МЕТОД ДИНАМІЧНОГО БАЛАНСУВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ СЕРВЕРІВ У ІНТЕРАКТИВНИХ СИСТЕМАХ

Анотація

Анотація. У статті запропоновано метод динамічного балансування продуктивності серверів в інтерактивних системах, що функціонують в умовах непередбачуваних змін інтенсивності клієнтських звернень. Показано, що традиційні підходи до розподілу навантаження між серверами, орієнтовані на статичні або квазістатичні режими роботи, не забезпечують стабільної якості обслуговування користувачів при високій динамічності трафіка. Запропонований метод базується на принципах теорії автоматичного регулювання та використовує апарат аналітичного синтезу регуляторів для реалізації механізму авторегулювання у реальному часі. У рамках дослідження сформульовано оптимізаційну задачу вирівнювання поточних коефіцієнтів завантаження серверів шляхом мінімізації інтегрального квадратичного функціоналу, який враховує відхилення реальної траєкторії станів системи від оптимальної. Розроблено математичну модель процесу балансування, що представлена у вигляді системи диференціальних рівнянь із відповідними обмеженнями, які гарантують сталість роботи системи під час різких сплесків трафіка. Здійснено синтез регулюючого функціоналу, що поєднує функцію вирівнювання, функцію Ляпунова-Беллмана та механізм керування на основі рівняння Ріккаті. Отримано рівняння настроювання у замкненій формі, яке описує процес динамічного вирівнювання навантаження між серверами. Доведено коректність роботи механізму балансування та показано, що запропонований метод забезпечує рівномірний розподіл навантаження, зменшення ризику перенавантаження окремих серверів, скорочення часу відгуку системи та підвищення ефективності використання обчислювальних ресурсів. Отримані результати можуть бути використані при розробленні адаптивних серверних платформ, хмарних систем оброблення запитів та інтелектуальних керуючих модулів для систем реального часу.