Un approccio model-driven per lo sviluppo di simulazioni distribuite in ambito Systems Engineering

La simulazione si occupa di definire il modello di un sistema in fase di progettazione, definendo una serie di eventi che ne specificano il comportamento. L’esecuzione di questo modello può evidenziare eventuali problematiche che possono presentarsi in un contesto esecutivo reale.
I modelli di simulazione si basano su modelli matematici che catturano il comportamento dei componenti di sistema durante l’esecuzione.
Per simulare l’esecuzione di sistema in determinati ambienti può essere necessarie determinate capacità di calcolo che possono cambiare a seconda del tipo di simulazione.
Le principali tipologie sono: locale, parallela e distribuita.
La simulazione locale riguarda una sola macchina in cui troviamo tutte le risorse a disposizione della simulazione.
La simulazione parallela riguarda un insieme di processori su cui viene eseguita una simulazione che condividono un’area di memoria e la comunicazione produce una bassa latenza.
La simulazione distribuita definisce una serie di simulazioni eseguite su più macchine, interconnesse da una rete (es. LAN,WAN) che presenta un‘alta latenza dovuta al tipo di comunicazione.
Caratteristiche principali di quest’ultima sono la scalabilità e il riuso. La prima riguarda la rete di interconnessione dei nodi partecipanti alla simulazione che possono trovare a grande distanza l’uno dall’altro, perciò è necessario mantenere un certo livello delle prestazioni al variare della distanza.
Il riuso definisce il concetto di poter interconnettere più simulazioni preesistenti o aggiungerle a quelle che stiamo implementando. Il concetto in questione è tipico dei principali paradigmi software utilizzati oggigiorno.
Altro aspetto caratterizzante una simulazione distribuita riguarda la trasparenza della comunicazione garantita dall’utilizzo di tecnologie middleware che liberano il progettista dai relativi compiti implementativi.
La distribuzione delle risorse comporta problematiche riguardanti la gestione del tempo e delle informazioni distribuite tra più entità (nodi) della nostra simulazione. Inoltre a volte è necessario distribuire il carico tra i partecipanti per non determinare problematiche come la presenza di colli di bottiglia (bottleneck).
In generale la simulazione distribuita nasce in campo militare e scientifico poiché le risorse di calcolo necessarie per l’esecuzione non erano alla portata di tutti, ma con l’evolversi della tecnologia di rete e di Internet è stato possibile applicarla in altri contesti. Ad esempio il cloud computing fornisce la possibilità di affittare risorse di calcolo (CPU, memoria, ecc.) per un determinato intervallo temporale.
In un contesto di analisi generale della simulazione la tipologia applicabile ad ogni caso varia a seconda delle specifiche e rende possibile un adattamento della simulazione in base all’evolversi dell’esecuzione, cioè una simulazione adattativa rispetto alle risorse disponibili in determinato istante esecutivo.
Nell’ambito della simulazione distribuita è stato definito un framework concettuale che racchiude tutti gli aspetti di una simulazione indipendentemente dal contesto applicativo, definito come HLA(High Level Architecture).