Производящая функция от стационарного распределения длины очереди
Двухуровневое управление потоком заданий в серверной системе
![]() |
Рис. 1 Зависимость интенсивности потока ответов сервераμот числа ожидающих обработки или обрабатываемых в данный момент запросов n при гистерезисном управлении
Для гистерезисного управления работа системы определяется параметрами и
, притом
,,
- интенсивность потока запросов,
и
- интенсивности потока ответов сервера для двух режимов работы.
Отличие от системы с одноуровневым управлением заключается в том, что переход между режимами работы серверной системы происходит, когда количество запросов к серверу, ожидающих обработки либо обрабатываемых в данный момент (длина очереди), достигает значения L2. Обратный переход в режим работы без кеширования происходит, когда длина очереди уменьшается до значения L1.
Пусть ,
, тогда
,
.
Состояния системы определяются числом находящихся в системе запросов (длина очереди) и режимом работы (с кешированием или без кеширования).
Для состояний, соответствующих работе с первым сервером, каждому состоянию с длиной очереди при
, где
поставим в соответствие число
.
Для состояний, соответствующих работе со вторым сервером, каждому состоянию с длиной очереди при
, поставим в соответствие число
.
Далее изображен граф цепи Маркова, который описывает число запросов N(t), находящихся в системе (ожидающих обработки, либо обрабатываемых в данный момент) в момент времени t. Вершинам графа соответствуют стационарные вероятности нахождения процесса N(t) в конкретном состоянии, пронумерованные в соответствии с нумерацией состояний системы, а дугам — интенсивности переходов между состояниями.
![]() |
Рис. 2 Граф, описывающий переходы между состояниями процесса N(t) с различной длиной очереди при использовании гистерезисного управления
Определение показателей качества функционирования серверной системы с двухуровневым управлением потоком заданий
Соотношения для стационарных вероятностей введенных состояний получены по аналогии с одноуровневым управлением.
Стационарная вероятность вычисляется из условия
![]() | (1) |
которое после подстановки выражений для можно свести к следующему виду
![]() | (2) |
Формулы для стационарного распределения числа находящихся в системе запросов (длины очереди) получаются, исходя из соотношений
![]() | (3) |
и имеют следующий вид:
![]() | (4) |
Производящая функция от стационарного распределения длины очереди
![]() | (5) |
где
![]() ![]() | (6) |
Средняя длина очереди, т.е. среднее количество запросов к серверу, находящихся в системе (ожидающих обработки, либо обрабатываемых в данный момент)
![]() | (7) |
Поскольку из всех находящихся в системе запросов в любой момент времени t один и только один запрос находится на обработке, то для любого число ожидающих обработки запросов
связано с количеством всех находящихся в системе запросов
следующим соотношением:
![]() | (8) |
Следовательно, производящая функция стационарного распределения числа запросов, ожидающих обработки связана с найденными ранее производящими функциями и
соотношением
![]() | (9) |
Таким образом,
![]() | (10) |
среднее число ожидающих обработки запросов
![]() | (11) |
Связь между средним временем ответа и средним числом находящихся в системе запросов
задает одна из формул Литтла:
. Аналогичным соотношением связаны между собой среднее время ожидания
и среднее число ожидающих обработки запросов:
Длительность обслуживания позволяет вычислить следующее соотношение:
Время ответа (T) = время ожидания (W) + длительность обслуживания (S).
Среднее время простаивания в очереди при гистерезисном управлении:
![]() | (12) |
среднее время обслуживания при гистерезисном управлении:
![]() | (13) |
где ,