یک نظرسنجی در مورد سیستم های چندگانه موازی و توزیع شده برای شبیه سازی محاسبات با کارایی بالا A survey on parallel and distributed multi-agent systems for high performance computing simulations
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2016
توضیحات
رشته های مرتبط: مهندسی کامپیوتر و مهندسی فناوری اطلاعات، معماری سیستم های کامپیوتری و سخت افزار کامپیوتر، شبکه های کامپیوتری و سیستم های چندرسانه ای
۶٫۳٫۱ D – MASON از نظر پراکندگی ، D-MASON یک پلت فرم کلی بعنوان نماینده ایست که می تواند در موقعیت یک فضای دکارتی در نمایندگی محیط وجود داشته یانداشته باشد . محیط زیست باید به دو قسمت سلول ها و پارتیشن ها که به فرایند توزیع شبیه سازی شده اختصاص داده شده تقسیم شود . D-MASON سه روش را برای توزیع شبیه سازی بر روی چندین هسته پیشنهاد می دهد. دو روش آن مبتنی بر پراکندگی میدان یا پراکندگی شبکه است و سومین و آخرین روش آن مبتنی بر جداسازی شبکه است . مناطق همپوشانی ( مناطق مورد توجه یا منطقه ی AOI ) برای گارانتی متداوم در درک عامل از طریق گره های مرزی تعریف شده است .جداسازی میدان یا شبکه شکل ۲ دو مکانیزم پراکندگی در دسترس را در D-MASON برای جداسازی شبکه ایی نشان می دهد .” پراکندگی Y” شامل تقسیم محیطی در سلول های افقی در محور Y است که در شکل ۲ a نشان داده شده است . “پراکندگی XY” شامل تقسیم محیطی در سلول های مربع در محورهای X , Y مشخص شده است که در شکل ۲b نشان داده شده است . شبکه ی محیطی توسط سلول های آن تقسیم می شود . و آنها را بر روی گره های پلت فرم اجرایی قرار می دهد . D-MASON در مناطق هم پوشانی که “مناطق مورد علاقه ” (AOI)نامگذاری شده است استفاده می شوند (شکل ۳) .این مکانیزم شامل کپی کردن بخشی از سلول های مجاور یا جداسازی مجاور است . مناطق همپوشانی فرصت هایی برای عامل فراهم میکندتا زمینه ی ادراک جهانی راحتی زمانیکه محیط از چند گره قطع شده است را برای حفظ تبادل اطلاعات هر سلول با سلول مجاور در هر زمان را فراهم می کند . در مرحله ی پراکندگی فقط محیط برای بررسی شبیه سازی شده مورد بررسی قرار میگیرد . عامل ها در این مرحله به حساب نمی آیند . اگرچه تراکم آنها در مرحله ی تعادل بار به حساب می آید . جداسازی شبکه : میدان شبکه ها راهی است برای نشان دادن ساختار گراف در شبیه سازی است . در گراف پراکندگی در چندین فرایند از چهار چوب هایی مانند ParMetis [51] یا Metis استفاده می شود . ParMetis [51] یک MPI مبتنی بر چهارچوب های موازی است که الگوریتم ها را برای بخش گراف غیر ساختاری ، Meshes , و غیره اجرا می کند ParMetis قابلیت گسترش عملکرد در Metis برای نمودارهای پراکنده و نمودارهایی با مقیاس بزرگ را دارد . در اینجا ما نتوانستیم به اطلاعات بیشتری در مورد مکانیزم جداسازی شبکه هایی که در پلت فرم های به روز شده ی اخیر اضافه شده است دست یابیم . لازم به ذکر است که در پلت فرم D-MASON می توانیم از انواع مختلف لایه ها در شبیه سازی استفاده کنیم . به عبارت دیگر ، پراکندگی فضایی می تواند در حالی که برای جداسازی شبکه ایی برای تعامل بین عوامل نشان داده شده است استفاده شود . در این حالت ، پراکندگی تنها براساس جداسازی میدان انجام می شود . برای توزیع شبیه سازی عوامل ، RepastHPC از یک مکانیزم بنام “Projection” استفاده می کنیم که از یک پلت فرم Repast S اقتباس شده است . این امر نشان دهنده ی آن است که عاملان در محیط تکامل پیدا می کنند . Projection ها بر دو نوع هستند : خواه می توانند میدنی یا شبکه ایی باشند . Projection ها برای اعمال ساختارها در عواملی که باعث تکامل آنها شده اند استفاده می شوند . مناطق همپوشانی (یا مناطق بهبود یافته ) برای مدیریت تداوم عوامل در مرز گره ها تعریف شده اند ۶٫۳٫۲ RepastHPC: پراکندگی در. RepastHPC شباهت بسیاری به خصوصیات DMASON دارد . Projection شبکه ایی تقریبا معادل جداسازی میدانی و Projection های شبکه ایست که معادل شبکه های جداسازی شده است . Projection های میدانی عوامل را در یک فضای دکارتی نشان می دهند . برای پراکندگی یک مدل بیش از چند پردازنده ، محیط به سلول های یکسان تقسیم می شوند . هر پردازنده مسئول قسمت زیرین شبکه است که به مناطق هم پوشانی متصل می شوند شبکه ی پروجکشن ( Projectio): شبکه ی پروجکشن عوامل را در فضای دکارتی نمایش می دهد . در پراکندگی یک مدل بیش از چند پردازنده ،در محیط به سلول های مساوی تقسیم می شوند . این سلول ها به طور مرتب در پردازنده ها توزیع می شوند . هر پردازنده مسئول قسمت زیرین شبکه است . قسمت های زیرین در شبکه با مناطق همپوشانی متصل می شوند . شکل ۴ طرح پراکندگی در یک شبکه ی پروجکشن رادر ۴ فرایند نشان می دهد . محدوده ی شبکه از مختصات (۰،۰) به مختصات (۷و۵) است . فرایند p1 مسولیت بخش –زیرین (۰و۰)در (۲و۳) است . p2 مسئول پاسخگویی به قسمت (۳و۵ )در (۳و۰ ) است . در مثال ما اندازه ی مناطق همپوشانی در ۱ مشخص شده است . در این حالت p1 شامل یک منطقه ی بافر است که شامل کل ستون ۳ در فرایند p2 در خط ۴ در پردازنده ی p3 است .
۶٫۳٫۱ D – MASON از نظر پراکندگی ، D-MASON یک پلت فرم کلی بعنوان نماینده ایست که می تواند در موقعیت یک فضای دکارتی در نمایندگی محیط وجود داشته یانداشته باشد . محیط زیست باید به دو قسمت سلول ها و پارتیشن ها که به فرایند توزیع شبیه سازی شده اختصاص داده شده تقسیم شود . D-MASON سه روش را برای توزیع شبیه سازی بر روی چندین هسته پیشنهاد می دهد. دو روش آن مبتنی بر پراکندگی میدان یا پراکندگی شبکه است و سومین و آخرین روش آن مبتنی بر جداسازی شبکه است . مناطق همپوشانی ( مناطق مورد توجه یا منطقه ی AOI ) برای گارانتی متداوم در درک عامل از طریق گره های مرزی تعریف شده است .جداسازی میدان یا شبکه شکل ۲ دو مکانیزم پراکندگی در دسترس را در D-MASON برای جداسازی شبکه ایی نشان می دهد .” پراکندگی Y” شامل تقسیم محیطی در سلول های افقی در محور Y است که در شکل ۲ a نشان داده شده است . “پراکندگی XY” شامل تقسیم محیطی در سلول های مربع در محورهای X , Y مشخص شده است که در شکل ۲b نشان داده شده است . شبکه ی محیطی توسط سلول های آن تقسیم می شود . و آنها را بر روی گره های پلت فرم اجرایی قرار می دهد . D-MASON در مناطق هم پوشانی که “مناطق مورد علاقه ” (AOI)نامگذاری شده است استفاده می شوند (شکل ۳) .این مکانیزم شامل کپی کردن بخشی از سلول های مجاور یا جداسازی مجاور است . مناطق همپوشانی فرصت هایی برای عامل فراهم میکندتا زمینه ی ادراک جهانی راحتی زمانیکه محیط از چند گره قطع شده است را برای حفظ تبادل اطلاعات هر سلول با سلول مجاور در هر زمان را فراهم می کند . در مرحله ی پراکندگی فقط محیط برای بررسی شبیه سازی شده مورد بررسی قرار میگیرد . عامل ها در این مرحله به حساب نمی آیند . اگرچه تراکم آنها در مرحله ی تعادل بار به حساب می آید . جداسازی شبکه : میدان شبکه ها راهی است برای نشان دادن ساختار گراف در شبیه سازی است . در گراف پراکندگی در چندین فرایند از چهار چوب هایی مانند ParMetis [51] یا Metis استفاده می شود . ParMetis [51] یک MPI مبتنی بر چهارچوب های موازی است که الگوریتم ها را برای بخش گراف غیر ساختاری ، Meshes , و غیره اجرا می کند ParMetis قابلیت گسترش عملکرد در Metis برای نمودارهای پراکنده و نمودارهایی با مقیاس بزرگ را دارد . در اینجا ما نتوانستیم به اطلاعات بیشتری در مورد مکانیزم جداسازی شبکه هایی که در پلت فرم های به روز شده ی اخیر اضافه شده است دست یابیم . لازم به ذکر است که در پلت فرم D-MASON می توانیم از انواع مختلف لایه ها در شبیه سازی استفاده کنیم . به عبارت دیگر ، پراکندگی فضایی می تواند در حالی که برای جداسازی شبکه ایی برای تعامل بین عوامل نشان داده شده است استفاده شود . در این حالت ، پراکندگی تنها براساس جداسازی میدان انجام می شود . برای توزیع شبیه سازی عوامل ، RepastHPC از یک مکانیزم بنام “Projection” استفاده می کنیم که از یک پلت فرم Repast S اقتباس شده است . این امر نشان دهنده ی آن است که عاملان در محیط تکامل پیدا می کنند . Projection ها بر دو نوع هستند : خواه می توانند میدنی یا شبکه ایی باشند . Projection ها برای اعمال ساختارها در عواملی که باعث تکامل آنها شده اند استفاده می شوند . مناطق همپوشانی (یا مناطق بهبود یافته ) برای مدیریت تداوم عوامل در مرز گره ها تعریف شده اند ۶٫۳٫۲ RepastHPC: پراکندگی در. RepastHPC شباهت بسیاری به خصوصیات DMASON دارد . Projection شبکه ایی تقریبا معادل جداسازی میدانی و Projection های شبکه ایست که معادل شبکه های جداسازی شده است . Projection های میدانی عوامل را در یک فضای دکارتی نشان می دهند . برای پراکندگی یک مدل بیش از چند پردازنده ، محیط به سلول های یکسان تقسیم می شوند . هر پردازنده مسئول قسمت زیرین شبکه است که به مناطق هم پوشانی متصل می شوند شبکه ی پروجکشن ( Projectio): شبکه ی پروجکشن عوامل را در فضای دکارتی نمایش می دهد . در پراکندگی یک مدل بیش از چند پردازنده ،در محیط به سلول های مساوی تقسیم می شوند . این سلول ها به طور مرتب در پردازنده ها توزیع می شوند . هر پردازنده مسئول قسمت زیرین شبکه است . قسمت های زیرین در شبکه با مناطق همپوشانی متصل می شوند . شکل ۴ طرح پراکندگی در یک شبکه ی پروجکشن رادر ۴ فرایند نشان می دهد . محدوده ی شبکه از مختصات (۰،۰) به مختصات (۷و۵) است . فرایند p1 مسولیت بخش –زیرین (۰و۰)در (۲و۳) است . p2 مسئول پاسخگویی به قسمت (۳و۵ )در (۳و۰ ) است . در مثال ما اندازه ی مناطق همپوشانی در ۱ مشخص شده است . در این حالت p1 شامل یک منطقه ی بافر است که شامل کل ستون ۳ در فرایند p2 در خط ۴ در پردازنده ی p3 است .
Description
From the distribution view point, D-MASON is a generic platform as agents could have or could not have a position in a Cartesian space representing the environment. The environment is divided into cells, or partitions, that are assigned to processors to distribute the simulation. D-MASON proposes three ways to distribute a simulation over several cores. Two ways are based on field partitioning or grid partitioning and the last one is based on network partitioning. Overlapping areas (Area of Interest or AOI) are defined to guarantee the continuity of agent perception through node borders. Field or Grid partitioning. Fig. 2 represents the two distribution mechanisms available in D-MASON for grid partitioning. The “Y Distribution” consists in dividing the environment in horizontal cells on the Y axis as shown in Fig. 2(a). The “XY Distribution” consists in dividing the environment in square cells using the X and Y axes as shown in Fig. 2(b). The grid environment is distributed by cutting its cells and mapping them on the nodes of the execution platform. To provide a continuous environment, D-MASON uses overlapping zones, also called “Area of Interest” (AOI) as shown in Fig. 3. This mechanism consists in locally copying a part of each neighbor cell or adjacent partition. The overlapping zone offers the opportunity for agents to keep a global perception field even when their environment is cut between several nodes. To maintain the continuity each cell exchanges information with its direct neighbors before each time step. During the distribution phase only the environment is considered for dividing the simulation. Agents are not takeninto account for this phase. Agents density is however taken into account for the load balancing phase. Network partitioning. Network field is a way to represent a graph structure in the simulation. To distribute a graph over several processors, frameworks like ParMetis [51] or Metis are used. ParMetis is an MPI based parallel framework that implements algorithms for partitioning unstructured graphs, meshes and so on. ParMetis extends the functionality of Metis to distributed and large scaled graphs. We did not find more information about the network partitioning mechanism which was added in a recent update of the platform. It is important to note that, in the D-MASON platform, we can use different types of layer in the same simulation. In other terms, a spatial distribution could be used for the environment while a network partitioning is used to represent interaction between agents. In that case, the distribution is only based on the field partitioning. To distribute agent simulations, RepastHPC uses a mechanism called “Projection”, adapted from the Repast S platform. It represents the environment in which the agents evolve. Projections can be of two types, either grid or network. The projections are used to impose a structure to the agents in which they can evolve. Overlapping areas (or area of recovery) are defined to manage the continuity of agent perception through node borders.
