Экономичное и эффективное функционирование ИС в РВС во многом определяется приспособленностью используемого сервера к обработке запросов клиентов.

Возможности серверов по обработке запросов в первую очередь зависят от производительности его центральных процессоров, оперативной и дисковой памяти и сетевых адаптеров. Оценка этих характеристик на стадии создания ИС для конкретной организации, под конкретные задачи позволяет своевременно выявить “узкие” места в ИС, ограничивающие системные характеристики, такие как производительность системы, время ответа на запрос, задержки в сети, загрузка отдельных устройств и линий связи и д.р.

Это позволяет определить соответствие выбираемых средств ИС решаемым задачам и в случае необходимости подобрать другие средства или добиться эффективного их использования за счет оптимального распределения задач между клиентами и сервером и оптимального распределения рабочей нагрузки и параметров (характеристик) ИС.

В качестве инструмента решения этой задачи предлагается представить ИС в виде многоузловой многофазной модели системы массового обслуживания (СМО), для определения характеристик которой целесообразно использовать математический аппарат Марковских цепей, представляющий, с помощью сравнительных моделей, широкие возможности для исследования таких систем.

Функционирование такой СМО в общем виде определяется:

• Интенсивностью l_j=1/m_j^* входного потока заявок (команд), следующих через промежутки времени длительности одного такта t_T выполнения алгоритмической операции;
• Интенсивностью обслуживания m_i заявок в i-х ресурсах;
• Дисциплиной обслуживания в i-х ресурсах.

Основным при использовании такого аппарата является допущение  об экспоненциальном распределении времени между двумя соседними моментами поступления заявок от клиентов с параметром m_j^* , а также времени их обслуживания в различных ресурсах (дисковой памяти – ДП, оперативной памяти – ОП и в самих центральных процессорах – ЦП) с параметрами m₁, m₂, и m₃ соответственно. С учетом этого многоузловую СМО определим в составе сервера, содержащего N центральных процессоров с общей оперативной памятью.

Определена следующая дисциплина обслуживания заявки:

1. ЦП включает 3 фазы обслуживания:

• Обработку запросов от клиентов (генерацию заявок в дисковую или оперативную память);
• Обслуживание заявок, поступивших из памяти;
• Передачу результата клиенту (при оценке не учитывается ввиду малости ее влияния на время ответа).

2. Заявки, поступающие на обслуживание в ОП, при отсутствии в ней нужной информации трансформируются в ДП, причем одновременное поступление заявок в ДП и ОП исключается;
3. Заявки, поступающие в память, принимаются к обслуживанию, если свободна вся память или ее часть (при наличии ее расслоения или разделяемых дисков), иначе она ожидает своей очереди;
4. Блокировка памяти обслуженной заявкой происходит тогда, когда заняты узел ЦП, пославший ее, и буферная память;
5. Обслуженная памятью заявка поступает в соответствующий ЦП при условии, что он закончил обслуживание предыдущей заявки;
6. После обслуживания ЦП заявка покидает систему (т.е. происходит предача запроса клиенту).

Переходы Марковского процесса из одного состояния в другое возможны при такой его формализации в строго определенные моменты времени t₁,t_m , называемые шагами, промежутки между которыми равны принятому такту t_T. Т.к. процесс в ИС стационарен, что следует из допущения об экспоненциальном законе распределения заявок, определяем:

• Вероятность нахождения системы в i-ом состоянии для k-го шага;
• Коэффициент загрузки – K_з устройств моделируемого сервера
• Производительность одного ЦП₁ при работе в составе N процессоров П₁;
• Системную производительность сервера с N процессорами.

Граф состояний такой СМО  с достаточной для инженерных оценок точностью можно представить 8 состояниями:

1. Заявки в системе отсутствуют, и обслуживающие ресурсы не используются;
2. ЦП₁ обслуживает заявку, а память и остальные ЦП – ЦП_2,N свободны;
3. ЦП_2,N обслуживает заявку, а память и ЦП₁ свободны;
4. Память обслуживает заявку от ЦП₁, а остальные ЦП простаивают;
5. Память обслуживает заявку от ЦП_2,N, а ЦП₁ простаивает;
6. Память обслуживает заявку от ЦП₁, ЦП₁ обслуживает другую заявку, а остальные ЦП_2,N свободны;
7. Память заблокирована обслуживаемой заявкой от ЦП₁, ЦП₁ обслуживает другую заявку, а остальные ЦП_2,N свободны;
8. Память обслуживает заявку от ЦП_2,N, ЦП_2,N обслуживает другую заявку, а ЦП₁свободен.

На основании этого графа состояний строится матрица переходных вероятностей СМО, каждая i-ая вектор-строка которой определяется выходящими дугами состояния Pii графа, а j-ый вектор столбец – входящими дугами состояний Pjj графа.

Соответствующая система восьми алгебраических уравнений позволяет найти стационарные вероятности состояний для установившегося режима.

Решение системы уравнений позволяет определить коэффициент загрузки ЦП_1, который определяет потери производительности ЦП₁ из-за конфликтных ситуаций в общей памяти, при одновременном обращении к ней 2-х и более процессоров.

Результаты оценок показали, что для повышения эффективности использования сервера в ИС необходимо согласование быстродействия процессоров и памяти в направлении повышения последней до уровня ЦП. Поскольку увеличение быстродействия памяти связано с большими денежными затратами, более предпочтительнее применение расслоенной памяти и разделяемых дисков, а также размещение части данных из баз данных в оперативной памяти.

Сб. трудов Международ. науч. конф. В 7-и т. Т.6. Секции 11, 12, 13/ Санкт-Петербургский гос. Технол. Ин-т (техн. Ун-т). Санкт-Петербург, 2000.