A Unified Cloud-Enabled Discrete Event Parallel and Distributed Simulation Architecture

要約

今日のクラウド シミュレーション環境は、リモート アクセスと可変容量の要件に合わせて複雑なシステムをモデル化し、シミュレートするために広く使用されています。
この点で、モデリングとシミュレーション (M&S) の計算要件におけるスケーラビリティの問題は、オンデマンドのクラウド展開の弾力性によって取り組むことができます。
ただし、既存のアーキテクチャの並列化と分散は困難であるため、これらの柔軟な原則に従って高性能クラウド M\&S フレームワークを実装することは簡単な作業ではありません。
実際、M\&S の並行開発と分散開発の両方が、別々の方法に従って進化してきました。
並列ソリューションは常にアドホック ソリューションに焦点を当ててきましたが、一方で分散アプローチは、ハイ レベル アーキテクチャ (HLA) などの標準分散フレームワークの定義につながったり、メッセージ パッシング インターフェイスなどの分散テクノロジの使用に影響を与えたりしました。
(MPI)。
パラレル アドホック メソッド ブランチとは無関係ではありますが、主にサービスとしてのシミュレーション (SaaS) の実装に焦点を当てた、コンピューティング ハードウェア リソース展開の現在の回復力で進化できた開発はごくわずかです。
このホワイト ペーパーでは、基礎となるモデルのソース コードを変更することなく、並列および分散シミュレーションをクラウドに展開するのに十分な柔軟性を備えた、統合された並列および分散 M&S アーキテクチャを提示します。
並列実装で。
私たちのフレームワークは、離散イベント システム仕様 (DEVS) 形式に基づいています。
並列および分散フレームワークのパフォーマンスは、xDEVS M\&S ツール、アプリケーション プログラミング インターフェイス (API)、および最大 8 つのコンピューティング ノードを使用した DEVStone ベンチマークを使用してテストされ、それぞれ 15.95 ドルと 1.84 ドルの最大スピードアップが得られました。
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要約(オリジナル)

Cloud simulation environments today are largely employed to model and simulate complex systems for remote accessibility and variable capacity requirements. In this regard, scalability issues in Modeling and Simulation (M\&S) computational requirements can be tackled through the elasticity of on-demand Cloud deployment. However, implementing a high performance cloud M\&S framework following these elastic principles is not a trivial task as parallelizing and distributing existing architectures is challenging. Indeed, both the parallel and distributed M\&S developments have evolved following separate ways. Parallel solutions has always been focused on ad-hoc solutions, while distributed approaches, on the other hand, have led to the definition of standard distributed frameworks like the High Level Architecture (HLA) or influenced the use of distributed technologies like the Message Passing Interface (MPI). Only a few developments have been able to evolve with the current resilience of computing hardware resources deployment, largely focused on the implementation of Simulation as a Service (SaaS), albeit independently of the parallel ad-hoc methods branch. In this paper, we present a unified parallel and distributed M\&S architecture with enough flexibility to deploy parallel and distributed simulations in the Cloud with a low effort, without modifying the underlying model source code, and reaching important speedups against the sequential simulation, especially in the parallel implementation. Our framework is based on the Discrete Event System Specification (DEVS) formalism. The performance of the parallel and distributed framework is tested using the xDEVS M\&S tool, Application Programming Interface (API) and the DEVStone benchmark with up to eight computing nodes, obtaining maximum speedups of $15.95\times$ and $1.84\times$, respectively.

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