TinkerBellSim

使い方

1. iex -S mix で起動します
2. FAServer.start_link(taskseed, engineseed, tasknumlimit) でAlgoServer,Device,Relay,Engineを表すプロセスが起動します（開発時は FAServer.start_link(100, 10000, 100) で起動しています）
   • taskseed: タスク生成時間間隔・タスクの重さflo の乱数シード
   • engineseed: engine flops, R-R Network Delay&BW の乱数シード
   • tasknumlimit: 1タスクセットのタスク数
3. FAServer.start_assigning() でタスク生成を開始します
4. 応答時間・cluster利用コスト・Rela間通信遅延のデータが responsetime.txt, clusterfee.txt, RtRDelay.txt に保存されていき、 各タスクセットの平均が responsetime_average.txt, clusterfee_average.txt, RtRDela_average.txt に出力されます。
5. Giocci_enddevice.ex の handle_cast(:set_algo) で指定された試行の終了後、(RuntimeError) end のメッセージを出力して終了します（エラーメッセージですが正常動作です）。

1タスクセットの割付・処理が終了すると、各種パラメータをリセットし、同じタスクセットの割付が始まります。 各試行で用いる割付アルゴリズムは Giocci_enddevice.ex の36~41行目 handle_cast(:set_algo) で指定できます。

各種パラメータの設定箇所

パラメータ	ファイル	設定箇所
relay間通信遅延	fairly_algorithm_server.ex	28行目付近
計算資源利用コスト定義に用いる変数a,b	fairly_algorithm_server.ex	costmodel (565行目付近)
device, relay, engine の数	fairly_algorithm_server.ex	relayrandomseed (566行目付近)
各試行で用いる割付アルゴリズム	Giocci_enddevice.ex	:set_algo
タスク生成間隔時間・タスクの重さ	Giocci_enddevice.ex	:create_task
応答時間予測値の計算方法・応答時間予測値の計算におけるパラメータr	Giocci_relay_server.ex	:initialize_clusterinfo
engine flops:	Giocci_engine_server.ex	:initialize_engineinfo

各モジュール・関数の大まかな説明

fairly_algorithm_server (module FAServer)

• API関数
  • start_link(taskseed, engineseed, tasknumlimit)
    • AlgoServer,Device,Relay,Engineを表すプロセスを起動する
    • taskseed: タスク生成時間間隔・タスクの重さflo の乱数シード
    • engineseed: engine flops, R-R Network Delay&BW の乱数シード
    • tasknumlimit: 1タスクセットのタスク数
  • start_assigning()
    • タスクの生成・割付・処理を開始する
  • stop_assigning()
    • タスクの生成・割付・処理を終了する
    • 通常は指定された数のタスクを処理して自動終了するため、この関数を使う必要はない。
• 内部関数
  • handle_call :get_relaymap
    • fairly-algorithm serverの状態変数mapを返す
  • handle_call {:append_relayinfo, pid, relayinfo}
    • fairly-algorithm serverの状態変数mapに（key:新規relayのPID, val:新規relayの状態変数）を追加
  • handle_call {:append_relaynetwork_feature_table, relaynetworkseed}
    • relay間通信路の通信遅延（・帯域幅）を乱数生成し、fairly-algorithm serverの状態変数mapに保存
  • handle_cast :initialize_tasknum
    • 生成されたタスク数のカウンターを初期化
  • handle_call {:append_tasknumlimit, tasknumlimit}
    • FAServer起動時の第3引数で与えられた、1タスクセット当たりのタスク数をfairly-algorithm serverの状態変数mapに保存
  • handle_cast {:initialize_creating_task_flag, initial_flag}
    • fairly-algorithm serverでは各Deviceがタスクを生成する状態にあるかどうか（true/false）を、Deviceが接続しているRelay単位で管理している。本関数は、Deviceが存在するrelayに対し、そのタスク生成状態（true/false）をinitial_flagに設定する。
  • handle_call {:assign_algorithm, device_connected_relaypid, task}
    • relayからの問い合わせに応じて、タスクの割付先Clusterを決定する。
  • handle_cast {:relay_finish_handling_task, relaypid}
    • あるrelayに接続する全てのDeviceでタスク生成が終了したときに、relayから自動的に呼び出される。そのrelayがタスク生成状態にあるかどうか（true/false）を示すfairly-algorithm server内の情報をfalseに設定する。その後、:wait_for_tasklistsを呼び出す。
  • handle_cast :wait_for_tasklists
    • 全てのClusterで処理待ちタスクがなくなるまで待機する。その後:initialize_parametersを呼び出す。
  • handle_cast :initialize_parameters
    • 各種変数の初期化処理を行い、次のタスクセットのシミュレーションを開始する。
  • handle_cast {:update_relaymap, relaypid, new_relayinfo}
    • 各Cluster単位の計算資源情報をfairly-algorithm server上の状態変数へ更新する。ここでは処理の簡単化のため、relayの状態変数をまるごとコピーしているが、本来Cluster単位の情報だけでよい。

giocci_enddevice (module EndDevice)

• API関数
  • start_link(deviceinfo)
    • FAServer.start_link()内で自動的に呼ばれるため、通常この関数を使う必要はない。
• 内部関数
  • handle_cast :taskflag_true
    • Deviceのタスク生成状態をtrueにする。
  • handle_cast :taskflag_false
    • Deviceのタスク生成状態をfalseにする。
  • handle_cast {:set_randomseed, seed}
    • Device内の処理に用いるランダムシードを設定する。
  • handle_cast {:set_algo, algonum}
    • n回目のシミュレーションでどの資源配分手法を用いるかを設定する。
  • handle_cast :create_task
    • タスクを生成する。

giocci_relay_server (module GRServer)

• API関数
  • start_link(randomseed, costmodel)
    • FAServer.start_link()内で自動的に呼ばれるため、通常この関数を使う必要はない。
• 内部関数
  • handle_call {:append_engineinfo, pid, engineinfo}
    • relayの状態変数に、新規engineの情報を追加する。
  • handle_call {:append_deviceinfo, pid, deviceinfo}
    • relayの状態変数に、新規deviceの情報を追加する。
  • handle_cast :initialize_clusterinfo
    • cluster単位の計算資源情報clusterinfoを初期化する。
  • handle_call :update_clusterinfo
    • cluster単位の計算資源情報clusterinfoを更新する。
  • handle_cast {:send_task_response_time_in_cluster, processed_task, task_response_time_in_cluster}
    • cluster内処理時間の実測値・発生した計算資源利用コストをファイルへ記録する。
    • その後、cluster内処理時間の実測値を用いて、cluster内処理時間の予測値を更新する。
  • handle_cast {:record_responsetime, processed_task}
    • 応答時間を測定し、記録する。
  • handle_call :get_relayinfo
    • relayの状態変数を返す。
  • handle_cast :start_assigning
    • 各Deviceのtaskflagを変更し、タスクを生成する状態にする。 handle_cast :stop_assigning
    • 各Deviceのtaskflagを変更し、タスクを生成しない状態にする。
  • handle_call {:assign_request, task}
    • Deviceからタスクのオフロード依頼を受け、割付先Clusterを資源配分サーバに問い合わせる。
  • handle_cast {:assign_task_in_cluster, task, rtr_delay}
    • 自分のClusterに割り付けられてきたタスクについて、その割付先Engineを決定し、割り付ける。
  • handle_cast {:update_engine_taskque_in_enginemap, task, assigned_engine_pid}
    • relayが持っている、Engine上のタスクキュー情報を更新する。
  • handle_cast {:update_enginemap, enginepid, new_engineinfo}
    • engineの状態変数を受け取り、relayの状態変数内に記録する。
  • handle_cast {:device_finish_creating_task, devicepid}
    • Deviceから、そのDeviceがタスクを生成しない状態になった（taskflagがfalseになった）という通知を受け、relayの状態変数内の情報を更新する。自Relayに接続する全てのDeviceでタスクを生成しない状態になったとき、:relay_finish_handling_taskを呼び出す。
  • handle_call :initialize_clusterinfo_and_taskseed
    • clusterinfoやランダムシード値を初期化し、次のシミュレーションで同じタスクセットを再現できるようにする。

giocci_engine_server (GEServer)

• API関数
  • start_link(engineinfo)
    • FAServer.start_link()内で自動的に呼ばれるため、通常この関数を使う必要はない。
• 内部関数
  • handle_call :get_engineinfo
    • engineの状態変数を返す。
  • handle_call :initialize_engineinfo
    • engineの状態変数を初期化する。
  • handle_cast :update_engineinfo
    • engineの計算資源情報をRelayへ送信する。ここでは簡単のため、engineの状態変数を丸ごと渡している。
  • handle_cast {:assign_task_to_engine, task, rtr_delay}
    • Relayからタスクを引き受け、engineのタスクキューへ格納する。
  • handle_cast :process_a_task
    • タスクを処理する。タスクキューが空でない場合、再帰的に実行される。

発表実績・論文情報

1. 佐々木 大祐，柏崎 礼生，大崎 充博，西内 一馬，中川 郁夫，菊地 俊介，菊池 豊，細合 晋太郎，高瀬 英希：5G通信網向け資源透過型プラットフォームにおけるMECサーバ間の資源配分手法，情報処理学会研究報告 インターネットと運用技術（IOT），Vol. 2023-IOT-60, No. 3, pp. 1-8 (2023). (IPSJ電子図書館)

Installation

If available in Hex, the package can be installed by adding tinker_bell_sim to your list of dependencies in mix.exs:

def deps do
  [
    {:tinker_bell_sim, "~> 0.1.0"}
  ]
end

Documentation can be generated with ExDoc and published on HexDocs. Once published, the docs can be found at https://hexdocs.pm/tinker_bell_sim.