基于时间的演员模型仿真

Question

我们有一个单线程应用程序，它使用共享内存模型模拟了数十万个对象之间的交互。显然，它无法在多CPU硬件上进行扩展。

阅读了一些有关基于代理的建模和函数式编程/actor模型的内容后，我考虑使用消息传递范式进行重写。

这个想法非常简单 - 每个对象将作为一个actor，它们的交互将是消息，以便模拟可以并行进行。给定某个时间点上的对象配置 - 可以轻松地计算出其未来的结果。

问题是如何对时间进行建模：
例如，假设X对象的行为取决于A和B，由于演员和消息计算的顺序不保证，可能当要计算X时，A已经向X发送了消息，但是B没有。 如何确保计算正确进行？

希望问题清楚了
提前感谢。

- akiva

Answer 1

你使用消息传递来并行化（离散事件？）模拟的方法是众所周知的，不需要特定的函数式风格（当然，这并不妨碍你像那样实现）。

你所描述的关于事件时间的基本问题也被称为“局部因果约束”（例如，参见this textbook）。基本上，你需要使用一个“同步协议”来确保每个对象（或代理）按正确顺序处理其消息。在并行离散事件仿真领域，这些对象被称为“逻辑进程”，它们通过事件（即时间戳的消息）进行通信。

为这些事件正确实现同步协议是具有挑战性的，而选择正确的协议高度取决于应用程序的特定情况。例如，一个重要的因素是每个事件所需的平均计算量：如果所需的计算量很少，则通信成本支配整个执行时间，将难以扩展模拟。

我建议在从头开始之前，先寻找现有解决方案/库来构建您所需的演员框架。请注意不要删除现有解决方案/库这一重点信息。

- Roland Ewald

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你好，感谢您的回复！

1. 实际上这是一种离散事件模拟。
2. 我之所以更喜欢函数式编程风格，是因为我想要拥有副本和不可变数据结构，以避免数据保护的复杂性，而这在函数式编程范式中更自然地实现。
3. 感谢您推荐给我这本教科书，我一定会看的。您使用确切的术语是一个很好的帮助，因为它可以帮助我在寻找更多信息时优化我的搜索查询。
4. 当然，我正在考虑现有库的检查，目前我正在评估 akka。

- akiva

不客气。您打算使用Scala的Akka吗？如果是这样，您可能需要查看Scalation（https://code.google.com/p/scalation），据我所知，它不支持并行执行，但具有离散事件模拟的不同“世界观”的表示，以及其他一些对您有用的组件。Java框架JAMES II（http://jamesii.org）也提供了许多您需要的组件（例如事件队列），并且具有用于实验规范的Scala接口（http://sessl.org）[免责声明：我是其中之一开发人员]。 - Roland Ewald