АДАПТИВНЕ МАСШТАБУВАННЯ РЕСУРСІВ У GPSS МОДЕЛІ СИСТЕМИ МАСОВОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ

Анотація

У статті розглянуто підхід до імітаційного моделювання систем масового обслуговування (СМО) із динамічною зміною кількості приладів обслуговування в процесі роботи системи. Актуальність дослідження зумовлена потребою підвищення ефективності використання обчислювальних ресурсів у сучасних хмарних та розподілених середовищах, де навантаження змінюється у часі, а статична конфігурація серверів не забезпечує оптимальної продуктивності. Метою роботи є дослідження можливостей моделювання процесів адаптивного масштабування ресурсів (автоскейлінгу) у середовищі GPSS World, що дозволяє відтворити поведінку системи зі змінною кількістю каналів обслуговування без використання складних аналітичних методів. Модель реалізовано мовою GPSS World з використанням механізмів STORAGE, QUEUE, TEST, ENTER, LEAVE та додаткових логічних структур, які забезпечують імітацію динамічного керування кількістю активних приладів залежно від довжини черги. Для уникнення обмежень Student-версії GPSS (відсутність ALTER, SAVEVALUE) застосовано квиткову (token-based) логіку, яка підтримує баланс між мінімальною та максимальною кількістю серверів. Такий підхід дозволяє реалізувати політику автоскейлінгу на основі двох порогів — верхнього для активації нових ресурсів і нижнього для їх звільнення, забезпечуючи стабільність системи та відсутність частих коливань (“flapping”). Проведено серію експериментів, у яких відтворено циклічне навантаження типу «бурстів» — періоди активності чергуються з періодами спокою. Для кожного кроку моделювання фіксувалися основні метрики: довжина черги, кількість активних серверів, кількість доступних квитків для масштабування вгору та вниз. Результати показали, що розроблена модель коректно реагує на зміни навантаження, своєчасно додаючи або виводячи ресурси з роботи. Середня кількість активних серверів становила близько трьох при середній довжині черги ≈2,5 заявки, що свідчить про ефективне використання ресурсів і мінімальні затримки обслуговування. Отримані результати підтверджують можливість реалізації адаптивного масштабування у GPSS навіть без спеціалізованих розширень. Запропонована схема може бути використана для навчальних і дослідницьких цілей, а також для побудови спрощених моделей автоскейлінгу в хмарних і мікросервісних інфраструктурах. Практична цінність роботи полягає у формуванні методики моделювання систем із динамічною структурою ресурсів, що сприяє підвищенню ефективності планування обчислювальних потужностей та підготовці фахівців у галузі комп’ютерної інженерії та інформаційних технологій.