Введение к работе
Актуальность темы.
Создание высокопроизводительных персональных компьютеров, кластеров и модульных серверов Blade вместе с увеличением пропускной способности телекоммуникаций и развитием технологий распределенной обработки данных позволило перейти от централизованных вычислений к распределенным. Такой переход дает возможность повысить отказоустойчивость распределенной системы, а также точность и оперативность вычислений путем рационального использования таких ресурсов, как коммуникационное оборудование, процессоры и память. Однако некоторые из задач являются распределенными вследствие того, что исходная информация локализована в различных источниках, и эту информацию в отдельных случаях нельзя собрать в одном месте без искажений и потерь из-за нехватки пропускной способности каналов.
В силу территориальной протяженности РФ и сложившейся на сегодня материально-технической базы, а также отсутствия средств на ее модернизацию использование специально выделенных трактов (телефонных линий) может служить для объединения ограниченного числа территориально-разнесенных вычислительных средств. Эти тракты по своей физической природе, как правило, обладают малой пропускной способностью и недостаточной стабильностью, поэтому организация распределенных вычислений, их синхронизация осложняется подвижной динамикой состояний каналов, т.к. такие параметры, как пропускная способность и количество ошибок в них обычно меняются непредсказуемым образом. При этом каждое вычислительное средство распределенной системы должно восприниматься как единый вычислительный ресурс и по возможности удовлетворять следующим требованиям: высокая готовность и быстродействие, масштабирование, общий доступ к ресурсам и удобство обслуживания. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют вычислительные системы кластерного типа.
Таким образом, при создании программного обеспечения в рамках управления информационными потоками вычислительных процессов территориально-распределенных вычислительных систем кластерного типа с пространственно-временной локализацией информации возникает проблема их синхронизации в условиях нехватки пропускной способности и отказов как трактов, так и аппаратных
ЮС. НАЦИОНАЛЬНАЯ і БИБЛИОТЕКА |
средств.
Цель работы - повышение эффективности управления информационными потоками в распределенных вычислительных системах кластерного типа в условиях пространственно временной локализации информации при недостатке ресурсов выделенных каналов.
Задачи:
разработка алгоритма управления информационными потоками вычислительных процессов для ограниченного числа распределенных однородных вычислительных систем кластерного типа в условиях малой пропускной способности и стабильности;
модификация метода управления выделенным дуплексным трактом передачи данных, основанного на применении методик кумулятивного и селективного повтора, для работы в условиях искажений передаваемых сообщений;
разработка алгоритма сжатия информации с использованием арифметического или интервального кодера для сообщений, размер которых не превосходит 3-4 Кб;
разработка комплекса программ для управления информационными потоками в распределенных однородных вычислительных системах кластерного типа, объединенных выделенными каналами малой пропускной способности и стабильности.
Научная новизна:
установлено, что использование модифицированного метода управления выделенным дуплексным трактом, адаптирующегося к качеству связи, для работы в условиях искажений передаваемых сообщений позволяет выполнять передачу даже при 80-90% сбойных пакетов;
предложена новая математическая модель для определения полного времени доставки пакета при установлении соединения методом трехэтапного квитирования и на ее основе разработан алгоритм расчета начального значения полного времени доставки пакета в условиях возможных повторов и искажений сообщений;
разработана модель источника данных и многокритериальная функция для оптимизации ее параметров, послужившая основой для создания алгоритма сжатия сообщений, размер которых не превосходит 3-4 Кб.
Практическая значимость работы:
разработан алгоритм определения начального значения полного времени доставки пакетов в транспортных протоколах при установлении соединения, который позволяет динамически определить это значение с относительной ошибкой не более чем 25-30%;
разработан и внедрен комплекс программ управления информационными потоками в распределенных вычислительных системах кластерного типа, объединенных выделенными каналами малой пропускной способности, повышающий скорость передачи данных и надежность системы.
Апробация. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались на международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (Москва, 2005), научно-технической конференции ФГУП «РНИИ КП» (Москва, 2003), научно-технических семинарах Института системного анализа РАН и «МАТИ» - Российского государственного технологического университета им. К.Э.Циолковского. Разработанный комплекс программ внедрен на предприятии ФГУП «РКИИ КП».
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы, двух актов внедрения и приложений. Объем диссертации 174 страницы, 45 рисунков и 15 таблиц. Список литературы включает 108 наименований.