priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-10-844-852pribor-46Research ArticleВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫCOMPUTING SYSTEMS AND THEIR ELEMENTSАлгоритмы перераспределения ролей в беспроводных вычислительных кластерахAlgorithm for Redistributing Roles in Wireless Computing ClustersНеструевД. С.NestruevD. S.

Денис Сергеевич Неструев — аспирант; кафедра вычислительной техники

Курск

Denis S. Nestruev — Post-Graduate Student; Department of Computer Engineering

Kursk

nestruev98@mail.ruБорзовД. Б.BorzovD. B.

Дмитрий Борисович Борзов — д-р техн. наук, профессор; кафедра вычислительной техники; доцент

Курск

Dmitriy B. Borzov — Dr. Sci., Professor; Department of Computer Engineering; Associate Professor 

Kursk

borzovdb@mail.ruЮго-Западный государственный университетSouthwest State University2024251120246710844852Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/46

Описана алгоритмическая структура беспроводного вычислительного кластера, основанная на динамическом распределении ролей между его элементами. В результате проведенного анализа выявлено, что динамическое перераспределение ролей в беспроводном вычислительном кластере во время выполнения задач повышает отказоустойчивость. Предложен алгоритм, который может стать основой для разработки беспроводных кластерных моделей с повышенной отказоустойчивостью. Эффективность алгоритма показана на примере сравнительного анализа. Для непосредственного использования алгоритм необходимо доработать и настроить в соответствии с техническими требованиями.

The algorithmic structure of a wireless computing cluster based on the dynamic distribution of roles between its elements is described. As a result of performed analysis, it is revealed that the dynamic redistribution of roles in a wireless computing cluster during task execution increases fault tolerance. An algorithm is proposed that can become the basis for the development of wireless cluster models with increased fault tolerance. The algorithm effectiveness is demonstrated by an example of comparative analysis. For direct use, the algorithm must be modified and configured in accordance with technical requirements.

wireless computing clusterdynamic role allocation algorithmincreased fault toleranceorbital modelalgorithm efficiencyReferencesМуравьев К. А., Алябьев И. О., Синютина Д. С., Шушуев А. И. Алгоритмическое проектирование беспроводных сенсорных сетей // Надежность и качество сложных систем. 2020. № 4(32). С. 79–89. DОI 10.21685/2307-42052020-4-9.Muravyev K.A., Alyabyev I.O., Sinyutina D.S., Shushuev A.I. Reliability and quality of complex systems, 2020, no. 4(32), pp. 79–89, DОI 10.21685/2307-4205-2020-4-9. (in Russ.)Павлов А. Н., Павлов Д. А., Умаров А. Б. Метод оценивания показателей живучести бортовых систем малых космических аппаратов в условиях изменяющихся режимов функционирования и деструктивных воздействий // Труды МАИ. 2021. № 120. С. 92–101.Pavlov A.N., Pavlov D.A., Umarov A.B. Trudy MAI, 2021, no. 120, pp. 92–101. (in Russ.)Алешин Е. Н., Зиновьев С. В., Копкин Е. В., Осипенко С. А., Павлов А. Н., Соколов Б. В. Системный анализ организационно-технических систем космического назначения. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2018. С. 357–363.Aleshin E.N., Zinoviev S.V., Kopkin E.V., Osipenko S.A., Pavlov A.N., Sokolov B.V. Sistemnyy analiz organizatsionnotekhnicheskikh sistem kosmicheskogo naznacheniya (System Analysis of Organizational and Technical Systems for Space Purposes), St. Petersburg, 2018. pp. 357–363. (in Russ.)Татарникова Т. М., Бимбетов Ф., Горина Е. В. Алгоритм роя пчел выбора головных узлов кластеров беспроводной сенсорной сети // Изв. СПбГЭТУ „ЛЭТИ“. 2022. Т. 15, № 3. С. 15–22.Tatarnikova T.M., Bimbetov F., Gorina E.V. Izvestiya SPbSETU “LETI”, 2022, no. 3(15), pp. 15–22. (in Russ.)Борзов Д. Б., Чернышев А. А., Сизов А. С., Соколова Ю. В. Методика и алгоритм построения вычислительной сети на основе беспроводного протокола // Труды МАИ. 2021. № 121. DOI: 10.34759/trd-2021-121-20.Borzov D.B, Chernyshev A.A., Sizov A.S., Sokolov Yu.V. Trudy MAI, 2021, no. 121, DOI: 10.34759/trd-2021-121-20. (in Russ.)Глушков В. Н., Миронов М. Е. Повышение производительности беспроводных кластеров за счет оптимизации ролевого распределения // Вычислительные технологии. 2024. № 6. С. 250–265.Glushkov V.N., Mironov M.E. Computing Technologies, 2024, no. 6, pp. 250–265. (in Russ.)Bogatyrev V. A., Bogatyrev S. V., Bogatyrev A. V. The Probability of Timely Redundant Service in a Two-Level Cluster of a Flow of Requests that is Heterogeneous in Functionality and Allowable Delays // Communications in Computer and Information Science. 2023. Vol. 1748. Р. 122–134.Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. Communications in Computer and Information Science, 2023, vol. 1748, рр. 122–134.Богатырев В. А., Богатырев А. В. Оптимизация резервированного распределения запросов в кластерных системах реального времени // Информационные технологии. 2015. Т. 21, № 7. С. 495–502.Bogatyrev V.A., Bogatyrev A.V. Information Technologies, 2015, no. 7(21), pp. 495–502. (in Russ.)Татарникова Т. М., Бимбетов Ф., Горина Е. В. Алгоритм энергоэффективного взаимодействия узлов беспроводной сенсорной сети // Труды МАИ. 2022. № 131. С. 55–63.Tatarnikova T.M., Bimbetov F., Gorina E.V. Trudy MAI, 2022, no. 131, pp. 55–63. (in Russ.)Галушина Т. Ю., Николаева Е. А., Красавин Д. С., Летнер О. Н. Применение методов машинного обучения для классификации резонансного движения астероидов // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 76. С. 87–100.Galushina T.Yu., Nikolaeva E.A., Krasavin D.S., Letner O.N. Bulletin of Tomsk State University. Mathematics and mechanics, 2022, no. 76, pp. 87–100. (in Russ.)Богатырев В. А., Богатырев С. В., Богатырев А. В. Оценка готовности компьютерной системы к своевременному обслуживанию запросов при его совмещении с информационным восстановлением памяти после отказов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 3(145). С. 608–617.Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. Scientifi and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2023, no. 3(23), pp. 608–617. (in Russ.)Красавин Д. С., Александрова А. Г., Томилова И. В. Применение искусственных нейронных сетей в исследовании динамической структуры околоземного орбитального пространства // Изв. вузов. Физика. 2021. Т. 64, № 10. C. 38–43.Krasavin D.S., Alexandrova A.G., Tomilova I.V. News of universities. Physics, 2021, no. 10(64), pp. 38–43. (in Russ.)Татарникова Т. М. Статистические методы исследования сетевого трафика // Информационно-управляющие системы. 2018. № 5(96). С. 35–43.Tatarnikova T.M. Information and control systems, 2018, no. 5(96), pp. 35–43. (in Russ.)Bogatyrev V. A., Bogatyrev A. V., Bogatyrev S. V. Redundant servicing of a flow of heterogeneous requests critical to the total waiting time during the multi-path passage of a sequence of info-communication nodes // Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics). 2020. Vol. 12563. P. 100–112.Bogatyrev V.A., Bogatyrev A.V., Bogatyrev S.V. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 2020, vol. 12563, рр. 100–112. (in Russ.)Basford P. J., Johnston S. J., Perkins C. S., Garnock-Jones T., Tso F. P., Pezaros D., Mullins R. D., Yoneki E., Singer J., Cox S. J. Performance analysis of single board computer clusters // Future Generation Computer Systems. 2020. Vol. 102. P. 278–291.Basford P.J., Johnston S.J., Perkins C.S., Garnock-Jones T., Tso F.P., Pezaros D., Mullins R.D., Yoneki E., Singer J., Cox S.J. Future Generation Computer Systems, 2020, vol. 102, рр. 278–291.Монтлевич В. М., Попов А. Д. Математическая модель размещения виртуальных машин на физических серверах вычислительных сетей // Вестник Самарского университета. Экономика и управление. 2020. Т. 11, № 2. С. 125–131.Montlevich V.M., Popov A.D. Bulletin of Samara University. Economics and management, 2020, no. 2(11), pp. 125131. (in Russ.)Воробьев А. А., Данг С. Б. Формализация задач оптимизации размещения виртуальных машин и распределения сетевых ресурсов в облачной вычислительной системе // Системы управления и информационные технологии. 2016. № 3. С. 28–32.Vorobyov A.A., Dang S.B. Management systems and information technologies, 2016, no. 3, pp. 28–32. (in Russ.)Пальчевский Е. В., Халиков А. Р. Равномерное распараллеливание сетевой нагрузки по физическим серверам кластера // „Актуальные вопросы современных научных исследований“: Матер. Междунар. науч.-практич. конф. М., 2017. № 1. C. 119–122.Palchevsky E.V., Khalikov A.R. Aktual’nyye voprosy sovremennykh nauchnykh issledovaniy (Uniform Parallelization of Network Load across Physical Cluster servers — Topical Issues of Modern Scientific Research), Materials of the International Scientific and Practical Conference, Moscow, 2017, no. 1, рр. 119–122.

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