Введение к работе
Актуальность темы
Толерантная распределенная вычислительная система (ТРВС) играет главную роль в решении многих задач в таких областях, как сеть рабочих станций (выбор процессора для выполнения программы, единая файловая система), роботизированный завод (роботы связаны с разными компьютерами, но действуют как внешние устройства единого компьютера), банк с множеством филиалов, система резервирования авиабилетов. ТРВС - совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым компьютером.
Производительность вычислительной системы может определяться по отношению к различным уровням функционирования, в частности, при выполнении команд, программ, задач и заданий. В данной работе, имея в виду ТРВС, производительность соотносится к уровню выполнения задач. Выполнение задачи возможно при наступлении двух обстоятельств: 1) готовности задачи к выполнению при возникновении для нее определенного события, например, связанного с получением входных данных, и 2) наличии свободного ресурса, например, вычислительного модуля (ВМ). Влияние готовности задачи к выполнению может быть учтено при иcпользовании модели функционирования ТРВС как системы с динамическим изменением числа задач [1]. В этом случае каждая выполненная процессором задача приводит в состояние готовности некоторое число задач из максимально подлежащих выполнению. Наличие свободного ресурса, несомненно, зависит от распределения задач по ВМ, где они должны выполняться.
В реальных ТРВС времена выполнения задач могут значительно отличаться так, что задание их посредством экспоненциальной функции распределения с один и тем же параметром становится не правомочным. Кроме того, вероятности инициации того или другого числа задач после выполнения одной или другой задачи так же могут значительно отличаться, что требует использования отличающихся векторов вероятности инициации задач после выполнения разных задач.
Таким образом, при более адекватном моделировании реальных РВС требуется использовать модели задач разного типа, когда тип задачи определяется своим параметром экспоненциальной функции распределения и своим вектором вероятности инициации задач после выполнения этой задачи.
В данной работе будут разработаны модели ТРВС с двухтипными функциональными задачами.
Цель диссертационной работы
Целью диссертационной работы является оценка эффективности ТРВС при выполнении двухтипных задач.
Поставленная цель определяет следующие основные задачи диссертационной работы:
-
Определение функционирования ТРВС при выполнении двухтипных задач.
-
Разработка интегрированной модели производительности гомокопийной толерантной распределенной вычислительной системы (ГоТРВС) при выполнении двухтипных задач для стационарного режима функционирования.
-
Разработка интегрированной модели производительности ГоТРВС при выполнении двухтипных задач для переходного режима функционирования.
-
Разработка модели производительности гетерокопийной толерантной распределенной вычислительной системы (ГеТРВС) при выполнении двухтипных задач для стационарного режима функционирования.
-
Разработка модели производительности ГеТРВС при выполнении двухтипных задач для переходного режима функционирования.
-
Проведение имитационного моделирования ТРВС на основе системы моделирования GPSS для оценки предлагаемых решений.
Методы исследования
Для решения сформулированных задач использовались методы теории графов, теории систем массового обслуживания и имитационного моделирования. Математические модели представлены в виде компьютерных программ на языке программирования MatLab и математических расчетов в Exсel. Имитационные модели построены на основе системы моделирования GPSS.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Интегрированная модель производительности ГоТРВС при выполнении двухтипных задач для стационарного режима функционирования.
-
Интегрированная модель производительности ГоТРВС при выполнении двухтипных задач для переходного режима функционирования.
-
Модель производительности ГеТРВС при выполнении двухтипных задач для стационарного режима функционирования.
-
Модель производительности ГеТРВС при выполнении двухтипных задач для переходного режима функционирования.
Научная новизна
Научная новизна работы состоит в разработке оценки эффективности толерантной распределенной вычислительной системы при выполнении двухтипных задач. В ходе выполнения диссертационных исследований получены следующие новые научные результаты:
-
Разработана интегрированная модель производительности ГоТРВС при выполнении двухтипных задач для стационарного режима функционирования.
-
Разработана интегрированная модель производительности ГоТРВС при выполнении двухтипных задач для переходного режима функционирования.
-
Разработана модель производительности ГеТРВС при выполнении двухтипных задач для стационарного режима функционирования.
-
Разработана модель производительности ГеТРВС при выполнении двухтипных задач для переходного режима функционирования.
Достоверность полученных в диссертационой работе результатов подтверждается:
Корретностью использования адекаватного математического аппратата;
Апробацией материалов диссертации;
Совпадением результатов аналитических и имитационных моделей.
Практическая значимость
-
Определена эффективность толерантной распределенной вычислительной системы в зависимости от параметров выполняемых двухтипных задач.
Реализация результатов работы
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Вычислительные машины, системы и сети» Московского авиационного института (государственного технического университета) при изучении дисциплины «Моделирование ЭВМ и систем».
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались автором и обсуждались: на XVII международном научно-техническом семинаре (Алушта, 2008г.), на всероссийской конференции молодых ученых и студентов «Информационные технологии в авиационной и космической технике» (Москва, 2008г.).
Публикации
Основные материалы диссертационной работы опубликованы в 3 печатных работах.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 73 наименований и приложения (включающего - частей). Работа изложена на 120 страницах, содержит 31 таблиц и 23 рисунка.
