This thesis proposes a save/restore methodology for DEVS based real-time discrete event simulation. Especially the real-time wargame simulation is my target simulation. The wargame simulator for the real military training requires the real-time scheduling and the interoperability with other simulators. And the wargame simulator is a good target system for understanding the discrete event system simulation.
A real-time system is defined as a system whose correctness depends not only on the logical results of computations, but also on the time at which the results are produced. If a system delivers the correct answer after a certain deadline, it could be regarded as an unsuccessful response. A real-time simulation is defined as a mode of simulation in which the simulation objects show the same timing behavior that the simulation targets do.
By an unexpected errer a simulator comes to a sudden halt. Then all simulation models and other simulation processes stop working. In these cases a fast and identical restoration is required. In the real-time discrete event system simulation, whole system status is saved at specified point for the stable and robust system. In a large and complex system, the save/restore overhead may affect the real-time simulation. And after restoration the simulator has the same status as before crash. So, in this thesis a fast and identical save/restore method is proposed.
The proposed save process is composed of the full save and the partial save. The full save is to save all models repeatedly. And the partial save is to save some models that affected by an event. In the previous save/restore method, only the full save is used. So, the results by events that occur after the full save are not saved. And by re-simulation the simulator restoration is performed. The re-simulation method does not assure the identical restoration between before crash and after restoration because events do not occur in the same time. The partial save is an alternative idea. During one event execution, all modified models are saved. The partial save is executed just before sending a done message to the parent model. The unmodified, added/deleted model information that is kept up since the last full save are also saved. The added/deleted model information exists for supporting the variable structure. This will be used when the restoration is performed.
The proposed restoration process is composed of three steps. First, we initialize the crashed simulator by using the full save information. Second, we complete the simulator restoration by using the partial save information. By using the unmodified, added/deleted model information that is in the last partial save information and kept up since the last full save, we know the information of all models that will be restored. Lastly, by using the modified models information backward, we will restore all models that will be restored. Each model is restored only once by using the most recently modified model information. This backward restoration method is faster than the forward restoration method that restores models repeatedly and reads all partial save information.
For the verification of the proposed save/restore method, we used an airforce wargame simulator. We verified whether the proposed method performs the fast and identical restoration.
본 논문은 DEVS 기반의 실시간 시뮬레이션을 위한 저장/복구 방법론을 제안하는 것이다. 특히 실시간 워게임 시뮬레이션으 본 연구의 대상 시뮬레이션으로 한다. 실제 군사 훈련으 위한 워게임 시뮬레이터는 실시간 시간 진행을 요구하고 있으며, 다른 시뮬레이터와의 연동 시뮬레이션에도 사용된다. 그리고 워게임 시뮬레이터는 이산사건 시스템 시뮬레이션을 이해하는데 좋은 대상이 된다. 실시간 시스템은 그 정확함이 계산의 논리적인 결과 뿐만 아니라 그 결과가 나오기까지의 시간에도 영향을 받는다. 만약 시스템이 계산에 의해 구한 결과가 정확하더라도 걸린 시간이 정해진 최종 기한을 넘어서게 된다면 실패한 응답으로 간주된다. 실시간 시뮬레이션은 시뮬레이션의 객체가 실제 대상과 똑같은 시간적 행동을 보이는 시뮬레이션의 형태이다. 임의의 에러에 의하여 시뮬레이터가 시뮬레이션을 진행하지 못하고 멈추게 된는 경우가 발생한다. 이 경우 모든 시뮬레이션 모델과 다른 시뮬레이션 프로세스들은 그 동작이 멈추게 된다. 이 때 빠르고 정확한 시뮬레이션의 복구가 요구된다. 실시간 이산사건 시스템 시뮬레이션에서 안정적이고 튼트한 시스템을 위하여 전체 시스템 상태를 특정 지점에서 저장하여야 한다. 크고 복잡한 시스템일수록 저장 및 복구의 오버헤드는 실시간 시뮬레이션에 더 많은 영향을 미치게 된다. 시뮬레이션의 복구 후에는 에러가 일어나기 직전의 상태와 동일한 상태가 될 수 있도록 복구하여야 한다. 그래서 본 연구의 목적은 빠르고 정확한 저장/복구 방법을 제안하는 것이다. 제안하는 저장 과정은 Full save와 Partial save로 구성된다. Full save는 모든 모델들을 주기적으로 저장하는 것이고, Partial save는 이벤트에 의하여 변화가 발생한 일부의 모델들을 저장하는 것이다. 이전에 존재하는 저장/복구 방법에서는 Full save 방법만을 사용하였다. 그래서 Full save 이후에 발생한 이벤트의 결과들은 저장되지 않는다. 그래서 기존 방법에서 Full save 이후는 재시뮬레이션을 수행함으로써 복구를 수행한다. 재시뮬레이션을 사용하는 것은 에러 발생 직전과 복구가 완료된 시점에서 시스템의 상태가 일치함을 보장하지 못한다. 이것은 재시뮬레이션에서 발생하는 이벤트가 에러 발생 이전의 이벤트와 동일한 시점에서 발생한다고 볼 수 없기 때문이다. 그래서 재시뮬레이션 방법이 아닌 Partial save를 도입하였다. 하나의 이벤트를 수행하는 동안 그 이벤트에 의하여 변화가 일어난 모든 모델을 저장하는 것이다. 변화가 일어난 모델을 저장을 하는 시점은 이벤트에 의한 처리가 끝나고 부모 모델에게 자신의 다음 스케줄 시간을 알리기 직전이다. Partial save에서는 각 이벤트에 의하여 변화가 일어난 모델 뿐만 아니라 Full save 이후로 단 한번도 변화가 일어나지 않은 모델, 그리고 추가적으로 생성되었거나 삭제가 일어난 모델의 정보를 저장한다. 이것은 Variable structure를 지원할 수 있게 된다. 제안하는 복구 과정은 세 단계로 나눌 수 있다. 첫번째 단계는 마지막으로 저장한 Full save 정보를 이용하여 시뮬레이터를 초기화하는 것이다. 두번째 단계는 마지막으로 저장한 Partial save 정보 중에서 Full save 이후로 단 한번도 변화가 일어나지 않은 모델, 추가적으로 생성되었거나 삭제가 일어난 모델의 정보를 이용하여 복구를 해야하는 모델이 어느 것인지 찾는 것이다. 마지막 단계는 Partial save 정보 중에서 변화가 일어난 모델을 읽어서 모델을 복구하는 것이다. 이 때 Partial save 정보를 뒤에서부터 읽으면서 수행한다. 이것은 가장 최근에 변화된 모델의 상태를 한번만 복구를 하여 정확한 복구가 가능하도록 하기 위함이다. 그리고 이렇게 뒤에서부터 복구를 수행하면 모든 Partial save의 정보를 이용하지 않고서 복구를 완료할 수 있어서 빠르게 복구가 가능하다. 본 연구에서 제안하는 저장/복구 방법의 검증을 위하여 공군 워게임 시뮬레이터를 이용하였다. 제안하는 저장/복구 방법이 복구를 정확하게 수행하도록 하는지, 그리고 기존의 방법에 비하여 얼마나 더 빠른 복구를 수행하는지를 실험을 통하여 검증하였다.
