priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-8-646-651pribor-197Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКАINFORMATION TECHNOLOGIES AND SYSTEMS, COMPUTER TECHNIQUEОпределение размера кластера и числа реплик высоконагруженных информационных системDetermining the Cluster Size and the Number of Replicas of Highly Loaded Information SystemТатарниковаТ. М.TatarnikovaT. M.

Татьяна Михайловна Татарникова — д-р техн. наук, профессор;  Институт информационных технологий и программирования; директор института

Санкт-Петербург

Tatiana M. Tatarnikova — Dr. Sci., Professor;  Institute of Information Technologies and Programming; Director of the Institute

St. Petersburg

tm-tatarn@yandex.ruАрхипцевЕ. Д.ArkhiptsevE. D.

Евгений Дмитриевич Архипцев — аспирант;  кафедраинформационных систем

Санкт-Петербург

Evgeny D. Arkhiptsev — Post-Graduate Student; Department of Information Systems

St. Petersburg

lokargenia@gmail.comКармановскийН. С.KarmanovskiyN. S.

Николай Сергеевич Кармановский — канд. техн. наук;  факультет безопасности информационных технологий

Санкт-Петербург

Nikalay S. Karmanovskiy — PhD;  Faculty of Secure Information Technologies

St. Petersburg

karmanov50@mail.ruСанкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроенияSt. Petersburg State University of Aerospace InstrumentationСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет „ЛЭТИ“ им. В.И. Ульянова (Ленина)St. Petersburg Electrotechnical UniversityУниверситет ИТМОITMO University202330112024668646651Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/197

Проанализирована задача обеспечения качества обслуживания клиентов высоконагруженных информационных систем. Рассмотрены решения, предназначенные для обеспечения масштабирования таких систем. Предложена процедура определения необходимого числа узлов вычислительного кластера, основанная на теории очередей. Приведены результаты вычислительного эксперимента по выбору размера кластера, пропускная способность которого обеспечивает среднее время выполнения запроса пользователя, значение которого ниже установленного допустимого. Предложена модель определения числа реплик узлов, при котором при заданной интенсивности поступления запросов на обновление можно избежать критического уровня конфликта „запись—запись“.

The problem of ensuring the quality of customer service for highly loaded information systems is discussed. Existing solutions for scaling highly loaded information systems are considered. A procedure for determining the required number of nodes in a computing cluster based on the queuing theory is proposed. Results of a computational experiment on choosing the size of a computational cluster to ensure the average time for a user request executing to be below the established allowable time, are presented. A model for determining the number of replicas is proposed, in which, at a given intensity of incoming update requests, it is possible to avoid the critical level of the write-write conflict.

высоконагруженная информационная системакачество обслуживания клиентамасштабированиерепликацияматематическое моделированиеhigh-load information systemcustomer service qualityscalingreplicationmathematical modelingReferencesТузов А. В. Исследование возможности использования линейной регрессии для предсказания расхода памяти в высоконагруженной информационной системе // Вестн. ЮУрГУ. Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2018. Т. 18, № 3. С. 5—11.Tuzov A.V. Bulletin of The South Ural State University. Series: Computer Technologies, Automatic Control, Radio Electronics, 2018, no. 3(18), pp. 5–11. (in Russ.)Bogatyrev V. A., Derkach A. N., Aleksankov S. M. The model of reliability of dublated real-time computers for cyber-physical systems // Studies in Systems, Decision and Control. 2020. Vol. 260. P. 11—21.Bogatyrev V.A., Derkach A.N., Aleksankov S.M. Studies in Systems, Decision and Control, 2020, vol. 260, рр. 11–21.Амиров С. Н. Особенности разработки высоконагруженных систем // International Journal of Open Information Technologies. 2020. Vol. 8, N 8. Р. 32—47.Аmirov S.N. International Journal of Open Information Technologies, 2020, no. 8(8), pp. 32–47. (in Russ.)Городничев М. Г., Кочупалов А. Е. Исследование методов межпроцессного взаимодействия в информационной системе с горизонтальным взаимодействием // Вестн. Евразийской науки. 2018. Т. 10, № 4. С. 1—32.Gorodnichev M.G., Kochupalov A.E. The Eurasian Scientific Journal, 2018, no. 4(10), pp. 1–32. (in Russ.)Подольный В. П. Архитектура высоконагруженных систем. Системы сбора информации, распределенные системы управления, системы реального времени. М.: ООО „САМ Полиграфист“, 2022. 160 с.Podolny V.P. Arkhitektura vysokonagruzhennykh sistem. Sistemy sbora informatsii, raspredelennyye sistemy upravleniya, sistemy real'nogo vremeni (Architecture of Highly Loaded Systems. Information Collection Systems, Distributed Control Systems, Real-Time Systems), Moscow, 2022, 160 р. (in Russ.)Цвященко Е. В. Анализ согласованности базы данных NoSQL на этапе проектирования информационной системы // Информационные системы и технологии. 2016. № 1. С. 74—83.Cvyashhenko E.V. Information Systems and Technologies, 2016, no. 1, pp. 74–83. (in Russ.)Богатырев В. А., Лисичкин Д. Э. Оптимизация периодичности инициализации контроля на основе дублированных вычислений // Программные продукты и системы. 2019. № 2. С. 214—220.Bogatyrev V.A., Lisichkin D.E. Software & Systems, 2019, no. 2, pp. 214–220. (in Russ.)Sovetov B. Ya., Tatarnikova T. M., Poymanova E. D. Storage scaling management model // Information and Control Systems. 2020. № 5(108). С. 43—49. DOI: 10.31799/1684-8853-2020-5-43-49.Sovetov B.Ya., Tatarnikova T.M., Poymanova E.D. Information and Control Systems, 2020, no. 5(108), pp. 43–49, DOI: 10.31799/1684-8853-2020-5-43-49.Татарникова Т. М., Вольский А. В. Оценка вероятностно-временных характеристик сетевых узлов с дифференциацией трафика // Информационно-управляющие системы. 2018. № 3(94). С. 54—60. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2018.3.54.Tatarnikova T.M., Volskiy A.V. Information and Control Systems, 2018, no. 3(94), pp. 54–60, DOI: 10.15217/issn1684-8853.2018.3.54. (in Russ.)Татарникова Т. М., Елизаров М. А. Процедура разрешения коллизий в RFID-системе // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 2. С. 150—157. DOI: 10.17586/0021-3454-2017-60-2-150-157.Tatarnikova T.M., Elizarov M.A. Journal of Instrument Engineering, 2017, no. 2(60), pp. 150–157, DOI: 10.17586/0021-3454-2017-60-2-150-157. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.