tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2023-9-3-82-90tuzsut-482Research ArticleРЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХRESEARCH RESULTS BY YOUNG SCIENTISTSМетод вычисления временных характеристик обслуживания в сервисных платформах инфокоммуникационных транзакционных услуг с параллельной обработкой запросовA Method for Time Characteristics Calculating in the Service Platforms of Infocommunication Transactional Services with Parallel Requests Processinghttps://orcid.org/0000-0002-9385-3293РедругинаН. М.RedruginaN.

аспирант кафедры инфокоммуникационных систем Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

redrugina.nm@sut.ruСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-БруевичаРоссияThe Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of TelecommunicationsRussian Federation202311072023938290Copyright © Редругина Н.М., 20232023Редругина Н.М.Redrugina N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/482

В данной работе рассматривается проблема объединения слабосвязанных сервисов в единый рабочий процесс и исследуются методы расчета его временных характеристик с целью обеспечения контроля качества обслуживания и выявления «узких мест» в информационной системе. В дополнение к анализу процессов обслуживания запросов в цепочках локальных транзакций, рассматривается возможность внедрения инструментов массового обслуживания, таких как параллельное обслуживание системой Fork-Join, которые могут повысить эффективность обслуживания и улучшить производительность системы. В работе рассмотрен математический аппарат сетей Джексона, который используется для определения временных характеристик рабочего процесса транзакционной системы как сети систем массового обслуживания. Основным результатом исследования является разработка и представление математического инструмента для определения временных характеристик рабочего процесса транзакционной системы. Разработанный математический аппарат может быть использован для расчета временных характеристик рабочих процессов в разрабатываемых и эксплуатируемых информационных системах, для обеспечения высокого уровня качества обслуживания.

This paper addresses the problem of combining loosely coupled services into a single workflow and investigates methods for calculating its time characteristics. The goal of the study is to provide quality control over service quality and to identify bottlenecks in the information system. In addition to the analysis of request service processes in chains of local transactions, the possibility of introducing mass service tools, such as paralleling service by Fork-Join system, which can increase the efficiency of service and improve the performance of the system is considered. The paper considers the mathematical apparatus of Jackson networks, which is used to determine the time characteristics of the workflow of the transaction system as a network of mass service systems. The main result of the research is the development and presentation of a mathematical tool for determining the time characteristics of the workflow of a transactional system. The developed mathematical apparatus can be used to calculate the time characteristics of work processes in the developed and operated information systems, to ensure a high level of service quality.

рабочий процесссети систем массового обслуживанияслабосвязанные услугитранзакционные системыFork-Joinсети ДжексонаQoSworkflowqueuing networksloosely coupled servicestransactional systemsFork-JoinJackson networksQoSReferencesАлзагир А.А., Парамонов А.И., Кучерявый А.Е. Исследование качества обслуживания в сетях 5G и последующих поколений // Электросвязь. 2022. № 6. С. 2‒7. DOI:10.34832/ELSV.2022.31.6.001Alzagir A.A., Paramonov A.I., Koucheryavy A.E. Study of quality of service in 5g and next-generation networks. Elektrosvyaz. 2022;6:2‒7. (in Russ.) DOI:10.34832/ELSV.2022.31.6.001Волков А.Н., Мутханна А.С.А., Кучерявый А.Е. Сети связи пятого поколения: на пути к сетям 2030 // Информационные технологии и телекоммуникации. 2020. Т. 8. №. 2. С. 32‒43. DOI:10.31854/2307-1303-2020-8-2-32-43Volkov A., Muthanna A., Koucheryavy A. Fifth Generation Communication Networks: on the Way to Networks 2030.Казьмин О.Ю., Симонина О.А. Использование нейронных сетей для решения задачи оптимизации электромагнитной обстановки в сетях радиодоступа // Труды учебных заведений связи. 2021. Т. 7. № 3. С. 25‒37. DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-3-25-37Telecom IT. 2020;8(2)32‒43. (in Russ.) DOI:10.31854/2307-1303-2020-8-2-32-43Новиков Е.А., Севостьянов А.С., Шадрин А.Г. Исследование качества обслуживания трафика реального времени в условиях сложной помеховой обстановки // Труды учебных заведений связи. 2022. Т. 8. № 3. С. 50‒56. DOI:10.31854/1813-324X-2022-8-3-50-56Kazmin O., Simonina O. Solving the Problem of Optimizing the Electromagnetic Environment in Radio Access Networks Using Neural Networ. Proc. of Telecom. Universities. 2021;7(3):25‒37. (in Russ.) DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-3-25-37O’Riordan D. Business Process Standards for Web Services // In: Web Services Business Strategies and Architectures. Berkeley: Apress, 2002. PP. 156‒173. DOI:10.1007/978-1-4302-5356-3_11Novikov E., Sevostyanov A., Shadrin A. Study of the Service Quality of Real Time Traffic in a Complex Interference Environment. Proc. of Telecom. Universities. 2022;8(3):50‒56. (in Russ.) DOI:10.31854/1813-324X-2022-8-3-50-56Назаревич С.А., Меркулова А.Ю. Марковские цепи для решения проблем управления технологическим процессом в производственной системе // Системный анализ и логистика. 2023. № 1(35). С. 67–73. DOI:10.31799/2077-5687-2023-1-67-73O’Riordan D. Business Process Standards for Web Services. In: Web Services Business Strategies and Architectures. Berkeley: Apress; 2002. p.156‒173. DOI:10.1007/978-1-4302-5356-3_11Nagano H., Shimosawa T., Shimamura A., Komoda N. Blockchain based cross organizational workflow management system // Proceedings of the 17th International Conference on Applied Computing (AC, Lisbon, Portugal, 18‒20 November 2020). 2020. PP. 97–104.Nazarevich S.A., Merkulova A.Y. Markov chains for solving problems of art-technological process control in a production system. Sistemnyi analiz i logistika. 2023:1(35);67–73. (in Russ.) DOI:10.31799/2077-5687-2023-1-67-73Weber J.H., Kuziemsky C. Pragmatic interoperability for eHealth Systems: The Fallback Workflow Patterns // Proceedings of the 1st International Workshop on Software Engineering for Healthcare (SEH, Montreal, Canada, 27 May 2019). IEEE, 2019. PP. 29‒36. DOI:10.1109/SEH.2019.00013Nagano H., Shimosawa T., Shimamura A., Komoda N. Blockchain based cross organizational workflow management system. Proceedings of the 17th International Conference on Applied Computing 2020 (AC, 18‒20 November 2020, Lisbon, Portugal). 2020. p.97–104.Wang S., Ding Z., Jiang C. Elastic Scheduling for Microservice Applications in Clouds // IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems. 2020. Vol. 32. Iss. 1. DOI:10.1109/TPDS.2020.3011979Weber J.H., Kuziemsky C. Pragmatic interoperability for eHealth Systems: The Fallback Workflow Patterns. Proceedings of the 1st International Workshop on Software Engineering for Healthcare, SEH, 27 May 2019, Montreal, Canada. IEEE; 2019. p.29–36. DOI:10.1109/SEH.2019.00013Avritzer A., Ferme V., Janes A., Russo B., van Hoorn A., Schulz H., et al. Scalability Assessment of Microservice Architecture Deployment Configurations: A Domain-Based Approach Leveraging Operational Profiles and Load Tests // Journal of Systems and Software. 2020. Vol. 165. P. 110564. DOI:10.1016/j.jss.2020.110564Wang S., Ding Z., Jiang C. Elastic Scheduling for Microservice Applications in Clouds. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems. 2020;32(1). DOI:10.1109/TPDS.2020.3011979Zheng Z., Lyu M.R. A Distributed Replication Strategy Evaluation and Selection Framework for Fault Tolerant Web Services // Proceedings of the IEEE International Conference on Web Services (ICWS, Beijing, China, 23‒26 September 2008). IEEE, 2008. PP. 145‒152. DOI:10.1109/ICWS.2008.42Avritzer A., Ferme V., Janes A., Russo B., van Hoorn A., Schulz H., et al. Scalability Assessment of Microservice Architecture Deployment Configurations: A Domain-Based Approach Leveraging Operational Profiles and Load Tests. Journal of Systems and Software. 2020;165:110564. DOI:10.1016/j.jss.2020.110564Zheng Z., Trivedi K.S., Qiu K., Xia R. Semi-Markov Models of Composite Web Services for their Performance, Reliability and Bottlenecks // IEEE Transactions on Services Computing. 2016. Vol. 6(1). PP. 1939‒1374. DOI:10.1109/TSC.2015.2475957Zheng Z., Lyu M.R. A Distributed Replication Strategy Evaluation and Selection Framework for Fault Tolerant Web Services. Proceedings of the IEEE International Conference on Web Services, ICWS, 23‒26 September 2008, Beijing, China. IEEE; 2008. p.145‒152. DOI:10.1109/ICWS.2008.42Yu T., Lin K.J. The Design of QoS Broker Algorithms for QoS-Capable Web Services // International Journal of Web Services Research. 2004. Vol. 1. Iss. 4. PP. 17‒24. DOI:10.1109/EEE.2004.1287283Zheng Z., Trivedi K.S., Qiu K., Xia R. Semi-Markov Models of Composite Web Services for their Performance, Reliability and Bottlenecks. IEEE Transactions on Services Computing. 2016;6(1):1939‒1374. DOI:10.1109/TSC.2015.2475957Johnsson M., Jennings B. Meeting latency targets for complex SOA-based transactions in data centers // Proceedings of the IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium (NOMS 2016, Istanbul, Turkey, 25‒29 April 2016). IEEE, 2016. PP. 695‒698. DOI:10.1109/NOMS.2016.7502879Yu T., Lin K.J. The Design of QoS Broker Algorithms for QoS-Capable Web Services. International Journal of Web Services Research. 2004;1(4):17‒24. DOI:10.1109/EEE.2004.1287283Cheung L., Golubchik L., Sha F. A Study of Web Services Performance Prediction: A Client's Perspective // Proceedings of the 19th Annual International Symposium on Modelling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (Singapore, Singapore, 25‒27 July 2011). IEEE, 2011. PP. 75‒84. DOI:10.1109/MASCOTS.2011.66Johnsson M., Jennings B. Meeting latency targets for complex SOA-based transactions in data centers. Proceedings of the IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium, NOMS 2016, 25‒29 April 2016, Istanbul, Turkey. IEEE; 2016. p.695‒698. DOI:10.1109/NOMS.2016.7502879Xiong K. Web services performance modeling and analysis // Proceedings of the International Symposium on High-Capacity Optical Networks and Enabling Technologies (Charlotte, USA, 06‒08 September 2006). IEEE, 2006. DOI:10.1109/ HONET.2006.5338403Cheung L., Golubchik L., Sha F. (2011). A Study of Web Services Performance Prediction: A Client's Perspective. Proceedings of the 19th Annual International Symposium on Modelling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems, 25‒27 July 2011, Singapore, Singapore. IEEE; 2011. p.75‒84. DOI:10.1109/MASCOTS.2011.66Lozhkovskyi A., Klymash M., Pyrih Y., Shpur O. Method for Evaluating the Quality of Service Characteristic of a Packet Access Network for IoT Devices // Proceedings of the 4th International Conference on Advanced Information and Communication Technologies (AICT, Lviv, Ukraine, 21‒25 September 2021). IEEE, 2021. PP. 79‒83. DOI:10.1109/AICT52120.2021.9628912Xiong K. Web services performance modeling and analysis. Proceedings of the International Symposium on High-Capacity Optical Networks and Enabling Technologies, 06‒08 September 2006, Charlotte, USA. IEEE; 2006. DOI:10.1109/HONET.2006.5338403Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1968. 496 с.Lozhkovskyi A., Klymash M., Pyrih Y., Shpur O. Method for Evaluating the Quality of Service Characteristic of a Packet Access Network for IoT Devices. Proceedings of the 4th International Conference on Advanced Information and Communication Technologies, AICT, 21‒25 September 2021, Lviv, Ukraine. IEEE; 2021. p.79‒83. DOI:10.1109/AICT52120.2021.9628912Кожанов Ю.Ф. Теория телетрафика: учебное пособие. СПб.: СПбГУТ, 2020. 203 с.Kolmogorov A.N., Fomin S.V. Elements of the Theory of Functions and Functional Analysis. Moscow: Nauka Publ.; 1968. 496 p. (in Russ.)Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1979. 432 с.Kozhanov Y.F. Teletraffic Theory. St. Petersburg: The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications Publ.; 2020. 203 p. (in Russ.)Горбунова А.В., Вишневский В.М. Оценка времени отклика среды для вычислений с интенсивным использованием данных // Информационно-управляющие системы. 2022. №4(119). С. 12‒19. DOI:10.31799/1684-8853-2022-4-12-19Kleinrock L. Queueing systems. Vol. 1. Theory. New York: Wiley-Interscience; 1975. 417 p.Song Z., Tilevich E. Equivalence-Enhanced Microservice Workflow Orchestration to Efficiently Increase Reliability // Proceedings of the International Conference on Web Services (ICWS, Milan, Italy, 08‒13 July 2019). IEEE, 2019. PP. 426‒433. DOI:10.1109/ICWS.2019.00076Gorbunova A.V., Vishnevsky V.M. Estimating the Response Time of a Data-Intensive Computing Environment. Information and Control Systems. 2022;4(119):12‒19. (in Russ.) DOI:10.31799/1684-8853-2022-4-12-19Редругина Н.М., Алексеева Н.Н., Савельева А.А., Тарабанов И.Ф. Математическая модель записи информации на узлы распределенной системы хранения данных // XI Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (АПИНО 2022, Санкт-Петербург, Россия, 15–16 февраля 2022 года). СПб: СПбГУТ, 2022. С. 65‒70.Song Z., Tilevich E. Equivalence-Enhanced Microservice Workflow Orchestration to Efficiently Increase Reliability. Proceedings of the International Conference on Web Services, ICWS, 08‒13 July 2019, Milan, Italy. IEEE; 2019. p.426‒433. DOI:10.1109/ICWS.2019.00076Gorbunova A.V., Lebedev A.V. Response Time Estimate for a Fork-Join System with Pareto Distributed Service Time as a Model of a Cloud Computing System Using Neural Networks // Proceedings of the 24th International Conference on Distributed Computer and Communication Networks (DCCN, Moscow, Russia, 20–24 September 2021). Communications in Computer and Information Science. Vol. 1552. Cham: Springer, 2022. PP. 318–332. DOI:10.1007/978-3-030-97110-6_25Alekseeva N., Redrugina N., Saveleva A., Tarabanov I. Mathematical Modeling of Data Transfer between Nodes in Software Defined Storage. Proceedings of the International Scientific and Technical and Scientific-Methodical Conference on Actual Problems of Infotelecommunications in Science and Education, 15‒16 February 2022, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications Publ.; 2022. p.65‒70. (in Russ.)Горбунова А.В., Зарядов И.С., Самуйлов К.Е., Сопин Э.С. Обзор систем параллельной обработки заявок. Часть 1 // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Математика, информатика, физика. 2017. Т. 25. № 4 С. 350‒362. DOI:10.22363/2312-9735-2017-25-4-350-362Gorbunova A.V., Lebedev A.V. Response Time Estimate for a Fork-Join System with Pareto Distributed Service Time as a Model of a Cloud Computing System Using Neural Networks. Proceedings of the 24th International Conference on Distributed Computer and Communication Networks, DCCN, 20–24 September 2021, Moscow, Russia. Communications in Computer and Information Science, vol.1552. Cham: Springer; 2022. p.318–332. DOI:10.1007/978-3-030-97110-6_25Gorbunova A.V., Zaryadov I.S., Samouylov K.E., Sopin E.S. A Survey on Queuing Systems with Parallel Serving of Customers Part 1. RUDN Journal of Mathematics, Information Sciences and Physics. 2017;25(4):350–362. (in Russ.) DOI:10.22363/2312-9735-2017-25-4-350-362Gorbunova A.V., Zaryadov I.S., Samouylov K.E., Sopin E.S. A Survey on Queuing Systems with Parallel Serving of Customers Part 1. RUDN Journal of Mathematics, Information Sciences and Physics. 2017;25(4):350–362. (in Russ.) DOI:10.22363/2312-9735-2017-25-4-350-362

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