Автореферат (Математическое и программное обеспечение балансировки вычислительных заданий для распределенных вычислительных комплексов на основе прогнозных моделей), страница 4

Всоответствии с основными требованиями, которые были сформулированы дляразрабатываемогоприложения,быловыявлено,чтопроектируемаяпрограммная система должна использовать модульный принцип построенияпрограммных систем, а также быть построенной на основе клиент-сервернойархитектуры.Как было отмечено выше, разрабатываемое приложение должно состоятьиз клиентского и серверного приложения.

Основными задачами клиенсткогоприложения являются сбор статистической информации о текущей нагрузке иходе процесса обработки задания, а также, непосредственно, передача в расчётпоступившего задания. Основная задача серверной части разрабатываемойсистемы состоит в формировании расписания задач и его изменения, взависимостиоттекущейпрогнозированиябудущихситуации.значенийТакженагрузки,сюдавходитоснованнаянасистемаметодеквазилинеаризации, описанном во второй главе данного исследования.Основные реализованные модули системы балансировки вычислительнойнагрузки в РВК и схема их взаимодействия представлены на рисунке 3.Рисунок 3 – Функциональная схема метода балансировки нагрузки сэлементами прогнозирования [5]21Созданное программное обеспечение предполагается использовать вкачествепрограммныхбалансировщиковнагрузкиприреализациираспределённых комплексов, построенных на основе технологии grid.Разработанный программный комплекс зарегистрирован в качествеобъектаинтеллектуальнойсобственностивФедеральнойслужбепоинтеллектуальной собственности – Роспатент.В заключении приведены основные результаты работы.В приложении приведены копии актов внедрения в практическиеразработки предприятий и свидетельство о государственной регистрациипрограммы для ЭВМ вФедеральной службе по интеллектуальнойсобственности – Роспатент.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ, ВЫНОСИМЫЕ НАЗАЩИТУВ процессе выполнения работы получены следующие основные научныерезультаты:1.

Произведён анализ существующих стратегий и методов балансировкивычислительной нагрузки в глобально распределённых вычислительныхкомплексах. Показано, что динамические методы балансировки нагрузки сэлементами прогнозирования, обладают более высоким уровнем адаптивности,по сравнению с динамическими алгоритмами, такими как метод наименьшегоколичества соединений, алгоритм выбора наименее загруженного узла,алгоритм взвешенного наименьшего количества соединений.2.

Разработана кусочно-стационарная модель узловой нагрузки в РВК.Показано, что по характеру процессов, протекающих в узле РВК, динамическаямодель нагрузки при достаточно большом количестве узлов сети и большомколичестве процессов в каждом узле комплекса, загрузка узла может бытьпредставлена нелинейной кусочно-стационарной моделью.223. Разработан метод прогнозирования внутренней нагрузки, на основеметода квазилинеаризации, с начальным вектором состояния, полученным наоснове известных методов, учитывающих фрактальные свойства сетевоготрафика. Показано, что количество выхода реальных нагрузок из расчётногодоверительногоинтерваласоставилопорядка6,4%дляметодаэкспоненциального сглаживания и 3,1% для метода прогнозирования на основеквазилинеаризации, что говорит о более высоком качестве прогнозированияразработанного метода.4.

Разработан алгоритм балансировки внешней загрузки узлов РВК,реализующий прогностическую стратегию балансировки вычислительнойнагрузки, отличительной особенностью которого является использованиеметодаквазилинеаризациидляпостроенияпрогнозавнутреннейвычислительной нагрузки гетерогенных узлов РВК, что позволило уменьшитьдисбаланс вычислительной нагрузки в РВК.Произведено5.компьютерноемоделированиеработыРВКсвозможностью фиксации основных параметров вычислительного комплекса,котороепоказало,чторазработанныйалгоритмлучшереагируетнавозникающую нагрузку и обладает лучшей производительностью (CVсред=0,16), посравнению с алгоритмом на основе метода экспоненциального сжатия(CVсред=0,28).Экспериментальнопоказано,чтоособоевлияниенапроизводительность алгоритмов оказывают такие системные параметры РВК,как тип файловой системы и тип сетевого протокола.6.Разработано,отлаженоивнедренопрограммноеобеспечениекомплекса балансировки нагрузки в РВК, на основе метода прогнозированияузловой вычислительной нагрузки.

На разработанное программное обеспечениеполучено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ№ 2016612772 от 9 марта 2016г в Федеральной службе по интеллектуальнойсобственности – Роспатент.23ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИСтатьи, опубликованные в перечне научных рецензируемыхизданий, рекомендуемых ВАК:1. Алпатов А.Н. Оценка влияния системных параметров распределённоговычислительного комплекса на эффективность работы алгоритмовбалансировки нагрузки. // Кибернетика и программирование. — 2017.

- № 1. С.1-10. DOI: 10.7256/2306-4196.2017.1.22021.2. Алпатов А.Н., Кадиев А.Р., Рощин А.В. Проблемы оптимизациинагрузки в распределенных вычислительных системах. Сборка вмашиностроении, приборостроении. - 2016. - № 3. - С. 30-393. Алпатов А.Н., Михайлов Б.М., Рощин А.В. Методы балансировки иоценки нагрузки узлов распределенной вычислительной системы. Естественныеи технические науки. 2016. № 6 (96).

С. 165-170.4. Алпатов А.Н., Михайлов Б.М., Рощин А.В. Проблемы прогнозированиянагрузки узлов в распределённых вычислительных системах. Естественные итехнические науки. 2016. № 6 (96). С. 171-176.Публикации в других журналах, сборниках статей и научных трудов:5. Цветков В.Я., Алпатов А.Н. Проблемы распределенных систем //Перспективы науки и образования. 2014. №6 (12). С.31-36.6. Алпатов А.Н. Определение перегрузки в распределённыхкомпьютерных системах на основе статистических методов. Современныетенденции развития науки и производства: сборник материаловМеждународной научно-практической конференции (21 - 22 января 2016г).Том I – Кемерово: КузГТУ, 2016 – 257-262 с.7.

Алпатов А.Н. О методах прогнозирования сетевой и узловой нагрузки враспределённых компьютерных системах. Интеграция мировых научныхпроцессов как основа общественного прогресса: материалы Международныхнаучно-практических конференций Общества Науки и Творчества за январь2016 года /– Казань, 2016, с.31-39.8. Алпатов А.Н. Развитие распределенных технологий и систем //Перспективы науки и образования.

2015. №2 (14). С.60-66.Авторские свидетельства и патенты:9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2016612772 от 9 марта 2016г.24.