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11第十一章分布建模与仿真

11第十一章分布建模与仿真

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11第十一章分布建模与仿真

第十一章分布建模及仿真

§11.1分布式系统

11.1.1分布式系统的基本概念

1、分布式系统的定义

分布式系统通过远程处理把地理、功能或任务等分布的属性组织在一起。

分布式系统被定义为处理工作分布在地理位置不同的、独立的计算机所组成的系统。可以定义为：它可把不同的合作实体管理成一个单一的实体，是通过网络和用户界面利用服务器将服务传送到最终用户的应用。

2、分布式系统的特点

1)分布性

2)蠕动性

就分布系统本身而言，有其不确定性，即系统并非固定不变。在此，系统存在某种程度的流动性、模糊性、异步性，各要素之间通过相互作用、相互通信达到协调工作。

3)自组织

分布系统能适应环境的变化进行自组织，按一种规律或秩序来达到某一目的。

4)集中及分布共享

对于一般的分布系统而言，它往往表现在集中及完全分布系统之间，即在分布系统中某些要素接受不同的、独立的信息，进行不同的动作，而另外一些要素可能在一个或多个不同的统一的命令体系控制下进行动作。

11.1.2

1、分布式应用系统的技术层次

企业系统

应用

分布式计算平台

--操作系统支持

--数据库支持

--远程呼叫

--网络服务

--硬件

图11.1分布式计算层次

2、分布式系统的实现

一个运行良好的分布式系统需要人机交互、软件工程、网络、算法设计等方面的工作，同时还要对支持的任务和组织有很好的理解。

命名系统是分布式应用系统的一个重要基础

负载平衡是获得高效率执行的关键。负载平衡中第一个要解决的问题是转移处理的经常性成本是否低于将工作量分布化所获得的利益。

§11.2分布式仿真技术

11.2.1

对一个仿真系统进行有效的分解是分布式离散时间仿真系统实现的关键，仿真系统的分解有五种基本的方法，对于系统的并发性、并行性以及同步性，每一种方法有它自己的优点和缺点。

并行编译

这种方法是利用并行编译器在连续仿真中找出代码的执行次序，这连续仿真可在多处理器中进行处理。

2、分布试验

在初级的连续仿真中，只是将强大的多处理器作简单的应用，仅将仿真独立地复制到N个处理器中，将得到的结果取平均值。各个处理器间不需要进行协调，除非是为了让它们之间达到均衡。

3、分布式语言

在单独的处理器上执行的基本对象是相互之间依赖很微小的任务。这种方罚要把各种各样仿真任务（例如，随机变量的产生、事件的处理、统计量的收集和图形的处理等等）分配到单独的处理器上执行。

4、分布事件

从全局的事件列表中进行的事件调度可能是分布的，而当前正在处理的事件列表上的事件可能会影响下一个事件，要求协议能保持一致。 全局事件列表由所有的按时间顺序分类的事件组成。“安全“事件是指已经被标识和排序的事件，并且它们的执行并不依赖于那些当前还没有执行的事件。主处理器应当维护和管理全局事件列表，每一个处理器从主处理器的全局事件列表中获取下一个事件并执行。

5、分布模型构件

将仿真模型分解成联系不是很紧密的几个部分，使得将构件加载到处理器上成为可能，这样几个处理可以在同一个处理器上执行。这种方法可以对模型固有的并行性开发，但是要求精确同步。

处理器的同步性通常由信息传递，简单的同步需要如下的基于仿真的信息：

·创建和终止进程；

·发消息给进程；

·等待消息及/或仿真时间流逝。

11.2.2

有两种方法可以控制仿真：时间驱动仿真和事件驱动仿真。从仿真的设计，实现和有效性来看，事件驱动是可取的；但是，相对来说，时间驱动的仿真容易实现一些。

对于时间驱动的仿真，随着逻辑时间的增加，要求系统完成对所有可能发生的事件的检查。这种实现方式需要大量的、紧密联系的程序，这些程序也很难进行验证。更糟的是，需要连续运行的装置进行大量的信息交换来保证全局时钟的一致。由于每个要执行的事件处于安全状态，回滚是不可能的。

事件驱动仿真允许更接近现实世界的建模或抽象提取，现实世界的每个事件表示为仿真中的一个单独事件。但是很难实现对这些事件的调度和处理，其实现的唯一方式是用一个中断程序执行的讯号来驱动，这样会导致系统的整体造价非常昂贵。

1、时间和时钟

把远程工作站的时钟设置成相同的时间，但是由于更新不时同时的，时钟并不会同步。

仿真时间的定义通常采用以下两种方法之一：

计时器响应

事件执行时的逻辑时间

分布式系统的时钟问题是怎样将同一时间传送到所有的工作站。在一个本地网络中，一个时钟程序（例如UNIX中的时钟程序）可能经常用来监测其它的时钟和将本地必要的工作站同步。但是，当有很多的相距很远的工作站时，这种方法就会失效，因为无法预测消息到达所需要的时间。