Show simple item record

dc.contributor.advisorİmre, Kayhan Mustafa
dc.contributor.advisorOğuztüzün, Mehmet Halit Seyfullah
dc.contributor.authorGörür, Bilge Kaan
dc.date.accessioned2019-06-14T10:09:07Z
dc.date.issued2019
dc.date.submitted2019-04-16
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/7511
dc.description.abstractParallel and distributed simulation enables to run simulations that have heavy computational loads within acceptable time periods. One of the most important problems during the execution of parallel and distributed simulation is the synchronization of parallel processes. To make an unreliable synchronization causes simulation results to be unexpected, wrong or inconsistent. Synchronization methods that are used in parallel and distributed simulations are classified into two main groups. The first one is called conservative time management approach and continuously tries to make parallel processes consistent. Therefore, parallel processes should be synchronized after state transitions. Objective of the other approach, namely optimistic time management, is getting rid of latencies originating from too many synchronizations. Therefore, optimistic time management allows to loosen synchronization mechanism. In an optimistic time management approach, parallel processes can advance to a time ahead of other parallel processes by advancing their local time without caring about synchronization. It is possible that some issues originating from loosened synchronization can show up in a further simulation time. A parallel process which has a greater simulation time than others may receive a message with a past timestamp from them and some inconsistencies may appear in the simulation. In this case, the relevant parallel processes have to recover the simulation state by performing a rollback operation that goes back in the simulation and figures out the issues. Both time management approaches have their own pros and cons. However, in the last three decades, a lot of studies in the literature that show optimistic time management can be more scalable and preferable appeared. One of the things that can improve the performance of optimistic approaches is reducing the number of rollbacks without breaching integrity of the model. In this thesis, a generic mechanism that improves performance of optimistic time management approaches by reducing number of rollbacks has been proposed for spatially-parallel agent-based simulations. A framework that uses this mechanism has been developed. In the existing methods, a lot of rollback operations may be performed even if they are not necessary. The objective of the proposed method is detecting these unnecessary rollbacks and avoiding to perform them. For this purpose, much before an inconsistency is observed, the proposed method determines if a rollback operation should be performed or not for the past time-stamped messages that will be received in the future. Because of this feature, the proposed method is called Predetermined Rollbacks. The experiments showed that Predetermined Rollbacks achieved significant speedup against conventional optimistic time management mechanisms. In addition to the main contribution, an agent-based modeling and simulation software has been extended with optimistic time management; a well-known control algorithm that is widely used in computer networks has been employed as a dynamic checkpointing scheduler. It has been shown that the number of rollbacks can be reduced by a method that improves the state saving mechanisms.tr_TR
dc.description.tableofcontentsÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜR v İÇİNDEKİLER vi ÇİZELGELER ix ŞEKİLLER xi SİMGELER VE KISALTMALAR xvi 1. GİRİŞ 1 2. KOŞUT VE DAĞITILMIŞ BENZETİMLERDE ZAMAN YÖNETİM MEKANİZMALARI 6 2.1. Sakıngan Zaman Yönetim Mekanizması 6 2.2. İyimser Zaman Yönetim Mekanizması 7 2.3. Sakıngan ve İyimser Zaman Yönetim Mekanizmalarının Karşılaştırılması 9 3. DENETİM NOKTASI MEKANİZMALARI (CHECKPOINTING) 11 3.1. Eşgüdüm Yöntemine Göre Denetim Noktaları 12 3.2. Benzetim Durumu Kaydetme Yöntemine Göre Denetim Noktaları 13 3.3. Çalışma Sıklığına Göre Denetim Noktaları 13 4. İLGİLİ ÇALIŞMALAR 15 4.1. Zaman Bükülmesi Mekanizmasının İyileştirilmesi Konusunda İlgili Çalışmalar 16 4.2. İyimser Zaman Yönetimi Yaklaşımının ETMB Çalışmalarında Kullanılması 20 4.3. Tez Çalışması Kapsamında Önerilen Yöntemlerin Literatürdeki Çalışmalardan Farkı 21 5. REPAST HPC YAZILIMININ ZAMAN BÜKÜLMESİ ALGORİTMASI İLE GENİŞLETİLMESİ 23 5.1. Etmen Tabanlı Modelleme ve Benzetim Yazılımları 23 5.2. Repast HPC Çalışma İlkeleri 26 5.3. Benzetim Ortamı Mimarisi 27 5.3.1. Dolaylı Olaylar 29 5.3.2. RHPC_TW’de Kullanılan Denetim Noktası Mekanizması 30 5.4. Deney Ortamı 33 5.5. Durum Çalışması 33 5.6. Repast HPC ve RHPC_TW’nin Karşılaştırılması 35 6. ZAMAN BÜKÜLMESİ MEKANİZMASININ İYİLEŞTİRİLMESİ 40 6.1. Durum Farkı Hesaplama Mekanizması 41 6.2. Alt-Durum Kaydetme Mekanizması 43 6.2.1. Alt-Durumların Kaydedilmesi ve Mızıkçı İletilerin İncelenmesi 45 6.2.2. Alt-Durum Kaydetme Mekanizmasının Getirdiği Ek İş Yükü 47 6.2.3. Alt-Durum Kaydetme Mekanizmasının Zaman Bükülmesi Mekanizmasıyla Karşılaştırılması 50 7. ÖNGÖRÜLMÜŞ GERİ SARMA MEKANİZMASI 60 7.1. Öngörülmüş Geri Sarma Mekanizmasının Temel İlkeleri 62 7.2. Öngörülmüş Geri Sarma Mekanizmasının Etkileşim Modeli Kullanılarak İyileştirilmesi 64 7.3. Durum Çalışması 71 7.4. Deney Ortamı 74 7.5. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi 76 7.5.1. Zaman Yönetim Mekanizmalarının Çalışma Tutumları 86 7.5.2. Denetim Noktası Mekanizmalarının Karşılaştırılması 89 7.5.3. Benzetim Durumu Boyutunun Zaman Yönetim Mekanizmalarına Etkisi 94 7.5.4. Ek iş yükü 95 7.6. Öngörülmüş Geri Sarma Mekanizmasının Farklı Tür Modellerde Kullanılmasına Yönelik Öneriler 99 7.6.1. Sosyal Benzetim Modelleri 100 7.6.2. Savunma Uygulamaları ve Oyunlar 101 7.6.3. Moleküler Benzetim Modelleri 101 7.6.4. Hücresel Özdevinir Kullanan Modeller 102 8. SONUÇLAR VE TARTIŞMA 104 KAYNAKLAR 108 EKLER 124 Ek - 1. Tezde Kullanılan Terimlerin Türkçe – İngilizce Karşılıkları 124 Ek - 2. Tezde Sıkça Kullanılan Terimlerin Tanımları 127 Ek - 3. RHPC_TW Yazılımına Ait Sınıf Şeması ve Ayrıntıları 129 Ek - 4. RHPC_PR Yazılımına Ait Sınıf Şeması ve Ayrıntıları 133 Ek - 5. Tezden Türetilmiş Yayınlar 136 Ek - 6. Tezden Türetilmiş Bildiriler 137 Ek - 7. Tez Çalışması Orijinallik Raporu 138 Ek - 8. Özgeçmiş 139tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectKoşut ve dağıtılmış benzetimtr_TR
dc.subjectZaman uyumlamatr_TR
dc.subjectİyimser zaman yönetimitr_TR
dc.subjectEtmen tabanlı modelleme ve benzetimtr_TR
dc.subjectUzamsal-koşut benzetimtr_TR
dc.titleUzamsal Koşut ve Dağıtılmış Benzetimler için İyimser Bir Zaman Yönetim Mekanizmasıtr_TR
dc.title.alternativeAn Optimistic Time Management Mechanism for Spatially Parallel and Distributed Simulationstr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetKoşut ve dağıtılmış işlem teknolojileri, ağır işlem gücü gerektiren benzetimlerin kabul edilebilir sürelerde koşturulmasını sağlar. Benzetimlerin koşut veya dağıtılmış olarak çalıştırılmasındaki en önemli sorunlardan bir tanesi de koşut çalışan işlemler arasında yapılması gereken zaman uyumlamadır. Zaman uyumlamanın sağlıklı bir şekilde yapılmaması benzetim sonuçlarının beklenenden farklı, yanlış veya tutarsız olmasına neden olur. Koşut ve dağıtılmış benzetim sistemlerinde zaman uyumlama yöntemleri iki başlık altında ele alınmaktadır. Bunlardan ilki sakıngan zaman yönetim yaklaşımı olup, bu yaklaşımda koşut işlemlerin sürekli olarak tutarlı bir şekilde ilerlemesi sağlanır. Bunu yapabilmek için de koşut çalışan işlemler durum değişikliklerinden sonra bir zaman uyumlama sürecine girmek durumundadırlar. Bir diğer yaklaşım olan iyimser zaman yönetim yaklaşımı ise sakıngan zaman yönetim yaklaşımındaki zaman uyumlamadan kaynaklı gecikmeleri ortadan kaldırmayı amaçlar. Bunun için de zaman uyumlama mekanizmalarının gevşetilmesini önerir. İyimser zaman yönetim yaklaşımında koşut işlemler, zaman uyumlamayı beklemeden yerel benzetim zamanlarını ilerleterek diğer koşut işlemlerin daha ilerisinde bir zamana gidebilirler. Bu durumda, ilerleyen bir zamanda zaman uyumlamanın gevşekliğinden kaynaklı sorunların ortaya çıkması mümkündür. Diğer koşut işlemlerin ilerisinde bir yerel zamana sahip bir koşut işlem, geçmiş zamanda işlemesi gereken bir iletiyi alabilir ve benzetimde tutarsızlıklar ortaya çıkar. Böyle bir durumda ilgili koşut işlem(ler)in geri sarma sürecine (benzetimin geçmiş bir zamanına geri dönerek ilgili sorunları çözmesi) girmesi söz konusudur. Her iki zaman yönetim yaklaşımının birbirine göre artıları ve eksileri olduğu bilinse de, özellikle son 30 yılda iyimser yaklaşımların daha ölçeklenebilir ve tercih edilebilir olduğunu gösteren bir çok çalışmaya rastlanmaktadır. İyimser yaklaşımların başarımını daha da artırmanın bir yolu, maliyeti çok yüksek olabilen geri sarma süreçlerinin sayısını işlem bütünlüğünü bozmadan azaltabilmektir. Bu tez kapsamında geri sarma işlemlerini azaltarak iyimser yaklaşımların başarımını daha da artırmak için uzamsal-koşut benzetimlere yönelik genel amaçlı bir mekanizma önerilmiş ve bu mekanizmayı kullanan bir uygulama çatısı geliştirilmiştir. Mevcut yöntemlerde geri sarma işlemlerinin tamamen gereksiz olduğu bazı durumlarda bile gerçekleştirilmesi mümkün olabilmektedir. Önerilen mekanizmanın asıl amacı bu gereksiz geri sarma işlemlerinin tespit edilmesi ve bunlardan kaçınılabilmesinin sağlanmasıdır. Benzetimde henüz bir tutarsızlık ortaya çıkmadan önce, ileri tarihte ortaya çıkabilecek geri sarmaların hangi durumlarda gerçekten gerekli olduğu, hangi durumlarda ise kaçınılabilir olduğu önerilen yöntem sayesinde belirlenir. Bu özelliğinden dolayı önerilen yönteme Öngörülmüş Geri Sarma mekanizması adı verilmiştir. Yapılan deneyler Öngörülmüş Geri Sarma mekanizmasının bilinen iyimser yaklaşımlara göre kayda değer hızlanmalar sağladığını göstermiştir. Ayrıca bu ana katkısının yanı sıra tez çalışmaları kapsamında; bir etmen tabanlı modelleme ve benzetim yazılımı iyimser zaman yönetimi yaklaşımıyla genişletilmiş, denetim noktası alma zamanlarını belirleyen dinamik yaklaşımlar için yeni bir yöntem uygulanmış ve geri sarma sayısının durum kaydetme mekanizmalarını iyileştiren bir yöntemle azaltılabileceği de gösterilmiştir.tr_TR
dc.contributor.departmentBilgisayar Mühendisliğitr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR
dc.embargo.lift2019-06-14T10:09:07Z


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record