CN101873338A - 并行模拟的事件同步方法以及模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法，所述多个模拟器包括当前模拟器和多个目标模拟器，包括：当前模拟器将所述当前模拟器的时间序列和存储于所述当前模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据；所述当前模拟器发送所述同步数据至所述目标模拟器，使所述目标模拟器计算所述同步数据中并行执行的事件，并执行。本发明实施例还提供相应的模拟器。本发明技术方案将当前模拟器的时间序列和储于所述当前模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据，并发送至目标模拟器，即通过单次的数据交换，在每次进行同步的时候，将节省一次网络发送和接收时间，从而提高了并行模拟的并行度。

Description

并行模拟的事件同步方法以及模拟器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种并行模拟的事件同步方法以及模拟器和系统。

背景技术

并行离散事件模拟指的是在多个模拟器上并行执行单个离散事件模拟程序。在离散事件模拟中，多个模拟器组成的系统的状态仅仅在离散的模拟时间上发生变迁，接收到需要处理的事件，是导致状态变迁的原因。一般来说，离散事件模拟过程中，总有一个全局的时钟控制事件的执行时序，在并行离散事件模拟中，不同时间的事件可能被同时执行。

在并行离散事件模拟过程中需要避免的一个错误称为“因果错误”，例如图1所示，其中LP1在执行完T0以后，首先到达的是来自LP3的T1事件，但是这时LP1并不能执行T1事件，因为LP2在执行的时候也给LP1发送了一个事件T2，并且T2的时间戳小于T1的时间戳，按照“局部因果限制”，LP1只有先执行T2以后才能执行T1。这个例子说明，即时完成了状态划分，离散事件的并行处理也并非一件显而易见的事情，还必须制定一些策略，决定一个逻辑过程何时可以执行下一个事件，何时应该等待，这个策略就是并行协议。

现有技术中针对并行离散事件模拟过程的策略为保守策略，流程如下：每个模拟器把缓存在本地的目标是其他模拟器的事件发送给目标模拟器；每个模拟器收到其他所有模拟器发送的事件后，与本地事件一起计算出本地模拟中将最先执行的事件的时间戳，发送给其他所有的模拟器，确保其他模拟器可以完成安全窗口上限的计算；所有模拟器收到所述时间戳后，计算出下一次模拟的时间窗口上限，完成同步；同步完成之后才能进行下一步的事件模拟。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，基于保守策略的并行离散时间模拟在同步时需要进行两次数据交换，而这个期间实际的模拟进程是没有任何进展，降低了整个并行模拟的并行度。

发明内容

本发明实施例提供一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法以及相应的模拟器。

一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法，所述多个模拟器包括当前模拟器和多个目标模拟器，包括：

所述当前模拟器将所述当前模拟器的时间序列和存储于所述当前模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据；

所述当前模拟器发送所述同步数据至所述目标模拟器，使所述目标模拟器计算所述同步数据中并行执行的事件，并执行。

一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法，所述多个模拟器包括当前模拟器和多个目标模拟器，包括：

所述当前模拟器接收所述多个目标模拟器发送的同步数据，所述同步数据包括所述目标模拟器的时间序列和当前模拟器的事件；

所述当前模拟器根据当前模拟器的事件和所述目标模拟器的时间序列计算所述接收的同步数据中并行执行的事件，并执行。

一种并行模拟的事件模拟器，所述模拟器与多个目标模拟器通信连接，包括：

接收单元，用于接收所述多个目标模拟器发送的同步数据，所述同步数据包括所述目标模拟器的时间序列和所述模拟器的事件；

计算执行单元，用于计算所述同步数据中并行执行的安全事件，并执行。

一种并行模拟的事件模拟器，所述模拟器与多个目标模拟器通信连接，包括：

计算执行单元，用于计算所述模拟器中的并行执行的事件，执行所述并行执行的事件，及产生属于所述目标模拟器的事件；

发送单元，用于将所述模拟器的时间序列和存储于所述模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据，并发送至所述目标模拟器，使所述目标模拟器计算所述同步数据中并行执行的事件，并执行。

本发明实施例将当前模拟器的时间序列和储于所述当前模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据，并发送至目标模拟器，即通过单次的数据交换，在每次进行同步的时候，将节省一次网络发送和接收时间，从而提高了并行模拟的并行度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是局部因果限制示意图；

图2是本发明一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法的一个实施例的流程图；

图3是本发明一种并行模拟的事件模拟器的一个实施例的结构图；

图4是本发明一种并行模拟的事件模拟器的一个实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种同步方法，提高整个并行模拟的并行度的同时不产生错误恢复的开销。本发明实施例还提供相应的模拟器和系统。以下分别进行详细说明。

本发明实施例提供一种同步方法，包括：

步骤A、每个模拟器向其他所有的模拟器发送同步数据；

每个模拟器将时间序列和缓存在自身的目标属于其它模拟器的事件一同作为一个同步数据，发送给相应的模拟器。

举例说明。若当前有三个模拟器，如第一模拟器，第二模拟器和第三模拟器，例如第一模拟器中缓存有目标属于第二模拟器和第三模拟器的事件，模拟器将所述目标属于第二模拟器事件和该第一模拟器的时间序列作为一个同步数据发送给第二模拟器，将所述目标属于第三模拟器事件和该第一模拟器的时间序列作为一个同步数据发送给第三模拟器。

当然，第二模拟器将该二模拟器的时间序列和目标属于第一模拟器的事件作为一个同步数据发送给第一模拟器，以及，将第二模拟器的时间序列和目标属于第三模拟器的事件作为一个同步数据发送给第三模拟器。

同理，第三模拟器将该三模拟器的时间序列和目标属于第一模拟器的事件作为一个同步数据发送给第一模拟器，以及，将第三模拟器的时间序列和目标属于第二模拟器的事件作为一个同步数据发送给第二模拟器。

可以理解的是，当前模拟器将该当前模拟器的时间序列和目标模拟器的事件作为一个同步数据，并发送该同步数据至该目标模拟器。该目标模拟器为其他模拟器。

步骤B、每个模拟器接收其他模拟器发送的相应的同步数据；

每个模拟器发送同步数据后，接收其他所有模拟器发送的同步数据。

每个模拟器接收其他模拟器发送的同步数据，所述同步数据包括时间序列和目标属于自身的事件。

依然以上述例子进行说明。

第一模拟器接收到第二模拟器发送的同步数据，这个同步数据包括第二模拟器的时间序列和第一模拟器的事件；第一模拟器接收到第三模拟器发送的同步数据，这个同步数据包括第三模拟器的时间序列和第一模拟器的事件。

第二模拟器接收到第一模拟器发送的同步数据，这个同步数据包括第一模拟器的时间序列和第二模拟器的事件；第二模拟器接收到第三模拟器发送的同步数据，这个同步数据包括第三模拟器的时间序列和第二模拟器的事件。

第三模拟器接收到第二模拟器发送的同步数据，这个同步数据包括第二模拟器的时间序列和第三模拟器的事件；第三模拟器接收到第一模拟器发送的同步数据，这个同步数据包括第一模拟器的时间序列和第一模拟器的事件。

可以理解的是，当前模拟器接收目标模拟器发送的同步数据，该同步数据包括该目标模拟器的时间序列和当前模拟器的事件。

步骤C、每个模拟器计算所接收到的同步数据中可以并行执行的事件，并执行。

每个模拟器接收到其他所有模拟器发送的同步数据后，分析所述同步数据，计算同步数据中可以并行执行的事件，并执行所述事件。

本发明实施例，模拟器将自身时间序列和缓存在自身但目标属于其它模拟器的时间作为一个同步数据发送给其他模拟器，或接收其他模拟器发送的同步数据，即只有单次的数据交换，在这个过程中，与现有技术相比，现有技术需要进行两次数据的交换，而本发明只通过了单次的数据交换，并在每次进行同步的时候，将节省一次网络发送和接收时间，由于同步过程在整个并行离散事件模拟中发生频率很高，而这也是最终影响整个并行离散时间模拟并行度的最主要因素之一，因此在节省发送和接收时间的同时，将大大提高整个并行模拟的并行度。

实施例一、

请参阅图2为本发明一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法的一个实施例的流程图；

步骤101、每个模拟器单独计算安全事件，并执行；

本发明实施例所采用的是并行离散事件的同步方法，在本发明实施例的表述中构成模拟的各个任务都叫做事件。安全事件指的是各个模拟器可以并行执行的事件，定义为时间轴落在[Wl，Wh)间的事件。

本发明实施例基于“三角不等式”判断安全事件。对于任意三个结点，满足：

$\∀a,b,c\∈v,\mathrm{latency}(a\→b)+\mathrm{latency}(b\→c)\mathrm{latency}(a\→c)$

在本发明实施例中，在一个实际系统中，模拟器A在T_a产生了属于自己的事件E_a，模拟器B在T_b产生了属于模拟器A的事件E_b，并且模拟器B到模拟器A的延时为latency_ba。如果T_a＜T_b+latency_ba，那么就可以保证事件E_a一定在E_b之前被处理。如果不满足“三角不等式”，则可能存在模拟器点C，使得T_a＜T_b+latency_ba且T_a＞T_b+latency_bc+latency_ca。这样除非对所有结点将来的动作有所掌握，整个系统就只能顺序执行，无法进行并行计算。

在对安全事件的预测中，每个模拟器都维护一个安全窗口[W_l，W_h)。只要是落在安全窗口中的事件都是确信安全，可以执行的；根据安全窗口的定义，安全窗口的上限的计算方法是：模拟器收到其他所有模拟器发送的属于该模拟器的事件最早到达时间的最小值。所以一旦计算获得窗口上限，那么再收到的事件的时间肯定大于该上限，也就落在安全窗口外了。窗口的下限不具有约束力，仅仅表示模拟器可以执行的事件的最小时间戳。本发明实施例所述的窗口下限为模拟器事件队列中事件时间戳的最小值，记为LST，也就是：

LST(S)＝min{T(e_i)|e_i∈S}

所述e表示事件，T(e)表示事件时间戳；S表模拟器编号。

窗口下限为W_l(S)＝LST(S)

窗口上限指出了最早可能到达当前模拟器的时间，这个定义基于模拟器之间延时的定义：

$\mathrm{latency}(S_i,S_j)=\min \left\{\mathrm{latency}({\mathrm{LP}}_x,{\mathrm{LP}}_y)\right|\∀{\mathrm{LP}}_x\∈S_i,{\mathrm{LP}}_y\∈S_j\left|\right\}$

所述LST(S)表示某个模拟器的窗口下限，Latency(Sk，Si)表示两个模拟器之间的延时。

模拟器i与模拟器j之间的延时就是模拟器i和模拟器j中LP之间的最小延时。

由此得出窗口上限的计算方法：

$W_h\left(S_i\right)=\min \{\mathrm{LST}\left(S_k\right)+\mathrm{latency}(S_k,S_i)|\}\∀S_k\≠S_i\}$

对于某一个模拟器A来说，任意一个其它模拟器B可能产生的属于A的事件，最早到达A也要LST_B与模拟器B到模拟器A的延时之和。当A把所有其他模拟器的可能最早到达时间取最小作为窗口上限的时候，那么落在窗口中的事件就是绝对安全的，即为安全事件。

本次的安全事件执行完毕以后，各个模拟器间就需要各自发送和接收同步数据，以便确定下一个安全事件集合。

步骤102、每个模拟器向其他所有模拟器发送同步数据，所述同步数据由每个模拟器执行完安全事件后生成的新的事件中目标属于其他模拟器的事件，以及时间序列组成；

每个模拟器计算并执行安全事件后，生成下一步模拟所需的事件，所述事件可能为自身处理，也可能是由其他模拟器处理，于是所述计算并执行完安全事件后的模拟器将时间序列和缓存在自身的目标属于其它模拟器的事件作为同步数据一同发送给其它模拟器。其中所有模拟器之间是完全平等的关系。

步骤103、每个模拟器接收其他所有模拟器发送的同步数据；

步骤104、每个模拟器计算同步数据中可以并行执行的事件，并执行。可以理解的是，当前模拟器根据同步数据中属于自身的事件和其他所有模拟器的时间序列计算同步数据中可以并行执行的事件。

数据接收完毕后，在每个模拟器中都会有如下的矩阵，从该矩阵每列取最小值可得到模拟器i在同步之后的LSTib，依步骤101计算出下一个窗口上限，所述窗口上限也即是下一个同步点，完成同步。

$\begin{array}{c}{T}_0\\ T_1\\ ...\\ T_{n-1}\end{array}\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{LST}}_{0a}& \min \left\{E_{\mathrm{0,1}}\right\}& ...& \min \left\{E_{0,n-1}\right\}\\ \min \left\{E_{\mathrm{1,0}}\right\}& {\mathrm{LST}}_{1a}& ...& \min \left\{E_{1,n-1}\right\}\\ ...& ...& ...& ...\\ \min \left\{E_{n-\mathrm{1,0}}\right\}& \min \left\{E_{n-\mathrm{1,1}}\right\}& ...& {\mathrm{LST}}_{n-1a}\end{array}\right]$

每一个模拟器在同步的时候只需要两部分数据：一个是属于自己但是在别的模拟器中的事件；另一个是其他模拟器的LST。而每个模拟器的LST都是由执行完安全事件的LST_a和收到的事件组{E}决定的。假设E_ji为缓存在模拟器j中的属于模拟器i的事件的时间戳，那么对于任意模拟器i来说，同步结束的LST_ib为：

${\mathrm{LST}}_{\mathrm{ib}}=\min \{{\mathrm{LST}}_{\mathrm{ia}},\{E_{\mathrm{ji}},\∀j\≠i\left\}\right\}$

LST_ia对于模拟器i来说是已知的，只要得到

就可以完成LST_ib的计算。

对于模拟器i，定义如下时间序列：

$T_{\mathrm{ik}}=\left\{\begin{array}{cc}\min \left\{E_{\mathrm{ik}}\right\}& k\≠i\\ {\mathrm{LST}}_{\mathrm{ia}},& k=i\end{array}\right.$

这个时间序列的所有值都可以在安全事件处理结束，同步之前计算出来。本协议在同步的时候，会把这个序列和缓存在自身的目标属于其它模拟器的事件一同发送过去，这样，在每个模拟器中都会有如下的矩阵：

$\begin{array}{c}{T}_0\\ T_1\\ ...\\ T_{n-1}\end{array}\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{LST}}_{0a}& \min \left\{E_{\mathrm{0,1}}\right\}& ...& \min \left\{E_{0,n-1}\right\}\\ \min \left\{E_{\mathrm{1,0}}\right\}& {\mathrm{LST}}_{1a}& ...& \min \left\{E_{1,n-1}\right\}\\ ...& ...& ...& ...\\ \min \left\{E_{n-\mathrm{1,0}}\right\}& \min \left\{E_{n-\mathrm{1,1}}\right\}& ...& {\mathrm{LST}}_{n-1a}\end{array}\right]$

矩阵的每一行就是某个模拟器需要发送的时间序列，矩阵的每一列取最小值就是在同步结束之后模拟器i的LST_ib。这样，每个模拟器在进行一次数据交换之后就会得到所有属于自己的事件，并且可以计算出所有模拟器的LST_b，从而完成同步。

本发明实施例由将自身时间序列和缓存在自身但目标属于其它模拟器的时间作为一个同步数据发送到其他模拟器，通过单次的数据交换，在每次进行同步的时候，将节省一次网络发送和接收时间，由于同步过程在整个并行离散事件模拟中发生频率很高，而这也是最终影响整个并行离散时间模拟并行度的最主要因素之一，因此在节省发送和接收时间的同时，将大大提高整个并行模拟的并行度。

实施例二、

请参阅图3为本发明一种并行模拟的事件模拟器的一个实施例的结构图；包括：

发送单元201，用于向其他所有的模拟器发送同步数据；

所述同步数据包括当前模拟器的时间序列和缓存在自身的目标属于其它模拟器的事件。

进一步的，所述发送单元201还可以包括：

同步数据单元2011，用于将当前模拟器的时间序列和缓存在自身的目标属于其它模拟器的事件作为一个同步数据；

模拟器在执行完一个安全事件后会生成新的事件，所述新的事件可能需要由自身执行，也可能由其他模拟器执行，所述同步数据单元2011将生成的所述需要其他模拟器执行的事件和当前模拟器的时间序列作为同步数据。

发送子单元2012，用于发送所述时间序列和缓存在自身的目标属于其它模拟器的事件的同步数据。

接收单元202，用于接收其他模拟器发送的相应的同步数据；

计算执行单元203，用于计算所述同步数据中可以并行执行的安全事件，并执行。

所述计算执行单元203先计算在所述模拟器上可以并行执行的事件也既是安全事件，并执行所述安全事件；在执行完所述安全事件后会产生新的事件，所述新的事件可能由自身处理，也可能需要由其他模拟器处理。

具体的，所述计算执行单元203还用于向其他所有的模拟器发送同步数据前计算可以并行执行的安全事件；执行所述可以并行执行的安全事件。

所述计算执行单元203在计算并执行安全事件后，生成新的事件，所述新的事件可能由自身处理，也可能需要由其他模拟器处理；于是所述发送单元201将需要由其他模拟器处理的事件以及时间序列作为同步数据，并向其他所有模拟器发送所述同步数据。

进一步的，所述模拟器还可以包括：

同步点单元204，用于将当前绝对时间加上安全事件执行所用时间作为下一个同步点。

请参阅图4为本发明一种并行模拟的事件模拟器的一个实施例的结构图；

所述模拟器与多个目标模拟器通信连接，包括：

计算执行单元301，用于计算所述模拟器中的并行执行的事件，执行所述并行执行的事件，及产生属于所述目标模拟器的事件；

发送单元302，用于将所述模拟器的时间序列和存储于所述模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据，并发送至所述目标模拟器，使所述目标模拟器计算所述同步数据中并行执行的事件，并执行。

进一步的，所述发送单元302还可以包括：

同步数据单元3021，用于将所述模拟器的时间序列和存储于所述模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据；

发送子单元3022，用于发送所述同步数据至所述目标模拟器。

本发明实施例中每个模拟器将自身时间序列和缓存在自身但目标属于其它模拟器的事件作为一个同步数据发送，通过单次的数据交换，每次同步将节省一次网络发送和接收时间，由于同步过程在整个并行离散事件模拟中发生频率很高，因此在节省发送和接收时间的同时，将大大提高整个并行模拟的并行度。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：读存储(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的同步方法以及模拟器和同步系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法，其特征在于，所述多个模拟器包括当前模拟器和多个目标模拟器，包括：

所述当前模拟器将所述当前模拟器的时间序列和存储于所述当前模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据；

所述当前模拟器发送所述同步数据至所述目标模拟器，使所述目标模拟器计算所述同步数据中并行执行的事件，并执行。

2.根据权利要求1所述的并行模拟的事件同步方法，其特征在于，所述当前模拟器将所述当前模拟器的时间序列和存储于所述当前模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据的步骤之前包括：

所述当前模拟器计算所述当前模拟器中的并行执行的事件；

执行所述并行执行的事件；

产生属于所述目标模拟器的事件。

3.一种应用于多个模拟器并行模拟的事件同步方法，其特征在于，所述多个模拟器包括当前模拟器和多个目标模拟器，包括：

所述当前模拟器接收所述多个目标模拟器发送的同步数据，所述同步数据包括所述目标模拟器的时间序列和当前模拟器的事件；

所述当前模拟器根据当前模拟器的事件和所述目标模拟器的时间序列计算所述接收的同步数据中并行执行的事件，并执行。

4.根据权利要求1所述的并行模拟的事件同步方法，其特征在于，所述计算所述接收的同步数据中并行执行的事件，并执行后还包括：

将当前模拟器时间加上并行执行的事件执行所用时间作为下一个同步点。

5.根据权利要求1所述的并行模拟的事件同步方法，其特征在于，所述当前模拟器接收所述多个目标模拟器的步骤之前包括：

所述当前模拟器计算所述当前模拟器中的并行执行的事件；

执行所述并行执行的事件；

产生属于所述目标模拟器的事件。

6.一种并行模拟的事件模拟器，其特征在于，所述模拟器与多个目标模拟器通信连接，包括：

接收单元，用于接收所述多个目标模拟器发送的同步数据，所述同步数据包括所述目标模拟器的时间序列和所述模拟器的事件；

计算执行单元，用于计算所述同步数据中并行执行的安全事件，并执行。

7.根据权利要求6所述的并行模拟的事件模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括：

同步点计算单元，用于将当前绝对时间加上并行执行的事件执行所用时间作为下一个同步点。

8.根据权利要求6所述的并行模拟的事件模拟器，其特征在于，所述计算执行单元还用于计算所述模拟器中的并行执行的事件，执行所述并行执行的事件，及产生属于所述目标模拟器的事件；

所述接收单元，还用于所述计算执行单元计算完所述模拟器中的并行执行的事件后，接收所述多个目标模拟器发送的同步数据。

9.一种并行模拟的事件模拟器，其特征在于，所述模拟器与多个目标模拟器通信连接，包括：

计算执行单元，用于计算所述模拟器中的并行执行的事件，执行所述并行执行的事件，及产生属于所述目标模拟器的事件；

发送单元，用于将所述模拟器的时间序列和存储于所述模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据，并发送至所述目标模拟器，使所述目标模拟器计算所述同步数据中并行执行的事件，并执行。

10.根据权利要求9所述的并行模拟的事件模拟器，其特征在于，所述发送单元还包括：

同步数据单元，用于将所述模拟器的时间序列和存储于所述模拟器的属于所述目标模拟器的事件打包成一个同步数据；

发送子单元，用于发送所述同步数据至所述目标模拟器。

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