§ 2.2. Вычислительная система как объект адаптации
Как известно, задача адаптации возникает при наличии в объекте или среде неопределенности, изменяющей его функционирование. ВС является именно таким объектом, внешняя и внутренняя среды которого интенсивно изменяются, что не может не отражаться на эффективности его функционирования. Дестабилизирующими факторами ВС являются потоки заявок на обработку информации (их интенсивность и требуемые ресурсы), помехи в каналах связи ЭВМ, ненадежность отдельных элементов ВС и др.
Если бы мы располагали информацией о состоянии этих факторов и, кроме того, имели бы модель ВС, то, решив соответствующую оптимизационную задачу, можно было бы определить, какие меры следует принять, чтобы вернуть ВС в оптимальное по заданным критериям состояние. Совокупность таких мер и есть управление ВС, направленное на компенсацию дестабилизирующих факторов.
Однако состояние дестабилизирующих факторов, как правило, неизвестно, что практически исключает применение методов оптимального управления для объектов типа ВС и неизбежно, приводит к адаптации [292].
2.2.1. Специфика вычислительных систем
Рассмотрим специфические черты ВС как объекта адаптации. Можно выделить четыре такие черты.
1. Существенная зависимость ВС от среды. ВС как объект адаптации связана со средой, которую можно представить в виде потока решаемых задач. Факторы дрейфа характеристик системы, ее эволюция, а также поток неисправностей также могут быть отнесены к средовым факторам. Поток решаемых задач определяет режим работы ВС, так как именно для его обслуживания эта система и создана. В указанном смысле ВС является обычной системой массового обслуживания, удовлетворяющей (или отклоняющей) поступающие заявки. Очевидно, что специфика заявок должна быть отражена в структуре ВС, иначе она будет работать неоптимально. Более того, поскольку единственной целью ВС является наилучшее удовлетворение заявок, или
эффективное решение поступающих задач, то ВС всегда должна находиться в строгом соответствии с требованиями среды.
Это обстоятельство отличает ВС (как, впрочем, и другие системы массового обслуживания) от других адаптируемых систем, где влияние среды хотя и играет какую-то роль, но не определяющую, являясь лишь досадной помехой, которую должна компенсировать адаптация.
Таким образом, зависимость ВС от средовых воздействий решаемых задач значительно больше, чем обычных, традиционных адаптируемых систем, и поэтому она больше других нуждается в адаптации.
2. Значительная априорная неопределенность среды ВС. Информация о специфике потока задач, как правило, очень трудно предвидится и выявляется не заранее, а во время «обслуживания» — особенно в ВС коллективного пользования, потребителями которой являются научные работники.
Спектр потребностей пользователей настолько широк, а неопределенность временных затрат машинного времени так велика, что построение статистических моделей такого рода пользователей практически не представляется возможным.
Действительно, даже при наличии информации об используемых ресурсах ВС (системных, сервисных, программных и аппаратных) потребляемое для решения задач время всегда неопределенно, так как пока не существует возможности достаточно точно оценить по программе, какое машинное время понадобится для решения той или иной задачи. Благодаря этому создается ситуация, в которой априорная неопределенность среды ВС всегда оказывается очень большой.
3. Нестационарность среды ВС является существенным фак тором, который требует введения адаптации. Эта нестационар ность вызывается по крайней мере тремя обстоятельствами:
1) изменением вероятностных свойств потока решаемых за дач, неизбежным в связи с эволюцией потребностей среды (изме нение старых и появление новых задач и т. д.);
2) эволюцией самой ВС в связи с ее ростом и модернизацией;
3) амортизацией ВС и нестационарностью потока неисправ ностей в ВС как сложной системе.
Эти обстоятельства приводят к тому, что поведение среды ВС — внешней и внутренней — имеет ярко выраженный нестационарный характер, что делает адаптацию совершенно необходимой мерой по поддержанию ВС в оптимальном соответствии со средой.
4. Наконец, существенная черта ВС как объекта адаптации — необходимость вариации ее структуры. Это, разумеется, не исключает адаптации параметров ВС, например, при вариации ее дисциплин обслуживания. Однако структурные вариации при
адаптации ВС обладают значительно большим эффектом, чем параметрические. Дело здесь в том, что в ВС «гораздо больше структуры, чем параметров», в силу чего структурная адаптация почти всегда более эффективна, чем параметрическая. Это и обусловливает развитие структурной адаптации как нового эффективного способа адаптации ВС.
Таким образом, ВС как предмет адаптации представляется чрезвычайно сложным, важным и интересным объектом. Здесь введение адаптации связано с жестокой необходимостью, а не с модой. Не будет преувеличением сказать, что большие ВС попросту не смогут существовать без мощной поддержки алгоритмов адаптации, поддерживающих ВС в оптимальном состоянии независимо от изменений среды и самой ВС.
