Beschleunigung der Ausführungszeit von Verteilten, Ereignis-Orientierten Simulationen durch Intelligente Approximation des Look-Aheads

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Helena Szczerbicka
• Fachliche Zuordnung: Softwaretechnik und Programmiersprachen ; Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262235653

Ein Hauptproblem der verteilten, Ereignis-orientierten Simulation ist der große Overhead zur Einhaltung der korrekten Kausalität bei verteilt ausgeführten Ereignissen. Der durch die verteilte Ausführung gewünschte Geschwindigkeitsgewinn kann deshalb oftmals nicht erreicht werden, teilweise ist die verteilte Simulation sogar langsamer als die sequenzielle. Dies gilt insbesondere, wenn die Prozesse eng miteinander verbunden sind und der Look-Ahead deshalb sehr kurz ist. Auf der anderen Seite gibt es in vielen Modellen oft eine große Anzahl von Ereignissen, deren Ausführungszeit von Natur aus schwanken kann, da sie stochastische Begebenheiten in der Realität modellieren, so dass eine (begrenzte) Abweichung der Ausführungszeit dieser Ereignisse in der verteilten Simulation nur einen sehr kleinen Einfluss auf die Korrektheit des Simulationsresultats hat. In solchen Simulationsmodellen muss die Kausalität nicht immer akribisch eingehalten werden in Bezug auf die Ausführungszeit und die Reihenfolge der betreffenden Ereignisse. In dem solche Abweichungen während der verteilten Simulation in begrenztem und kontrolliertem Maße akzeptiert werden, wird ein Trade-Off zwischen der Genauigkeit und der Laufzeit der Simulation ermöglicht.Ziel dieses Projektes ist es, Methoden zu entwickeln, die durch kontrollierte Approximation die Laufzeit von verteilten Simulationen reduzieren und trotzdem die Qualität der Ergebnisse sicherstellen. Um dieses Ziel zu erreichen, verwenden wir in unserem Ansatz die semi-konservative Abschätzung des Look-Ahead. Der Look-Ahead Parameter beschreibt normalerweise die garantierte Zeit, in dem kein Ereignis von Prozess A zum einem anderen Prozess B gesendet wird. Wird der Look-Ahead zu groß angegeben, kann dies zu Kausalitätsfehlern führen, da z.B. Prozess B sich auf den Look-Ahead verlassen hat und schon weiter simuliert hat als Prozess A, so dass ein Ereignis von Prozess A nach B in der Vergangenheit (bzgl. B) liegt. In der optimistischen Simulation ist dann immer ein sehr aufwendiges zurückdrehen der Simulation in Prozess B nötig (time warp). In diesem Ansatz werden wir zwar das Überschätzen des Look-Ahead erlauben, aber nur in kontrolliertem, beschränktem Maße, so dass ein aufwendiger Time Warp vermieden wird. Eventuell auftretende Kausalitätsprobleme bei Ereignis-Zeitstempeln werden durch ein sehr effizientes Verfahren wieder begradigt. Durch das kontrollierte Überschätzen des Look-Ahead kann dieser maximiert werden, so dass eine signifikante Reduktion der Ausführungszeit der verteilten Simulation erreicht wird, wobei die zeitliche Abweichung der betroffenen Ereignisse im Vergleich mit der sequentiellen Simulation im garantierten Rahmen bleibt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen