ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗЕРВИРОВАННОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАПРОСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОБСЛУЖИВАНИЯ

Предмет исследования. Анализируется  эффективность резервированного выполнения запросов с учетом ненадежности вычислений в компьютерных системах, представляемых многоканальными системами массового обслуживания с общей очередью. Цель работы – исследование возможности повышения эффективности обслуживания при резервированном выполнении копий запросов в разных приборах многоканальной системы в условиях ненадежности вычислений. При резервированном обслуживании запроса требуется безошибочность его выполнения хотя бы в одном из приборов. Метод. Для анализа эффективности резервированного обслуживания запросов рассмотрена оценка среднего времени пребывания в системе с применением и без применения резервированных запросов при представлении системы простейшей моделью массового обслуживания типа М/М/n.Представленная оценка среднего времени пребывания при резервированном выполнении запросов является верхней, так как не учитывает возможность его снижения в результате вероятностного разброса времени выполнения запросов разными приборами. Комплексная эффективность резервированного обслуживания запросов определена на основе мультипликативного показателя, учитывающего безошибочность вычислений и средний запас времени относительно предельно допустимой задержки обслуживания. Оценка безошибочности вычислений при резервированном выполнении запросов получена при требовании безошибочного выполнения хотя бы одной копии запроса. Основные результаты. Показано, что резервирование запросов дает выигрыш в эффективности системы при небольшой интенсивности запросов (загрузке). Определена граница целесообразности (эффективности) резервированного обслуживания запросов. Показана возможность повышения эффективности системы при адаптивном изменении кратности резервирования запросов в зависимости от интенсивности потока запросов. Установлено, что выбор дисциплины обслуживания в системах информационного сервиса во многом определяется экономической эффективностью предоставления информационных услуг, которая оценивается прибылью от безошибочного предоставления информационных услуг, получаемой в единицу времени (интенсивность получения прибыли). Показано, что существует область эффективности информационного сервиса при резервированном обслуживании запросов в условиях отказов и ошибок. Определен порог интенсивности потока запросов, ниже которого резервированное обслуживание запросов целесообразно. Практическая значимость. Представленные результаты могут быть использованы при проектировании компьютерных систем, в том числе систем предоставления информационных услуг.

1. Aysan H. Fault-Tolerance Strategies and Probabilistic Guarantees for Real-Time Systems. Vasteras, Sweden, Malardalen University, 2012. 190 p.
2. Kopetz H. Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications. Springer, 2011. 396 p. doi: 10.1007/978-1-4419-8237-7
3. Sorin D. J. Fault Tolerant Computer Architecture. Morgan & Claypool, 2009. 103 p.
4. Koren I., Krishna C.M. Fault Tolerant Systems. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2009. 378 p.
5. Гатчин Ю.А., Жаринов И.О., Коробейников А.Г. Математические модели оценки инфраструктуры системы защиты информации на предприятии // Научно-технический вестник информационных тех-нологий, механики и оптики. 2012. № 2 (78). С. 92–95.
6. Воробьёв А.И., Колбанёв М.О., Татарникова Т.М. Оценка вероятностно-временных характеристик процесса предоставления информационно-справочных услуг // Изв. вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 9. С. 15–18.
7. Щеглов А.Ю., Щеглов К.А. Возможности методов резервирования для повышения уровня интегриро-ванной информационно-эксплуатационной безопасности современных информационных систем // Информационные технологии. 2015. Т. 21. №7. С. 521–527.
8. Богатырев В.А., Богатырев А.В. Оптимизация резервированного распределения запросов в кластер-ных системах реального времен // Информационные технологии. 2015. Т. 21. №7. С. 495–502.
9. Bogatyrev V.A., Bogatyrev A.V. Functional reliability of a real-time redundant computational process in cluster architecture systems // Automatic Control and Computer Sciences. 2015. V. 49. N 1. P. 46–56. doi: 10.3103/S0146411615010022
10. Богатырев В.А., Богатырев А.В., Богатырев С.В. Оценка надежности выполнения кластерами запро-сов реального времени // Изв. вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 4. С. 46–48.
11. Богатырев В.А. Надежность вариантов размещения функциональных ресурсов в однородных вычис-лительных сетях // Электронное моделирование. 1997. № 3. С. 21–29.
12. Bogatyrev V.A. An interval signal method of dynamic interrupt handling with load balancing // Automatic Control and Computer Sciences. 2000. V. 34. N 6. P. 51–57.
13. Богатырев В.А., Богатырев А.В., Богатырев С.В. Перераспределение запросов между вычислитель-ными кластерами при их деградации // Изв. вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 9. С. 54–58.
14. Богатырев В.А., Богатырев С.В., Богатырев А.В. Оптимизация кластера с ограниченной доступностью кластерных групп // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2011. № 1 (71). С. 63–67.
15. Богатырев В.А. Метод оценки надежности вычислительных систем при функциональной неоднород-ности компьютерных узлов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006. № 12. С. 20–22.
16. Богатырев В.А. Надежность многоуровневой дублированной отказоустойчивой коммуникационной подсистемы // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2008. № 4. С. 24–32.
17. Богатырев В.А. Оценка надежности и оптимальное резервирование кластерных компьютерных систем // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006. № 10. С. 18–21.
18. Дудин А.Н., Сунь Б. Многолинейная ненадежная система с управляемым широковещательным об-служиванием // Автоматика и телемеханика. 2009. Т. 70. № 12. C. 147–160.
19. Lee M.H., Dudin A.N., Klimenok V.I. The SM/V/N queueing system with broadcasting service // Mathemat-ical Problem in Engineering. 2006. V. 2006. Art. 98171. doi: 10.1155/MPE/2006/98171
20. Алиев Т.И. Основы моделирования дискретных систем. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. 363 с.
21. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1979. 432 с.
22. Aliev T.I., Rebezova M.I., Russ A.A. Statistical methods for monitoring travel agencies // Automatic Control and Computer Sciences. 2015. V. 49. N 6. P. 321–327. doi: 10.3103/S0146411615060024
23. Черкесов Г.Н. Живучесть и отказобезопасность ответственных технических систем // Проектирование и технология электронных средств. 2015. №1. С. 15–24.
24. Шубинский И.Б. Функциональная надежность информационных систем: методы анализа. М.: Журнал «Надежность», 2012. 295 с.
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License