläufe einsetzen. Bei der Parallelisierung von Hilfsfunktionen ist bei heutigen Simulationsalgorithmen und hinsichtlich von Netzwerk-Clustern als Zielsystem mit keiner signifikanten Beschleunigung zu rechnen. Aus diesem Grund wurde die Parallelisierung auf Modellebene als vielversprechender Ansatz untersucht.

Als Synchronisationsverfahren wurde das SPEEDES-Verfahren ausgewählt, da es als hybrides Verfahren Vorteile von konservativen und optimistischen Verfahren vereint und einen geringen Kommunikationsaufwand und einen einfachen Kommunikationsablauf besitzt.

Das SPEEDES-Verfahren

Analog zu optimistischen Verfahren, führt das SPEEDES-Verfahren Ereignisse in der lokalen Ereignisliste in chronologischer Reihenfolge sofort aus. Allerdings werden nur garantierte Ereignisse an einen anderen LP verschickt, indem für andere LPs bestimmte Ereignisse zuvor in einer lokalen Liste gespeichert werden und erst nach Empfang einer entsprechenden GVT-Approximation von der zentralen Instanz an den jeweiligen LP gesendet werden. Zur Bestimmung der GVT-Approximation sendet jeder LP eine bestimmte Nachricht an die zentrale Instanz, sobald seine lokale Simulationszeit die minimale Ereigniszeit der in der Ausgangsliste vorhandenen Ereignisse erreicht oder überschreitet. Nach dem Empfang von Ereignissen werden diese in die lokale Ereignisliste eingefügt und gegebenenfalls ein Rollback durchgeführt.

Umsetzung

Folgende Punkte waren hinsichtlich der Implementation eines auf dem SPEEDES-Verfahren basierenden, verteilten Simulators zu betrachten:

Analyse der GPSS-Sprachdefinition
Anpassung des SPEEDES-Verfahrens an die transaktionsorientierte Simulation
Spezifikation der Partitionierung in der Modelldatei
Generierung und Terminierung von Transaktionen im verteilten Simulator
Organisation des Transaktionsaustausches
Umsetzung und Optimierung der Zustandsverwaltung

Den Betrachtungen zur Anpassung des SPEEDES-Verfahrens an die transaktionsorientierte Simulation folgend, ist es bei der Umsetzung notwendig, die Prioritäten in die GVT-Approximation einzubeziehen. Dazu wurde ein Tupel bestehend aus einer Zeit- und einer Prioritätsinformation genutzt. Die GVT-Approximation ergibt sich so aus der minimalen Ereigniszeit aller Nachrichten und der maximalen Priorität der Nachrichten, mit der minimalen Ereigniszeit. Die folgende Darstellung zeigt ein Beispiel:

GVT-Approximation mit Prioritäten

Da das SPEEDES-Verfahren eine zentrale Instanz zur Bestimmung der GVT-Approximation benötigt, wurde für die Umsetzung das Master/Slave-Paradigma gewählt. Die LP-Instanzen arbeiten demnach als Slave-Instanzen und werden durch die zentrale Instanz als Master-Instanz gestartet, gesteuert und beendet. Gut zu erkennen ist diese Funktionsweise in der Darstellung des Kommunikationsablaufes des verteilten Simulators.




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Siehe auch:



Objektorientierte Analyse und Design von...

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