Рассматривается проблема управления облачной специализированной вычислительной системой, выполняющей разнородные ресурсоемкие задачи, способы выполнения которых можно представить как произвольный перебор большого числа вариантов. Проанализированы процессы распараллеливания заданий по данным в условиях неопределенности. Для решения проблем планирования поступающих входных потоков задач используется метод имитационного моделирования с помощью программного пакета SimEvent/Simulink/MatLab. Рассматривается функционирование системы и особенно серверов, представимых как автоматы конечных состояний. Особенность предложенной модели заключается в возможности прерывания работы сервера при появлении внешнего сигнала. Использование разработанной модели сервера позволяет повысить производительность системы за счет экономии времени выполнения задач каждым сервером и более эффективного распределения задач между серверами всей системы.Ключевые слова: облачные вычисления, параллельные алгоритмы, автомат конечных состояний, имитационное моделирование, SimEvent, Simulink Введение. На современном этапе развития вычислительной техники часто возникают ситуации, связанные с решением разнородных ресурсоемких в вычислительном отношении задач [1-6]. К таким задачам относятся обработка больших массивов в картографии, поиск хешей заданной сложности, работа в информационных системах, основанных на параллельном поиске информации в различных источниках и др. Эти задачи можно объединить в класс задач, в которых решение можно искать параллельно во многих потоках, при этом каждый поток будет независим от остальных по данным [7, 8]. На основании этого такие задачи, как правило, решаются на множестве вычислительных облачных устройств, работающих параллельно [9][10][11], за счет чего получение решения ускоряется пропорционально количеству устройств (п), на которых обрабатывается данная задача.При имитационном моделировании, например, систем массового обслуживания [12-14] часто возникает необходимость прерывания обслуживания текущей задачи (заявки), что особенно характерно при выполнении некоторой задачи параллельно на нескольких устройствах. Если на одном из них уже получено решение задачи, то на остальных дальнейшее ее выполнение приводит к снижению эффективности всей системы.

https://orcid.org/0000-0003-4121-1894 АннотацияРассмотрена имитационная модель вычислительной системы, построенная в среде Simulink (SimEvent). В соответствии с теорией массового обслуживания система классифицируется как G/G/n/∞. При этом в системе присутствует множество входных потоков, их очередь бесконечна, применяются две обратные связи, отражающие ситуацию повторной обработки в случае отказа или отсутствия решения при первой попытке обработки. Архитектура системы ориентирована на параллельную обработку определенного класса задач, при этом сами задачи независимы по данным. Модель исследована при равномерно распределенных и экспоненциальных входных потоках. Исследована ситуация непрерывных потоков нескольких типов задач, для которых варьируются приоритеты и число фрагментов разбиения. Число фрагментов обуславливает степень параллелизма при выполнении задачи. Показан способ автоматического определения оптимального количества фрагментов задачи для гарантии ее выполнения в директивный срок. Предложено использование механизмов спорадического управления количеством фрагментов задач, поступающих в непрерывном потоке, и управления приоритетами каждого из фрагментов задач. Данный механизм позволит существенно ускорить прохождение задач в директивный срок выполнения. Снижена нагрузка на вычислительную систему и повышена эффективность ее работы. Применение предложенных алгоритмов существенно упростит механизмы планирования в вычислительной системе, что позволит исключить использование планировщика. Ключевые слова имитационное моделирование, облачные и распределенные системы, планирование, эффективность выполнения, директивный срок выполнения, спорадическое управление Ссылка для цитирования: Голосов П.Е., Гостев И.М. Имитационная модель облачных вычислений со спорадическим механизмом управления параллельным решением задач // Научно-технический вестник информационных технологий,

No abstract

The control solutions for modern production with a large number of processes performed simultaneously require equal or more computing power than, for example, calculating hashes for bitcoin. Hereinafter the reference is made to the problem of maximizing the production of the quantity of some mechanical units, which include several types of details required to assemble the unit in a certain quantity. The details are assumed to be manufactured and delivered to the assembly shop in a certain set. It is required to ensure the production of details on a specified number of machines for the assembly of maximum units for a fixed time. Any detail is expected to be produced on any machine. The same details can be produced in parallel. The optimization parameters will be provided by number of details of the required nomenclature, as produced with limited machine support used for the time-constraint production of these details. The production of a unit results from the available details of required nomenclature and its assembly from such details. We consider the production simulation model focused on maximizing the output of assemblies and increasing the efficiency of the use of available equipment. To solve the problem, we use the sporadic control mechanism for the number of manufactured details.

Currently, the use of distributed (cloud) resources is becoming more and more widespread. Despite the high reliability of equipment used in call centers, failures do occur. And if long-term storage systems have high reliability due to multiple duplication, then the failure of the server on which the task is performed in specialized computing systems (SCS) can correspond to the failure of the entire system. In order to eliminate it, a simulation model of a specialized computing system built in the Simulink (SimEvent) environment, classified in the queuing theory as G/G/n/, is investigated. It is characterized by many input streams with an infinite queue, has two feedbacks, reflecting reprocessing situations in case of a server failure or no solution at the first service attempt. The system architecture is focused on the parallel execution of a certain class of tasks, divided into data-independent sub-tasks. The main criterion for the functioning of such a system is the completion of all received tasks in a time not exceeding the deadline for their implementation. The purpose of the work, the results of which are presented in the article, is to study the reliability of the functioning of such a system for various values of the probability of server failure. Since the performance and efficiency of such a system has already been studied in previous works, the main direction of research will be focused on the impact of server failures on overall productivity and efficiency under various laws of input flows.