Методы и модели решения задачи оптимального размещения информационных ресурсов по узлам распределённой системы обработки информации и их программная реализация

Андрей Николаевич Скоба

doi:10.17213/0136-3360-2019-3-92-101

Авторы

Андрей Николаевич Скоба Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2019-3-92-101

Ключевые слова:

распределённая система, локальная вычислительная сеть, распределённая база данных, система массового обслуживания, сеть массового обслуживания, концептуальная модель, пространство состояний, матрица переходных вероятностей, интенсивности обслуживания, стационарные вероятности, среднее время реакции системы, уравнение глобального баланса, декомпозиционная аппроксимация, метод анализа средних значений

Аннотация

Обобщены теоретические и практические результаты проведённых исследований по разработке математических моделей функционирования распределённых систем обработки информации (СОИ) с использование аппарата сетей массового обслуживания (СеМО), а также решения задачи оптимального распределения информационных ресурсов (фрагментов распределённой БД) по узлам СОИ по критерию минимума среднего времени реакции системы на запросы пользователей. С использованием точных и приближённых методов анализа СеМО разработаны модели функционирования распределённых СОИ на базе файл-серверной, двухуровневой клиент-серверной и трёхуровневой клиент-серверной архитектур, позволяющие расчитывать их интегральные характеристики и учитывающие их архитектуру, тип процессов , порождаемых запросами пользователей, различные режимы передачи и обработки информации, а также применение блокировок на уровне всей БД для обеспечения их целостности. Разработан оригинальный эвристический алгоритм решения задачи оптимального размещения БД по узлам распределённой СОИ по критерию минимума среднего времени реакции системы на запросы пользователей. Полученные модели функционирования распределённых СОИ и алгоритм оптимизации программно реализованы на языке C#, платформе NetFramework 4.6.1, с использованием среды разработки Microsoft Visual Studio 2017 Community. Приведённые результаты численных экспериментов показали достаточную эффективность разработанных моделей функционирования распределённых СОИ и алгоритма оптимизации.

Биография автора

Андрей Николаевич Скоба, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

канд. техн. наук, доцент кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии» Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова.

Библиографические ссылки

Цегелик Г.Г. Системы распределённых баз данных. Львов: СВИТ, 1990. 167 с.

Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз даных информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1989. 351 с.

Кузнецов Н.А., Кульба В.В., Косяченко С.А. Методы анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 880 с.

Ahmad I., Karlapalem K., Kwook Y.K. Evolutionari Algorithms for Allocating Data in Distributed Database Systems // Distributed and Parallel Databases. 2002. Vol. 11. № 1. P. 5 - 32.

Скоба А.Н., Состина Е.В. Математическая модель оптимального размещения распределённой базы данных по узлам ЛВС на базе файл-серверной архитектуры // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2. URL: ivdon.ru/ru/ magazine/archive/n2y2015/2881 (дата обращения 05.03.2019)

Скоба А.Н., Состина Е.В. Математическая модель оптимального размещения распределённой базы данных по узлам ЛВС на базе двухуровневой клиент - серверной архитектуры // Инженерный вестник Дона.2015. № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2882 (дата обращения 05.03.2019)

Cкоба А.Н., Айеш Ахмед Нафеа Айеш. Математическая модель функционирования распределённой информационной системы на базе трёхуровневой клиент-серверной архитектуры без учёта влияния блокировок // Инженерный вестник Дона. 2018. № 1. URL: ivdon.ru/ru/ magazine/archive/n1y2018/4658 (дата обращения 05.03.2019)

Зуев В.А., Панфилов А.Н., Скоба А.Н. Методика статистического анализа характеристик входных потоков запросов в системах обработки информации // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2. URL: ivdon.ru/ru/ magazine/archive/n2y2015/2900 (дата обращения 05.03.2019)

Жожикашвили В.А., Вишневский В.М. Сети массового обслуживания.Теория и применение к сетям ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988. 192 с.

Скоба А.Н., Логанчук М.Л. Математическая модель функционирования распределённой информационной системы на базе архитектуры «файл-сервер» с учётом влияния блокировок // Инженерный вестник Дона. 2015. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3276 (дата обращения 05.03.2019)

Скоба А.Н., Панфилов А.Н. Модель оптимального размещения информационных ресурсов по узлам распределённой информационной системы предприятия на базе двухуровневой архитектуры «клиент-сервер» с учётом влияния блокировок. // Изв. вузов. Электромеханика. 2017. Т. 60. № 2. С. 77 - 84.

Скоба А.Н., Михайлов В.К., Айеш Ахмед Нафеа Айеш. Модель оптимального размещения информационных ресурсов по узлам распределённой системы обработки информации предприятия на базе трёхуровневой архитектуры «клиент-сервер» с учётом влияния блокировок // Изв. вузов. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 3. С. 68 - 75.

Buzen J.P. Computational Algorithms for Closed Queueing Networks with Exponential Servers. Commun. ACM. 1983. Vol. 16. № 9. pp. 527 - 531.

СкобаА.Н., МихайловВ.К., АйешАхмедНафеаАйеш. Аналитико-численное моделирование работы распределённых информационных систем с само-подобным входным трафиком // Инженерный вестник Дона.2019. № 2.URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2019/5713(дата обращения 05.03.2019)

Математическая модель оценки реактивности распределенной системы с использованием метода декомпозиционной аппроксимации / А.Н. Скоба, В.К. Михайлов, С.А. Назаров, Н.С. Скорик // Инженерный вестник Дона. 2018. № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5291 (дата обращения 05.03.2019)

Скоба А.Н., Айеш Ахмед Нафеа Айеш, Михайлов В.К. Эвристический алгоритм решения задачи размещения информационных ресурсов // Инженерный вестник Дона. 2018. № 1. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n1y2018/4774 (дата обращения 05.03.2019)

Михайлов В.К., Скоба А.Н., Айеш Ахмед Нафеа Айеш. Программный комплекс для решения задач оптимального размещения информационных ресурсов и моделирования влияния основных интегральных показателей на реактивность распределённых систем обработки информации // Изв. вузов. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 6. C. 102 - 109.

Модели оптимального размещения информа-ционных ресурсов по узлам распределённой системы обработки информации предприятия с использованием метода декомпозиционной аппроксимации / А.Н. Скоба, В.К. Михайлов, С.А. Назаров, Н.С. Скорик // Изв. вузов. Электромеханика. 2019. Т. 62. № 2. С. 119 - 124.