Фосс С.Г. "Стохастические системы и сети обслуживания"
Содержание
Системы поллинга
Вернемся к системам множественного доступа с конечным числом
очередей.
Один из вариантов повышения эффективности работы таких систем
состоит в использовании так называемого режима разделения
времени. Предполагается, что сервер имеет возможность работать
с очередями последовательно, в некотором порядке. Такие системы и
называют системами поллинга.
В английском языке слово
"поллинг" (polling) используется в различных
смыслах; мы будем иметь в виду один из основных, означающий
в переводе "упорядоченный опрос".
Термин "система поллинга" уже
укоренился в русскоязычной математической литературе, хотя желающие
могут называть их и "системами упорядоченного опроса".
В системах поллинга, в отличие от одноканальных систем с несколькими типами
вызовов, сервер при переходе от одной
очереди к другой тратит некоторое время на "переключение".
Рассмотрим систему поллинга с двумя очередями (системы с большим
числом очередей рассматриваются аналогично). Вспомним описание
системы с двумя типами вызовов (см. пример 3.1) и
предположим, что вызовы каждого типа образуют свою очередь.
Пусть сервер обходит очереди по некоторому циклическому
правилу. Например, правило {1,2,1,1,2} означает, что в течение каждого
цикла
сервер сначала посещает первую очередь, затем вторую, затем дважды
первую и, наконец, вторую. На этом очередной цикл заканчивается и начинается
следующий. Предположим, что за один цикл сервер посещает первую
очередь c1 раз, а вторую - c2 раз.
За каждый цикл сервер тратит суммарно на переключение
время V (будем считать его неслучайным).
Зададим два целых положительных
числа F1 и F2 и определим следующее правило обслуживания:
при каждом очередном посещении первой очереди, если сервер застает
там x вызовов, то он обслуживает
min(x, F1) из них (т.е. если x Ј F1, то обслуживается x вызовов,
иначе - F1 вызовов). После этого сервер покидает эту очередь и переключается
на следующую очередь из его маршрута. Аналогично, при приходе
во вторую очередь
он каждый раз обслуживает все находившиеся там вызовы, но не
больше, чем F2.
Предположим, что распределения
случайных величин Xn(i) невырождены.
Справедлива
Теорема 5.1.Условие
a1b1 + a2b2 + V
max
ж з
и
a1F1c1
,
a2F2c2
ц ч
ш
< 1.
(5.3)
является необходимым и достаточным для стабильности системы
поллинга с двумя очередями.
В частности, если V = 0, то мы получаем первую часть утверждения
Теоремы 3.2.
Поясним смысл условия (5.3).
Для этого применим несколько
видоизмененный вариант правила
насыщения. Возьмем число n достаточно большим и рассмотрим
вспомогательную систему, в которую в момент времени 0 поступает
Sn(1) = X1(1)+ X2(1)+ ј+Xn(1)
вызовов первого типа и
Sn(2) = X1(2)+ X2(2)+ ј+Xn(2)
- второго, а после этого
никаких новых поступлений вызовов нет. Посчитаем приблизительно,
за какое время сервер обслужит все пришедшие вызовы. Если это
время окажется меньшим, чем n, то система должна работать стабильно
(ведь n - это время, за которое все эти вызовы поступают в реальную
систему!).
За один цикл обслуживается F1c1 вызовов первого типа (если такое
число вызовов в системе есть).
Поэтому для обслуживания всех Sn(1)
вызовов первого типа потребуется приблизительно
Sn(1) / (F1c1)
циклов (точнее, если эта дробь не является целым
числом, то нужно взять ближайшее целое, большее ее). Аналогично, для
обслуживания всех вызовов второго типа нужно приблизительно
Sn(2) / (F2c2)
циклов. Следовательно, для обслуживания
всех вызовов, пришедших во вспомогательную систему, требуется
M » max
ж з
и
Sn(1)F1c1
,
Sn(2)F2c2
ц ч
ш
циклов. За эти M циклов сервер потратит Sn(1)b1 единиц времени
на обслуживание вызовов первого типа и Sn(2)b2 - второго. Так как в
каждом цикле
он тратит V единиц времени на переключение, то M циклов будут
длиться время
Sn(1)b1+Sn(2)b2+ VM.
Решим приблизительно
неравенство
Sn(1)b1 + Sn(2)b2 + V
max
ж з
и
Sn(1)F1c1
,
Sn(2)F2c2
ц ч
ш
< n.
(5.4)
Разделим обе части неравенства на n и заметим, что (при больших
n)
Sn(1)n
» a1
и
Sn(2)n
» a2 .
Значит, неравенство (5.4) эквивалентно неравенству (5.3),
что и требовалось показать.