Referat.me

Название: Параллельное моделирование компьютерной сети в системе Prime

Вид работы: статья

Рубрика: Информатика и программирование

Размер файла: 15.38 Kb

Скачать файл: referat.me-140662.docx

Краткое описание работы: PRIME (Parallel Real-time Immersive Modeling Environment) – это научно-исследовательский проект, главной целью которого является исследование фундаментальных технологий, допускающих крупномасштабное сетевое моделирование.

Параллельное моделирование компьютерной сети в системе Prime

Астахов А.В., Ладыженский Ю.В.

Донецкий национальный технический университет

Компьютерная сеть представляет собой сложное сочетание прикладных программ, протоколов связи, соединений, потоков данных и алгоритмов маршрутизации. Проектирования сети является довольно сложной задачей, которая требует от разработчиков сопоставлять ожидаемую производительность в сети с затратами на время проектирования и объемы памяти. Одним из подходов к решению данной задачи является использование средств моделирования компьютерной сети. В настоящее время существует множество таких средств, созданных отдельными компаниями и группами разработчиков в научном сообществе, которые применяются в образовательных, коммерческих и специализированных целях. В соответствии с их использованием и доступностью, сетевые средства могут быть классифицированы на 4 группы: аналитические, имитационные, распознавания топологии сети и создания топологии [1]. Средства моделирования имитируют динамическое поведение сетевой модели. Одной из наиболее эффективных систем, позволяющих моделировать компьютерные сети, является система PRIME.

PRIME (Parallel Real-time Immersive Modeling Environment) – это научно-исследовательский проект, главной целью которого является исследование фундаментальных технологий, допускающих крупномасштабное сетевое моделирование, и разработка сетевой среды моделирования в реальном времени [2].

Моделирование в реальном масштабе времени объединяет преимущества и моделирования и эмуляции для выполнения различных имитационных моделей и одновременно взаимодействия с физическим миром. Слово "immersive", часто используемое для описания среды виртуального мира, подразумевает, что для тех, кто использует компьютерную сеть, поведение виртуальной сети невозможно отличить от физической. То есть моделирование должно фиксировать важные характеристики целевой сети и поддерживать взаимодействия с распределенными приложениями.

Основным программным инструментом для исследований является симулятор PRIME, написанный преимущественно на языке C++, и выполняющийся в среде Unix. Для его работы необходим Linux, Mac OS или cygwin. Симулятор состоит из двух компонент: PRIME SSF и PRIME SSFNet.

PRIME SSF (Scalable Simulation Framework) – это механизм моделирования для запуска больших моделей на параллельных машинах (хотя процесс моделирования может выполняться и последовательно). SSF – это масштабируемая среда моделирования, которая является API стандартом для разработки моделей. PRIME SSF реализует SSF спецификацию. Система разработана на основе предыдущих реализаций DaSSF и iSSF. DaSSF – это симулятор, который разработали Jason Liu и David Nicol в Дартмутском колледже. Главной его особенностью является ядро для моделирования. Последняя версия ядра 3.0 поддерживает параллельное моделирование на распределенной памяти.

PRIME SSFNet – это симулятор, разработанный на основе PRIME SSF, который связан с моделированием сетевой инфраструктуры, такой, как Internet. В PRIME SSFNet реализованы необходимые сетевые компоненты: маршрутизаторы, соединения, протоколы и др. По сравнению с другими сетевыми симуляторами, таких как NS, JavaSim, SSFNet достигает значительно лучшей производительности по скорости и при потреблении памяти.

Интерфейс SSF API содержит только 5 базовых класса, которые служат для построения сложных имитационных моделей. Ниже кратко описаны их функции [3].

Объект (entity) – базовый класс, который представляет логический объект моделирования. Объект моделирования – это контейнер для переменных состояния моделирования. Например, в сетевом моделировании, хосты и маршрутизаторы обычно моделируются как объекты. Каждый объект содержит переменные, которые описывают состояние маршрутизатора или хоста, к примеру, размер очереди вывода или оставшееся время на повторную передачу пакета. Предполагается, что пользователь создает новый класс на основе базового класса Entity, содержащего определяемые пользователем переменные состояния, включая процессы и каналы.

Процесс (process) рассматривают как часть объекта, который определяет процесс изменения состояния объекта. Каждый процесс моделирования в SSF представлен экземпляром класса Process или класса, полученного на основе базового. Эти процессы, как и процессы Unix, представляют собой независимые потоки управления.

Входной канал (inСhannel) представляет приемный конец направленной связи между объектами. В SSF связь между объектами обеспечивается передачей сообщений. Объект может получить сообщения с другого объекта только на входной канал. Входной канал принадлежит определенному объекту, который нельзя изменять после создания канала.

Выходной канал (outChannel) – отправная точка связи между объектами. Также как и inChannel выходной канал должен принадлежать объекту. Выходной канал объекта может быть отображен на множество входных каналов, которые принадлежат этому или другим объектам. Сообщение, посланное на выходной канал, будет доставлено системой моделирования на все соответствующий входные каналы.

Событие (event) – базовый класс, который представляет сообщения, посылаемые между объектами через каналы связи. Пользователь определяет его собственные классы на основе базового класса Event. При этом он может добавить определенную информацию, которую нужно передавать между объектами.

В системе существует два метода создания имитационной модели. Первый предполагает использование SSF описания модели на языке DML (Domain Modeling Language). Второй – main-функцию, для программного способа создания модели в дополнение или вместо SSF DML описания.

SSF API универсален для систем, которые могут быть промоделированы как совокупность объектов, связывающиеся между собой через передачу сообщений. Этот тип имитационной модели может быть автоматически отображен на множество процессоров для параллельной обработки. Распределенное моделирование в SSF может рассматриваться как совокупность SSF симуляторов, каждый из которых запускается на многопроцессорной машине в кластере.

Список литературы

M.A. Rahman, A. Pakstas, F. Z. Wang. "Network Modelling and Simulation Tools".

MESM’2006, Alexandria, Egypt, August 28-30 2006.

Jason Liu. "Parallel Real-time Immersive Modeling Environment. User’s manual".

Colorado School of Mines, June 9, 2006.

Jason Liu. "Parallel Simulation of Large Scale Wireless Ad Hoc Networks".

Dartmouth College, Hanover, August 15, 2001.

Похожие работы

  • Имитационные компьютерные модели как инструмент модернизации высшего образования

    В настоящее время стремительное развитие информационных технологий дает возможность внедрить в современный образовательный процесс инновационные методы обучения, среди которых особое значение занимают компьютерные имитационные модели (КИМ).

  • Моделирование работы. Simula

    Моделирование работы в машинном зале в терминах Simula. Схема решения задачи в терминах языка Симула. Глобальные переменные и массивы.

  • Программирование элементов разветвляющейся структуры

    ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра МО и ПЭВМ Лабораторная работа № 6 Тема: «Программирование элементов разветвляющейся структуры» Выполнил: студент гр. 02ТП1

  • Baldur's Gate

    The world of role-playing games was born when J.R.Tolkien issued his marvelous novel “Fellowship of the Ring”. This novel has changed the world of teenagers. Many role-playing clubs all over the world opened their doors to countless Tolkien admirers. In parallel, the industry of computer games has been conquering the world of entertainment, and it’s not a surprise that these two branches have merged into one priceless gift to the world – computer role-playing games.

  • Порядок моделирования входного сигнала

    Порядок и методика моделирования входного сигнала, общие принципы представления сигналов математическими моделями. Взаимосвязь математических моделей с компьютерными, их место и значение на современном этапе. Пакеты для моделирования различных процессов.

  • Проверка гипотезы о нормальности закона распределения экспериментальных данных

    Моделирование работы генератора случайных двоичных чисел с ограниченной последовательностью 0 и 1, подчиняющегося равномерному закону распределения, заданному с помощью модели Гильберта. Представление программного решения задачи средствами языка С++.

  • Моделирование электрических цепей с нелинейными элементами

    Моделирование схем с резистивным нелинейным элементом. Исследование характеристик транзистора. Графический ввод, редактирование и анализ принципиальных схем в режимах анализа переходных процессов, частотного анализа и анализа в режиме постоянного тока.

  • Дискретное преобразование Фурье

    Разработка функции вычисления дискретного преобразования Фурье от входного вектора. Исследование свойств симметрии ДПФ при мнимых, четных и нечетных входных сигналах. Применение обратного преобразования Фурье для генерации периодической функции косинуса.

  • Имитационное моделирование системы, осуществляющей модель локальной вычислительной сети (ЛВС) кольцевой структуры

    Моделирование, анализ и исследование характеристик локальной вычислительной сети кольцевой структуры. Составление отчета о количестве необработанных заявок, особенности обработки всех данных, результаты отчета проиллюстрированы в виде гистограммы.

  • Автоматизированное проектирование

    Особенности моделирования логических элементов в системе автоматизированного проектирования OrCAD 10.3, анализ его функционирования и оценка погрешности. Моделирование элементов иерархического уровня в системе автоматизированного проектирования GL–CAD.