Управление формированием информационных потоков в вычислительной системе

Анализ возможности управления планировщиком задач операционной системы (ОС) с целью влияния на результирующий информационный поток. Использование механизмов приоритетного управления задачами базовой ОС. Применение приоритетных векторов управления.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 28.05.2017
Размер файла 600,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление формированием информационных потоков в вычислительной системе

А.В. Сироткин

Развитие автоматизированных информационных систем в настоящее время имеет тенденцию к централизации источников информации и построению вокруг них широковещательной инфраструктуры передачи данных, включающей полнофункциональные рабочие места пользователей. Подобная архитектура была долгое время характерна для файл-серверных систем, но она не потеряла свою актуальность и для клиент-серверных систем, и систем на основе распределенных приложений. В общем можно отметить, что для предприятия, использующего автоматизацию процессов управления, характерно разнообразие информационных служб, поддерживаемых централизованным источником, в качестве которого выступает выделенная вычислительная система (ВС), имеющая ограниченное (как правило один или в лучшем случае два) число сетевых интерфейсов, к которым подключена вся инфраструктура предприятия.

Подобная архитектура позволяет рассматривать вычислительную систему в роли обслуживающего прибора (ОП) системы массового обслуживания (СМО) информационного взаимодействия для участвующих субъектов. Помимо этого, поддерживаемая большинством операционных систем (ОС), используемых в качестве ядра вычислительной системы, концепция вытесняющей многозадачности на основе различных дисциплин обслуживания превращает саму ВС в СМО, в роли обслуживающего прибора которой выступает планировщик задач и потоков ОС. В общем, учитывая сложную последовательную архитектуру ОС, объединяющую вычислительную подсистему, память, подсистему ввода-вывода и пр., можно рассматривать весь комплекс ВС как последовательность СМО, предполагая, что результирующий информационный поток, формируемый системой при всем многообразии информационных служб, будет иметь случайный порядок расположения и размеров составляющих информационных фрагментов. Проведенные эксперименты, опубликованные, например в [1], позволили не только подтвердить это предположение, но и визуализировать параметрическое описание информационных потоков в результирующем композитном потоке, формируемом вычислительной системой (см. рис.1).

Рис. 1. Диаграмма композитного потока Ethernet на основе параметра корости передачи кадра

На рисунке 1 с достаточной очевидностью наблюдается случайный характер последовательности включения фрагментов информационных потоков 1, 2 и 3 в композитный результирующий поток, зарегистрированный на выходном интерфейсе вычислительной системы.

Стохастический характер формирования сетевого потока, обусловленный описанными выше причинами, на деле представляет известную проблему для проектировщика АСУ, стремящегося достичь максимальной скорости обслуживания для информационных взаимодействий, имеющих наибольшую важность для прикладной системы. Одним из естественных способов преодоления этой проблемы будет разработка методов и механизмов управления формированием результирующего композитного потока на выходе ВС. Учитывая последовательную архитектуру СМО в вычислительной системе, влияющую на характер результирующего потока, можно в качестве основного ОП выделить планировщик задач ОС, использующий установленную дисциплину диспетчеризации. В задачу исследователя будет входить анализ возможности управления планировщиком с целью влияния на результирующий поток и получения аналитических зависимостей, описывающих это влияние и методы управления планированием.

Операционная система может рассматриваться как приоритетная СМО, допускающая использование приоритета процесса или задачи ОС в качестве инструмента влияния на результирующий информационный поток. С этой точки зрения приобретает большое значение оценка вариативности параметра приоритета процесса, значение которого будет определять диапазон изменения значения функции управления , где p - приоритет процесса. У разных ОС он имеет разное значение; анализ наиболее доступных и распространенных систем определил ОС Unix FreeBSD как оптимальную систему, имеющую высокую вариативность значения пользовательского диапазона приоритетов , при одновременной доступности механизмов управления (например, с использованием системной утилиты nice). Задача разработки механизмов управления была разбита на две подзадачи:

1. установление аналитических зависимостей задержки от параметров протекающих процессов (задач ОС) на основе используемой карусельной дисциплины диспетчеризации;

2. установление зависимостей параметров формирования результирующего композитного потока от параметров управления.

Каждая из этих задач была решена эмпирическим путем на основе формализации параметров протекающих процессов и формируемых потоков. В общем виде задержка обслуживания, определяемая как время формирования информации, была представлена в виде функции , где - время обслуживания, p - приоритет обслуживающего процесса, p' - вектор приоритетов конкурентных процессов, k - количество конкурентных процессов, n - количество простых итераций формирования.

Для установления аналитических зависимостей от указанных параметров была проведена серия экспериментов, в ходе которых были выполнены серии измерений для следующих параметров:

1. , т.е. в качестве базового вариативного параметра было выбрано количество итераций формирования. При проведении эксперимента использовался один конкурентный процесс с фиксированным приоритетом. Анализировалось влияние количества итераций на время выполнения с различными приоритетами базового процесса при наличии одного конкурирующего.

2. , т.е. в качестве вариативного параметра было выбрано количество конкурентных процессов. При проведении эксперимента использовались несколько конкурирующих процессов с фиксированными равными приоритетами. Анализировалось влияние количества конкурирующих процессов на время выполнения базового.

3. , т.е. одновременно производилось изменение количества и приоритетов конкурентных процессов. При проведении эксперимента использовалось различное количество конкурирующих процессов с разными приоритетами. Анализировалось влияние количества и приоритетов конкурирующих процессов на время выполнения базового.

Для реализации базового процесса была создана программа, моделирующая формирование информации путем циклических вычислений. Изменение регулирующих приоритетов базового и конкурентных процессов производилось с помощью системной утилиты nice. Диаграммы, иллюстрирующие серии измерений приведены на рис.2-4 соответственно.

Рис. 2. Сводная диаграмма измерений влияния приоритета на задержку

Рис. 3. Сводная диаграмма влияния приоритета и количества конкурирующих процессов на задержку

Рис. 4. Сводная диаграмма влияния приоритета, количества и приоритетов конкурирующих процессов на задержку

После проведения всех экспериментов и обработки результатов методами корреляционно-регрессионного анализа были получены следующие аналитические зависимости для каждой серии измерений:

1.

.

2.

; .

3.

.

где la и lb - положительные коэффициенты, превышающие единицу.

Обобщенно функция параметра задержки может быть формализована как ; где , т.е. как экспоненциальная функция от приоритета p базового процесса с дополнительным переменным параметром - z, в качестве которого выступают либо количество итераций формирования информации n, либо количество конкурирующих процессов - k, обладающие значениями приоритетов, составляющими вектор p'.

Для установления зависимостей параметров формирования результирующего композитного потока от параметров управления была проведена серия измерений для эксперимента по формированию потоков, в качестве управляющего параметра которых выступал приоритет базового процесса. Для проведения измерений на источнике были запущены три процесса, один из которых был базовым с приоритетом, изменяющимся в диапазоне от - 19 до 20, и два - конкурентными с приоритетами для каждого. Каждый процесс выполнял циклическую итерацию, формирующую на сетевом интерфейсе ВС кадр Ethernet, в совокупности составляющими результирующий композитный поток. Исходящий поток захватывался в сетевой инфраструктуре и обрабатывался разработанными средствами анализа [2], производился контроль параметра концентрации информационного потока как

,

где di - концентрация i-го потока, Wi - объем переданных данных i-го потока, W - общий объем переданных данных, m - количество зарегистрированных за время t кадров Ethernet, wj - объем j-го кадра Ethernet [1].

информационный поток планировщик операционная система

Измерения производились за фиксированное время для каждого из установленных значений приоритетов - p базового процесса. В ходе измерений регистрировались объемы файлов, переданных базовым процессом на удаленную вычислительную систему, выступающую в качестве клиента. Фиксировались объем переданных данных и приоритет pb формирующего процесса. Диаграмма результатов измерений приведена на рис. 4.

Рис. 5. Результирующая диаграмма измерений управления формированием потока за счет приоритета процесса

На диаграмме рис. 5 с высокой очевидностью наблюдается прямая зависимость объема переданных данных регистрируемого потока от приоритета формирующего процесса. На дальнейшем этапе был определен вид функции . Аппроксимация производилась с помощью программы Mathcad. Была подобрана экспоненциальная регрессия вида

.

Вывод. Проведенная серия экспериментов показала, что при решении задач управления формированием информационного потока на выходе вычислительных систем возможно использование механизмов приоритетного управления задачами базовой операционной системы. При решении задач построения управляемых прикладных информационных систем с использованием подобных механизмов следует ориентироваться на разработку многопроцессных объектно-ориентированных служб, позволяющих применение приоритетных векторов управления.

Литература

1. Сироткин А.В. Исследование информационных потоков в инфраструктуре автоматизированных информационных систем. - Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ АПСН, 2006. - 155 с.

2. Сироткин А.В., Звонов Ф.Н., Ржанников Г.А., Сафронов Ю.В. Программа InfoPainter для анализа и визуализации информационных потоков в среде Ethernet. Свидетельство о регистрации ВНТИЦ от 19.08.09, код № 0203027050344, инв. № 50200900936.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Актуальность внедрения автоматизированных информационных систем (АИС) в бюджетный процесс. Осуществление бюджетного планирования и управления с помощью АИС "Финансы" и "Бюджет". Разработка электронного бюджета с целью улучшения информационных потоков.

    реферат [39,2 K], добавлен 04.10.2013

  • Характеристика информационных систем управления предприятием. Виды информационных систем управления предприятием, их применение. Специфика систем управления торговым предприятием класса ERP и применение данной системы в деятельности торговой компании.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 15.09.2012

  • Применение информационных технологий при анализе финансовых потоков организации. Сущность электронного документооборота и его возможности. Принципы работы со служебной корреспонденцией. Информационные технологии управления отношениями с контрагентами.

    методичка [1,1 M], добавлен 17.03.2015

  • Информационные технологии и системы. Связь организаций и информационных систем. Интегрированная система управления промышленными предприятиями. Возможности информационных технологий в бизнесе, их влияние на организацию и роль менеджеров в этом процессе.

    курсовая работа [147,7 K], добавлен 07.05.2012

  • Классификация автоматизированных информационных систем; их использование для систем управления. Характеристика предоставляемых услуг ООО "Континент"; анализ эффективности применения информационных технологий конечного пользователя на предприятии.

    дипломная работа [4,2 M], добавлен 05.12.2011

  • Основные функции и процессы подсистемы управления процессами. Диспетчеризация процессов (потоков). Алгоритмы планирования выполнения потоков. Назначение и разновидности приоритетов в операционных системах. Функции подсистемы управления основной памятью.

    презентация [117,7 K], добавлен 20.12.2013

  • Анализ информационных потоков. Разработка структуры таблиц базы данных. Выбор CASE-средства для проектирования информационной системы и среды программирования. Разработка программных модулей (программного обеспечения). Подготовка справочных баз данных.

    дипломная работа [6,8 M], добавлен 19.11.2013

  • Создание системы управления базой данных для управления массивом информации множеством одновременно работающих пользователей. Изучение и оценка потерь при данном уровне автоматизации. Разработка схемы потоков для выбранного объекта автоматизации.

    отчет по практике [59,7 K], добавлен 05.03.2011

  • Практика управления операционной деятельностью предприятия. Разнообразие показателей эффективности операционной среды информационных технологий (ИТ). Баланс внутренней и внешней эффективности. Изменения потребностей в обслуживающем персонале ИТ.

    контрольная работа [20,7 K], добавлен 04.10.2010

  • Сущность, основные характеристики и компоненты информационных технологий и необходимость их использования в системах управления. Автоматизация уровня исполнительной деятельности персонала. Информационная, коммуникационная и системная модели офиса.

    курсовая работа [56,0 K], добавлен 13.08.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.