Индустриальные информационные системы - 2013

г. Новосибирск, 24-28 сентября 2013 г.

Родионов А.С.   Окольнишников В.В.   Рудометов С.В.  

Моделирование системы распределенной обработки данных

Докладчик: Родионов А.С.

В докладе обсуждаются подходы к моделированию проектируемой системы распределённой обработки данных (СРОД) мониторинга окружающей среды и представлена базовая модель СРОД.
СРОД – это многоуровневая распределенная сеть сбора и обработки больших объемов данных. Узлами сети являются автономные достаточно мощные вычислительные ресурсы. Вычислительная сеть представляет собой иерархическую пирамидальную структуру.
На нижнем уровне могут находиться до 70 узлов с суммарным входным потоком данных 15 – 20 Tbit. На каждом узле входящие пакеты данных обрабатываются, если позволяет вычислительная мощность и компетенция узла. Вторичные пакеты обработанных данных передаются на узлы более высокого уровня иерархии. По каналам обратной связи возможна передача команд управления для повторной обработки входных данных.
На узлах системы могут возникать очереди. Задачами системы являются: минимизация времени передачи данных с высоким приоритетом, гарантированная обработка всех пакетов данных, за фиксированное время, например, сутки, оптимизация суммарного объема вычислительных ресурсов, балансировка загрузки узлов одного уровня.
Решение этих задач невозможно без предварительного имитационного моделирования. Специфика моделируемой системы, в частности: большой объем (сотни тысяч) выполняемых процессов, необходимость предоставления разработчикам системы средств визуализации работы модели и средств изменения топологии и характеристик сети и узлов – затрудняет использование для моделирования СРОД традиционных и широко распространённых систем имитационного моделирования. Для решения этих проблем была предложена и опробована разработка специализированной системы моделирования на базе агентно-ориентированной системы имитационного моделирования AGNES и визуально-интерактивной системы имитационного моделирования MTSS.
В базовой модели системы СРОД имеется возможность задания структуры сети, генерации входного потока пакетов данных по заданным распределениям. Моделируется обработка пакетов данных в узлах сети и коммутация пакетов по иерархической структуре сети, определяется загрузка узлов сети.
В Томском политехническом университете была разработана упрощенная аналитическая модель одной из подструктур СРОД. Результаты имитационного моделирования хорошо согласуются с результатами аналитической модели.