 |
Усачёв Алексей Александрович |
|
О себе Библиотека Ссылки Отчёт о поиске Инд. раздел |
Реферат по теме выпускной работыАктуальность работыНесмотря на уже существующие средства создания Грид инфраструктур, существует ряд важных научных задач, без решения которых невозможно полномасштабное использование Грид технологий в науке. Одной из таких является эффективное управление ресурсами в распределённой среде. Отсутствие минимальных по затратам алгоритмов моделирования во времени при имитации модели значительно снижает эффективность использования Грид инфраструктуры. И поэтому, сегодня актуальной задачей является исследование алгоритмов в этой области. Цель работыЦелью работы является создание программных средств системы распределенного имитационного моделирования в грид сети, реализующих распределение заданий между клиентами системы моделирования, управление моделированием на основе обработки событий, исследование и анализ эффективности работы системы. Разработка системы распределенного имитационного моделирования, с помощью которой клиенты могут применять многовариантное моделирование, где одна и та же модель использует разные входные данные. Научная новизнаПредложены новые алгоритмы распределенного управления процессом моделирования в Грид среде, которые сокращают общее время имитационного моделирования сложных систем. Вычислительный ГридГрид представляет собой инфраструктуру, построенную на основе Интернет, которая обеспечивает масштабируемые, безопасные, быстродействующие механизмы для обнаружения и доступа к удаленным вычислительным и информационным ресурсам (возможно различной архитектуры). Появлению Грид технологий предшествовало, с одной стороны, создание сверхскоростных компьютерных сетей, которые используют открытые универсальные интерфейсы и протоколы, а с другой стороны, решение задач компьютерной безопасности, таких как аутентификация, авторизация ресурсов и контроль доступа к ресурсам В данный момент активно развивается двухуровневая организация ресурсов Грид, т.е. Грид построенный из находящихся в различных точках сети кластерных узлов, в которые объединены большое количество вычислительных ресурсов. При этом вычислительные ресурсы полностью выделяются в Грид и не могут использоваться владельцами (отчуждаемые ресурсы). При такой организации вычислительные ресурсы объединяются в кластеры и находятся под управлением локального менеджера. Основное задание Грид вне зависимости от реализации – координирование коллекций ресурсов. Использование агентных систем для планирования задач в Грид даст возможность развязать две основные проблемы – масштабируемости и адаптивности. Агенты предоставляют ресурсы и совершают поиск определенного ресурса. Агент устанавливается на исполнительных компьютерах, владельцы которых хотят предоставить свои ресурсы в Грид [1]. Выполнение заданий в системе ГридПолучил общее признание способ организации программного обеспечения грид основанный на открытой архитектуре служб OGSA, в соответствие с какой грид квалифицируется как программная система, которая состоит из распределенных компонентов – служб, которые взаимодействуют между собой с помощью стандартных, открытых и универсальных протоколов и интерфейсов. Имея в виду главным образом грид вычислительного типа, можно рассматривать его функционирование как процесс обслуживания стандартизированных запросов на выполнение вычислений, оформленных в виде заданий для общераспространенных операционных систем, причем выполнение этих заданий производится на ресурсах, которые выбираются из общего пула. Перечислим основные этапы обработки задания (рисунок 1):
 Рис. 1 Схема обработки запросов и виртуализации ресурсов Представление времени при имитационном моделировании.Основной задачей имитационного моделирования является правильное отображение порядка и временных отношений между процессами в моделируемой системе в порядок выполнения событий при моделировании. В имитационном моделировании имеются три понятия времени: физическое, модельное и процессорное.[4] Физическое время относится к моделируемой системе. Модельное время - воспроизведение физического времени в модели. Под процессорным временем подразумевают время выполнения имитационной модели на компьютере. При моделировании любой системы мы опираемся на события, которые происходят в данной системе. Если не рассматривать "одновременные" события, т.е. выполняющиеся в один и тот же момент модельного времени, то это требование правильного отображения порядка изменений в моделируемой системе означает, что события в модели должны выполняться в хронологическом порядке в модельном времени. Моделирование сложных систем может потребовать значительных затрат процессорного времени. Поэтому другой задачей имитационного моделирования является уменьшение процессорного времени. Это может быть достигнуто путём использования многопроцессорных или распределенных систем.[8] Имитационное моделирование может выполняться путем последовательной и параллельной обработки событий. Управление временем при распределённом имитационном моделировании.Распределённое имитационное моделирование имеет три источника своего развития: моделирование, требующее большого количества вычислительных ресурсов, военные приложения и компьютерные игры с использованием Интернет. Под распределённым имитационном моделированием понимается распределённое выполнение единой программы имитационной модели на мультипроцессорной или мультикомпьютерной системе. При распределённом моделировании в отличие от последовательного моделирования первичной единицей является не объект, а так называемый логический процесс. Логический процесс - это последовательная подмодель.[6] Каждый логический процесс имеет собственный набор объектов и собственную управляющую программу. Логический процесс имеет собственный локальный список событий и собственные часы локального модельного времени. Логические процессы взаимодействуют исключительно с помощью передачи сообщений. Передача сообщений может осуществляться логическими процессами непосредственно с помощью средств операционной системы. Но более перспективна схема, приведенная на рисунке 2.  Рис. 2 Схема выполнения распределённой модели Описание алгоритмов управления временем.Целью механизма синхронизации модельного времени является выполнение каждым логическим процессом событий в порядке неубывания их временных меток. Это требование известно как локальное ограничение причинной связи, т.к. оно обеспечивает имитацию естественного порядка. Алгоритмы синхронизации модельного времени делятся на два основных класса: консервативные и оптимистические. Задачей консервативных алгоритмов является предотвращение парадоксов времени[11]. Распределённое моделирование не накладывает никаких требований на систему передачи сообщений. Предполагается лишь, что получатель должен получать сообщения в том же порядке, в котором их посылает отправитель, и что отправитель выполняет свой поиск событий в порядке неубывания их временных меток. К настоящему времени известно большое количество консервативных алгоритмов и их модификаций, используемых при моделировании определённых классов реальных систем. Критерием использования того или иного консервативного алгоритма для моделирования конкретных систем является отношение накладных расходов этого алгоритма к выигрышу, получаемому при параллельном исполнении[12]. Если консервативные алгоритмы исключают даже потенциальную возможность возникновения парадокса времени, то оптимистические алгоритмы "надеются", что при параллельном исполнении логических процессов потенциальная возможность возникновения парадокса времени не станет реальностью. В случае возникновения парадокса времени оптимистические алгоритмы реализуют "откат" логического процесса до значения модельного времени, в который ему было послано сообщение, вызвавшее парадокс времени[12]. Откат включает в себя ликвидацию последствий некорректного исполнения логического процесса с учётом сообщения, вызвавшего парадокс времени. Этот механизм получил название "деформации времени". Для оценки эффективности применения различных подходов к управлению временем разработана модель системы распределённого моделирования с библиотекой реализующей консервативные и оптимистические алгоритмы. На основе экспериментальных оценок с помощью этой модели будут выбраны алгоритмы подлежащие реализации в системе ГРИД моделирования. Механизм работы предлагаемой системы моделированиРазрабатываемая система моделирования состоит из двух клиентов и сервера, который управляет процессом имитации. На рис. 3 представлена общая схема системы. Системой управляет сервер, все операции системы контролируются сервером. Имеется два клиентских интерфейса – www-оболочку и оболочку windows, разработанную на Visual C++ MFC: для связи с сервером системы моделирования и управления процессом моделирования на стороне клиента. 
Рисунок 3. Общая схема работы Грид сети (7 кадров, 5 повторений, 30кб) Применение Грид систем позволяет значительно повысить скорость и качество вычислений, особенно в случае использования слабосвязанных гетерогенных вычислительных комплексов. В данной работе описана система работы Грид сети. Приведены предварительные сведения об алгоритмах управления временем при имитационном моделировании. При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2009 г. Полный текст работы и материалы могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты. Ссылки на Интернет-ресурсы, связанные с Грид технологиями, поддержанные Европейской комиссией.
Список литературы:
|