Повышение отказоустойчивости многоэтапных событийных информационных систем массового обслуживания

• Автор: Флорко, Андрей Борисович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР МСС, ПРОГРАММНЫХ АРХИТЕКТУР И МЕХАНИЗМОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

1.1 Информационные системы многоэтапной обработки информации

1.1.1 Требования отказоустойчивости и масштабируемости в современных информационных системах

1.1.2 Отказоустойчивость в системах

1.1.3 Масштабируемость в системах потоковой обработки информации

1.2 Технологические аппаратные тренды в создании масштабируемых информационных систем

1.2.1 Мультиядерные системы

1.2.2 Мультипроцессорные системы

1.2.3 Кластеры

1.3 Обзор систем типичных представителей ИС массового обслуживания

1.3.1 Функциональная структура .
1.3.2 Особенности как процесса управления
1.3.3 Основные требования к диспетчерским системам управления
1.3.4 Области применения систем
1.4 Современные программные архитектуры для построения масштабируемых ИС
1.4.1 Потоковый параллелизм
1.4.2 Фиксированный пул потоков
1.4.3 Недостатки классических решений
1.4.4 Событийная архитектура и адаптивный механизм 9
1.4.5 Проблемы существующих механизмов
ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫХ, МАСШТАБИРУЕМЫХ ИС
2.1 Математическая модель МСС на основе обмена сообщениими
2.2 Схема работы предлагаемого механизма
Алгоритм определения числа системных потоков, назначаемых компоненте
2.4 Алгоритм определения временного интервала приостановки обработки сообщений компонент
ГЛАВА 3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ МСС В СЦЕНАРИЯХ ПИКОВЫХ НАГРУЗОК
3.1 Гипотетический сервер сбора и обработки информации
3.2 Особенности тестирования
3.3 Зависимость времени первого отказа от интенсивности потока заявок
3.4 Зависимость времени первого отказа при изменении вероятностей появления пакетов различных типов
3.5 Зависимость времени первого отказа от длины очередей компонент
3.6 Зависимость времени первого отказа для сервера, формирующего команды измерительному оборудованию
3.7 Детальный анализ поведении ИС с применением различных механизмов распределения ресурсов
ГЛАВА 4. СИСТЕМА I АПРОБАЦИЯ ПРЕДЛОЖЕННОГО МЕХАНИЗМА
4.1 Концептуальная архитектура многоэтапной событийной системы
4.2 Сценарии работы с иерархическим хранилищем данных
4.2.1 Интроспекция
4.2.2 Чтение данных
4.2.3 Обновление данных
4.2.4 Диаграмма классов
4.3 Пример реализации модуля i для контроллера измерительного оборудования
4.3.1 Кристалл2С2
4.3.2 Архитектура драйвера
4.4 Пример реализации проекта с использованием i
4.5 Тестирование проекта на основе i
4.5.1 Сценарий теста
4.5.2 Результаты тестирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. БИБЛИОТЕКА РАЗРАБОТЧИКА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫХ МНОГОЭТАПНЫХ СОБЫТИЙНЫХ СИСТЕМ
Введение


Предложен новый механизм распределения вычислительных ресурсов МСС, ориентированный на увеличение времени наработки системы на отказ в условиях пиковых нагрузок. Впервые разработано специализированное программное обеспечение в виде библиотеки классоз на языке программирования v, которое может быть использовано для создания отказоустойчивых МСС в условиях пиковых нагрузок. Применение разработанного в диссертации механизма позволяет создавать МСС с большим временем наработки на отказ по сравнению с использованием существующих механизмов распределения вычислительных ресурсов, что особенно актуально для систем. На основе разработанного в диссертации механизма создана и зарегистрирована в Роспатенте библиотека классов, которая представляет самостоятельный практический интерес с точки зрения использования при конструировании МСС потоковой обработки информации, поскольку позволяет создавать устойчивые к пиковым нагрузкам МСС. Основные результаты диссертации были представлены в виде докладов на XII и XIII конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов г. Дубна , , IX и X конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ г. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ, получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Роспатенте. Построенная с использованием разработанного автором в диссертационной работе механизма отказоустойчивая масштабируемая ИС массовой обработки информации внедрена в Лаборатории Сетевых Технологий г. Дубна. Диссертация основана на теоретических, методических и проектных исследованиях и разработках, выполненных автором. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 2 статьи в журнале из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий из перечня ВАК Министерства образования и науки РФ. Также получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ в Роспатенте. В работах, выполненных в соавторстве, соискатель внс определяющий вклад в разработку представленного в диссертации механизма распределения вычислительных ресурсов МСС потоковой обработки информации для повышения отказоустойчивости в условиях пиковых нагрузок. Автором также были разработаны все алгоритмы и программы, представленные в диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения и содержит рисунка, 1 таблицу. Общий объм работы 6 страниц. Основное содержание работы изложено на 1 страницах текста. Список литературы содержит 0 наименований. Математическая модель МСС позволяет описывать поведение информационной системы, исполняемой на одной рабочей станции с общими для всех компонентов вычислительными ресурсами и основанной на обмене сообщениями. МСС в сценариях пиковых нагрузок. Специализированное программное обеспечение в виде библиотеки классов для создания отказоустойчивых МСС обработки информации на основе авторской модели и авторского механизма распределения вычислительных ресурсов позволяет разрабатывать МСС с большим, по сравнению с существующими механизмами, временем наработки на отказ. Глава 1. В главе приводится обзор типовых многоэтапных систем массового обслуживания, различных программных архитектур, применяемых для их построения. Рассматриваются различные существующие механизмы распределения вычислительных ресурсов. Самый широкий спектр современных информационных систем использует программную архитектуру, предполагающую поэтапную обработку поступающих в систему запросов. В ответ на поступивший запрос например получение сообщения по сети, ввод данных пользователем или появление в системе периодического события таймера система должна выполнить определнные работы для обработки запроса. В общем случае обработка выполняегся в несколько этапов рис. Например математические вычисления с использованием данных запроса, операции вводавывода, обращение к системе управления базами данных СУБД и т. К примеру, УЕВсервер в ответ на запрос статической НТМ1, страницы последовательно разбирает адрес страницы, выполняет поиск страницы в кэше оперативной памяти, затем если необходимо обращается к жсткому диску, читает данные, подготавливает ответный пакет и отправляет его клиенту.