LARGE-SCALE PARALLEL GRAPH-BASED SIMULATIONS - MATSim

4 Parallel Queue Model 37
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.1 Message Exchange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.1.2 Domain Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2 Parallel Computing in Transportation Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.3 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.3.1 Handling Domain Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3.2 Handling Message Exchanging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.3.3 Communication Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.4 Theoretical Performance Expectations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.5 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.5.1 Comparison of Different Communication Hardware: Ethernet vs. Myrinet 48
4.5.2 Comparison of Different Communication Software: MPI vs. PVM . . . 50
4.5.3 Comparison of Different Packing Algorithms . . . . . . . . . . . . . . 51
4.5.4 Different Domain Decomposition Algorithms . . . . . . . . . . . . . . 55
4.6 Conclusions and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5 Coupling the Traffic Simulation to Mental Modules 60
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2 Coupling Modules via Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2.1 Description of a Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2.2 Performance Issues of Reading an Events File . . . . . . . . . . . . . . 63
5.2.3 Performance Issues of Plan Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.3 Other Coupling Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.3.1 Module Coupling via Subroutine Calls . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.3.2 Module Coupling via Remote Procedure Calls (e.g. CORBA, Java RMI) 69
5.3.3 Module Coupling via WWW Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.3.4 Module Coupling via Databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.3.5 Module Coupling via Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.4 Conclusions and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6 Events Recorder 74
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.2 The Competing File I/O Performance for Events . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.3 Other Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.4 Benchmarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.5 Test Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.6 Raw vs. XML Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.7 Buffered vs. Immediate Reporting of Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.7.1 Reporting Buffered Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.7.2 Immediately Reported Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.8 Theoretical Expectation for Buffered Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.8.1 Packing Time Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.8.2 Sending and Receiving Time Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.8.3 Unpacking Time Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6.8.4 Writing Time Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.8.5 Performance Prediction for Buffered Events: Putting it together . . . . 84
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