10.14489/vkit.2015.12.pp.023-028

DOI: 10.14489/vkit.2015.12.pp.023-028

Богатырев В. А., Паршутина С. А.
МОДЕЛИ МНОГОПУТЕВОЙ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ ПРИ РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЗАПРОСОВ ЧЕРЕЗ СЕТЬ
(c.023-028)

Аннотация. Предложены модели отказоустойчивой распределенной компьютерной системы с адаптивным распределением запросов через сеть при многопутевой маршрутизации с последовательным и резервированным опросом готовности серверов к обслуживанию запросов распределения. Показана область целесообразного применения многопутевого распределения при разной интенсивности потока запросов в сети. Определено рекомендуемое число одновременно задействованных маршрутов в случае резервированного опроса серверов. Результаты исследования можно использовать для снижения среднего времени распределения запросов через сеть путем адаптивного изменения кратности резервирования маршрутов в зависимости от интенсивности потока.

Ключевые слова: надежность; кластер; запрос; резервирование; маршрутизация; системы массового обслуживания.

Bogatyrev V. A., Parshutina S. A.
MULTIPATH FAULT-TOLERANT ROUTING MODELS FOR DISTRIBUTING QUERIES THROUGH THE NETWORK
(pp.023-028)

Abstract. In this paper, we propose models for fault-tolerant distributed computer systems with adaptive distribution of queries though across the network. One model rests upon multipath routing with queries being sent to the servers consecutively, one at a time, which we call serial server polling. Another model does with duplicate queries being sent to the group of servers (parallel server polling). It is assumed that a server might be unavailable due to its faults, temporary shutdown, and the state of its being overloaded by the queries coming from the network. A query is regarded to be delivered if at least one server is available and the sender of the query is notified that the query is waiting to be processed. Failure to receive the delivery confirmation within the specified time is considered as server unavailability. Sent to unavailable servers, undelivered queries underlie the flow of repeated requests, or those that are to be sent to other servers, time and again, until the suc-cess is achieved. Sending failed queries to servers time after time results in the increased network load, which rises as well when polling several servers simultaneously by duplicate multipath routing. Servers are supposed to be accessed in a Round-Robin fashion. Each route is a single-channel non-preemptive M/M/1 queuing system with the infinite queue. Average residence time of queries is chosen as the criterion of efficiency of the systems in question. It is found that it is more preferable to distribute queries though the network by polling servers serially in case of high server availability and by polling multiple servers at a time if server availability is low. It is shown which model turns out to be the best under what conditions, considering different intensity of the flow of queries. The preferred number of concurrent routes in case of parallel server polling is determined. The results of the research can be used for reducing average residence time of requests by changing the number of duplicate routes adaptively, depending on the intensity of the flow of incoming queries.

Keywords: Reliability; Cluster; Query; Redundancy; Routing; Queuing systems.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. А. Богатырев, С. А. Паршутина (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

V. A. Bogatyrev, S. A. Parshutina (Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Лемешко А. В., Вавенко Т. В. Усовершенствование потоковой модели многопутевой маршрутизации на основе балансировки нагрузки [Электронный ресурс] // Проблеми телекомунікацій. 2012. № 1(6). С. 12 – 29. URL: http://pt.journal.kh.ua/2012/1/1/121_ lemeshko_multipath.pdf. (дата обращения: 30.09.2015).
2. Шувалов В. П., Вараксина И. Ю. Классификация методов многопутевой маршрутизации // T-Comm – Телекоммуникации и Транспорт. 2014. № 1. С. 29 – 32.
3. Кулаков Ю. А., Деревянчук А. О. Безопасная передача информации на основе многопутевой маршрутизации // Вісник НТУУ «КПI» Iнформатика, управління та обчислювальна техніка. 2009. № 50. С. 123 – 127.
4. Гатчин Ю. А., Жаринов И. О., Коробейников А. Г. Математические модели оценки инфраструктуры системы защиты информации на предприятии // Научно-технический вестник ИТМО. 2012. № 2(78). С. 92 – 95.
5. Богатырев В. А. Методы отображения и балансировки нагрузки в распределенных вычислительных системах // Информационные технологии. 1999. № 8. С. 2 – 5.
6. Bogatyrev V. A., Bogatyrev A. V. Functional Reliability of a Real-Time Redundant Computational Process in Cluster Architecture Systems // Automatic Control and Computer Sciences. 2015. V. 49, № 1. Р. 46 – 56.
7. Богатырев В. А. Комбинаторно-вероятностная оценка надежности и отказоустойчивости кластерных систем // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006. № 6. С. 21 – 26.
8. Богатырев В. А. Оптимальное резервирование системы разнородных серверов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2007. № 12. С. 30 – 36.
9. Богатырев А. В., Богатырев В. А., Богатырев С. В. Перераспределение запросов между вычислительными кластерами при их деградации // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2014. Т. 57, № 9. С. 54 – 58.
10. Богатырев В. А., Богатырев А. В., Богатырев С. В. Оптимизация перераспределения нагрузки в кластерах при изменяющейся активности источников запросов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2014. Т. 57, № 4. С. 41 – 45.
11. Богатырев В. А., Богатырев А. В., Богатырев С. В. Оценка надежности выполнения кластерами запросов реального времени // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2014. Т. 57, № 4. С. 46 – 48.
12. Богатырев В. А., Богатырев С. В., Богатырев А. В. Оптимизация кластера с ограниченной доступностью кластерных групп // Научно-технический вестник ИТМО. 2011. № 1. С. 63 – 67.
13. Богатырев В. А., Богатырев С. В. Оптимизация структуры многоуровневой резервированной компьютерной системы при многовариантности потока запросов // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2010. № 2. С. 33 – 41.
14. Богатырев В. А. Надежность вариантов размещения функциональных ресурсов в однородных вычислительных сетях // Электронное моделирование. 1997. № 3. С. 21 – 29.
15. Алиев Т. И. Основы моделирования дискретных систем: учеб. пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. 363 с.

Eng

1. Lemeshko A. V., Vavenko T. V. (2012). Improving flow model of the multipath routing based on the load balancing. Problemi telekomunіkatsіi, 6(1), pp. 12 – 29. Available at: http://pt.journal.kh.ua/2012/1/1/121_ lemeshko_multipath.pdf. (Accessed: 30.09.2015).
2. Shuvalov V. P., Varaksina I. Iu. (2014). Classification of the methods of multipath routing. T-Comm – Telekommunikatsii i Transport, (1), pp. 29-32.
3. Kulakov Iu. A., Derevianchuk A. O. (2009). Secure transmission of information based on multipath routing. Vіsnik NTUU «KPI» Informatika, upravlіnnia ta obchisliuval'na tekhnіka, 50, pp. 123-127.
4. Gatchin Iu. A., Zharinov I. O., Korobeinikov A. G. (2012). Mathematical models for evaluation of infrastructure systems for information security at the enterprise. Nauchno-tekhnicheskii vestnik ITMO. 78(2), pp. 92-95.
5. Bogatyrev V. A. (1999). Methods of mapping and load balancing in distributed computing systems. Informatsionnye tekhnologii, (8), pp. 2-5.
6. Bogatyrev V. A., Bogatyrev A. V. (2015). Functional reliability of a real-time redundant computational process in cluster architecture systems. Automatic Control and Computer Sciences, 49(1), pp. 46-56. doi: 10.3103/S0146411615010022
7. Bogatyrev V. A. (2006). Combinatorial and probabilistic assessment of the reliability and resiliency of cluster systems. Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diagnostika, (6), pp. 21-26.
8. Bogatyrev V. A. (2007). Optimal system backup of heterogeneous servers. Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diagnostika, (12), pp. 30-36.
9. Bogatyrev A. V., Bogatyrev V. A., Bogatyrev S. V. (2014). Redistribution requests between computer clusters in case of degradation. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Priborostroenie, 57(9), pp. 54-58.
10. Bogatyrev V. A., Bogatyrev A. V., Bogatyrev S. V. (2014). Optimization of load redistribution in clusters when the activity of query sources changes. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Priborostroenie, 57(4), pp. 41-45.
11. Bogatyrev V. A., Bogatyrev A. V., Bogatyrev S. V. (2014). Evaluation of reliability of clusters performing query real time. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Priborostroenie, 57(4), pp. 46-48.
12. Bogatyrev V. A., Bogatyrev A. V., Bogatyrev S. V. (2011). Optimization of the cluster with limited availability of cluster groups. Nauchno-tekhnicheskii vestnik ITMO, (1), pp. 63-67.
13. Bogatyrev V. A., Bogatyrev S. V. (2010). Optimization of the structure multilevel redundancy computer system at a inquiries stream. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (2), pp. 33-41.
14. Bogatyrev V. A. (1997). Reliability of options of accommodation of functional resources in homogeneous computer networks. Elektronnoe modelirovanie, (3), pp. 21-29.
15. Aliev T. I. (2009). Basics of design of discrete systems: textbook. St. Petersburg: SPbGU ITMO.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/vkit.2015.12.pp.023-028

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/vkit.2015.12.pp.023-028

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

Please specify the article DOI in the order comments.