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16. Symposium ASIM 2003 Die Subsysteme einer verteilten parallelen Simulationsumgebung für dynamische Systeme V.A. Svjatnyj, D.V. Nadeev, A.N. Solonin
Im Rahmen einer
langjährigen Kooperation von FRTI, IPVR und ISR wird eine verteilte parallele
Simulationsumgebung (VPSU) für dynamische Systeme mit konzentrierten (DSKP) und
mit verteilten (DSVP) Parametern entwickelt [1,2]. Zur Zeit wird eine MIMD-Komponente der VPSU
implementiert und die benötigte Simulationssoftware ist in der Entwicklung und
Erprobung. In diesem Beitrag werden zwei wichtige VPSU-Subsysteme sowie erste
Implementierungsergebnisse dargestellt.
Bisher wurde eine Version der Hardwarestruktur für
die verteilte parallele Simulationsumgebung realisiert. Diese beinhaltet die
parallelen Rechenressourcen des HLRS der Universität Stuttgart (CRAY
T3E-900/512, HITACHI SR8000), zwei Cluster und einen
Intel-Paragon-Parallelrechner an der FRTI sowie eine Zugriffsumgebung mit
IPVR-Server und HLRS-Fileserver für die Modellentwickler und Modellbenutzer in
Donezk. Die VPSU-Struktur gehört zu den heterogenen örtlich verteilten
Rechensystemen. Für die systemtechnische Organisation der VPSU-Funktionalitäten
wird die Dekomposition der Umgebung auf einige Subsysteme vorgeschlagen.
Nachfolgend werden zwei Subsysteme zum Datenaustausch bzw. zur Lastbalancierung
vorgestellt.
Dieses Subsystem wird als eine Teilkomponente der Hardware, Systemsoftware und Simulationssoftware definiert, die den benutzerfreundlichen und modellierungsbedingten Datenaustausch zwischen MPSU-Komponenten auf allen Modellierungs- und Simulationsetappen der parallelen Simulation von dynamischen Systemen realisiert. Das Subsystem umfasst die folgenden Kanäle zur Informationsubertragung: Arbeitsplatzrechner des Modellentwicklers (APRME) mit den vorhandenen parallelen Ressourcen des lokalen Netzes (Cluster-1, Cluster-2, Intel Paragon) und des globalen Netzes (SIMD- und MIMD-Rechner und Cluster in Stuttgart); Verbindungsnetzwerke zum Datenaustausch zwischen den Prozessoren, Prozessorelementen und Cluster-Rechnern der parallelen Ressourcen; Verbindungskanale zwischen den Parallelrechnern und Clustern als VPSU-Einheiten; Kommunikationskänale zwischen Modellentwicklern, die ein gemeinsames Simulationsproblem bearbeiten (lokales Netz) oder an Kooperationsprojekten (APRME-IPVR, APRME-ISR, APRME-FRTI) beteiligt sind; Kanäle zur Verbindung zwischen problemorientierten Simulatoren und realen Objekten; Zugriffskanäle für Industriebenutzer auf parallele Modelle eines Simulations- und Service-Zentrums [3].
Es werden die system- und softwaretechnischen Aufgaben für die
Entwicklung und Effizienzanalyse des Subsystems formuliert und
Lösungs- bzw. Implementierungsergebnisse aufgezeigt.
Die Lasten für die VPSU-Ressource entstehen an jedem APRME in Form von Modellierungs- und Simulationsaufträgen, die die folgende Punkte umfassen: Modellspezifikation mit vier möglichen Spezifikationsarten für parallele DSKP- und DSVP-Modelle: anwendungsnahe Modellspezifikation in der gegenwärtig entwickelten parallelen objektorientierten Simulationssprache (OO-Modellspezifikation); die block- (BO) oder gleichungsorientierte (GO) Spezifikation, wie diese in konventionellen Simulationssprachen vorhanden sind und für parallele Modellierungsverfahren angepasst werden; die Modellspezifikation in Form des in der parallelen Programmiersprache geschriebenen Modell-Codes; Auftrag fur spezifikationsabhangige Modellierungsarbeiten; die Erfüllung des Auftrages beginnt mit dem Debugging der Modellfragmente und endet mit der komplexen Erprobung des gesamten parallelen DS-Modells; Auftrag für Simulationsuntersuchungen beinhaltet lauffähiges Modell und Plan für die Simulationsexperimente mit den relevanten Daten.
Es werden die Entwicklungskonzepte des hierarchischen
VPSU-Lastmodells sowie des Lastbalancierungs-Subsystems
diskutiert und die Implementierungsergebnisse analysiert.
Die beiden vorgestellten VPSU-Subsysteme zum
Datenaustausch und zur Lastbalancierung beinhalten mit der
Benutzeroberfläche integrierte Module, die einen aktiven Dialog der Modellentwickler
bzw. Modellbenutzer mit den VPSU-Ressourcen erlauben. Die Entwicklung der
Subsysteme wird dem Konzept von parallelen Simulationssprachen angeglichen.
Erste Ergebisse der Implementierung und
die Lösung der Testaufgaben zeigen, dass die vorgestellten Datenaustausch- und
Lastbalancierungs-Subsysteme zur Erhöhung der Effizienz und
Benutzerfreundlichkeit bei der parallelen Simulation von dynamischen Systemen
beitragen.
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