11、基于P-Grade的网格服务交通模拟与化学应用开发

基于P-Grade的网格服务交通模拟与化学应用开发

1. 交通模拟与GEMLCA架构

1.1 背景与MadCity介绍

计算模拟在研究物理过程中变得越来越重要，因为在某些情况下，它是研究和解释物理过程的唯一途径。这些模拟可能需要非常大的计算能力，因此需要使用集群或网格将计算分布在多台计算机上。

MadCity是一个基于离散时间的交通模拟器，由威斯敏斯特大学并行计算中心的研究团队开发，并使用P-Grade开发环境创建了其并行版本。然而，像许多其他遗留代码程序一样，MadCity是为在计算机集群上运行而设计的，没有提供将其发布为网格服务所需的接口。

1.2 MadCity的组成与并行化

MadCity由图形可视化器（GRV）和模拟器（SIM）工具组成。GRV帮助设计道路网络文件，SIM使用该网络文件对车辆的移动进行建模。模拟完成后，SIM会创建一个跟踪文件，该文件会加载到GRV上以显示车辆的移动。

模拟器的计算性能取决于多个参数，如车辆数量、路口数量、车道切割点和道路数量。为了满足大型道路网络的实时要求，MadCity的SIM使用P-Grade进行了并行化。在P-Grade图形环境中，使用一个父节点和四个子节点进行并行模拟。父进程将网络文件和分区标识符发送给每个子进程，每个节点执行特定的道路分区，以提供模拟局部性并实现模拟器的高效并行化。

1.3 并行设计与模板

交通模拟器可以使用不可扩展或可扩展的设计进行并行化。使用不可扩展的设计时，每次添加更多节点（或进程）时，用户都必须修改应用程序代码。而使用P-Grade模板可以在不修改应用程序代码的情况下设置节点（或进程）的数量，