МЕТОД АДАПТИВНОГО РЕЗЕРВУВАННЯ РЕСУРСІВ У БАГАТОРІВНЕВИХ СТРУКТУРАХ СКЛАДНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.4.2.22Ключові слова:
інформаційна система, метод, відмовостійкість, багаторівневість, резервування.Анотація
У роботі розглянуто задачу забезпечення відмовостійкості складних інформаційних систем, що мають ієрархічну багаторівневу структуру за умов обмеженого спільного пулу резервних ресурсів. Показано, що статичні схеми резервування та централізовані методи керування, у яких рішення приймає єдиний глобальний контролер, погано масштабуються, створюють «єдину точку відмови» та не забезпечують достатньої гнучкості за наявності множинних та каскадних відмов на різних рівнях системи. Запропоновано мультиагентний метод адаптивного резервування ресурсів у багаторівневих структурах складних інформаційних систем. У межах введеної моделі кожній структурі, рівню та елементу ставиться у відповідність програмний агент, який локально здійснює моніторинг стану об’єкта спостереження, виявляє відмови й деградації, обчислює локальний показник адаптивного резервування, що інтегрує ризик відмови, критичність функцій, очікуване покращення показників якості та витрати резервних ресурсів, і формує формалізовану заявку до агента пулу резерву. Агенти координуються через протокол розподілу спільного сховища резервних ресурсів, у якому заявки ранжуються за агрегованою корисністю з урахуванням пріоритетів критичних функцій, а рішення про виділення резерву приймаються з дотриманням глобальних обмежень. Проведене імітаційне моделювання для порівняння зі статичним та централізованим підходами показало, що запропонований метод забезпечує приріст інтегральної доступності кри- тичних функцій на 2-3 та 4-6 відсоткових пунктів відповідно, а також – скорочення середнього часу відновлення на 20…30 % завдяки можливості паралельної реакції агентів у різних структурах і відсутності вузького місця у вигляді єдиного контролера. Отримані результати свідчать, що метод адаптивного резервування забезпечує кращий баланс між відмовостійкістю, ефективністю використання резервних ресурсів та масштабованістю для широкого класу багаторівневих складних інформаційних систем.
Посилання
Models of Resilient Systems with Online Verification Considering Changing Requirements and Latent Failures / V. Kharchenko et al. System Dependability – Theory and Applications. Cham, 2024. P. 90–99. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-61857-4_9 (дата звернення: 16.11.2025).
Додонов О. Г., Кузнєцова М. Г., Горбачик О. С. Моделювання і оцінювання функціональної стійкості інформаційних систем. Реєстрація, зберігання і обробка даних. 2025. Т. 27, № 1. С. 76–88. URL: https://doi.org/10.35681/1560-9189.2025.27.1.335752 (дата звернення: 16.11.2025).
Рубан І.В., Ткачов В.М. Модель міжрівневих порушень та політик відновлення інформаційної системи на мобільній платформі. Телекомунікаційні та інформаційні технології. 2025. № 3 (88). С. 205-221. URL: https://doi.org/10.31673/2412-4338.2025.038721 (дата звернення: 16.11.2025).
Tkachov V., Mikhnov Y. Analysis of fault tolerance algorithms in multisegment networks. Проблеми інформатизації: тези доп. 12-ї міжнар. наук.-техн. конф. Баку-Харків- Бельсько-Бяла. Харків, 2024. Т. 2. С. 59.
A Novel Orchestrator Architecture for Deploying Virtualized Services in Next-Generation IoT Computing Ecosystems / F. Mahedero Biot et al. Sensors. 2025. Vol. 25, № 3. P. 718. URL: https://doi.org/10.3390/s25030718 (дата звернення: 16.11.2025).
Alsheikh R.S., Fadel E.A., Akkari N.T. Distributed Software-Defined Networking Management: An Overview and Open Challenges. ARO – The Scientific Journal of Koya University. 2024. Vol. XII, № 2. URL: https://doi.org/10.14500/aro.11468 (дата звернення: 16.11.2025).
Tkachov V., Hunko M., Volotka V. Scenarios for Implementation of Nested Virtualization Technology in Task of Improving Cloud Firewall Fault Tolerance. 2019 IEEE International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T). Kyiv, Ukraine, 2019. P. 759–763. URL: https://doi.org/10.1109/PICST47496.2019.9061473 (дата звернення: 16.11.2025).
Lin J.-Y., Chou P.-H., Hwang R.-H. Dynamic Resource Allocation for Network Slicing with Multi-Tenants in 5G Two-Tier Networks. Sensors. 2023. Vol. 23, № 10. P. 4698. URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/23/10/4698 (дата звернення: 16.11.2025).
Sifan Yu, Anlan Xie, Feng He, Luxi Zhao. Dynamic Resource Reservation for Deadline-Guaranteed Admission Control in Distributed Time-Sensitive Networking. 2025. Vol. 61. URL: https://doi.org/10.1049/ell2.70350 (дата звернення: 16.11.2025).
Adaptive and Collaborative Hierarchical Optimization Strategies for a Multi-Microgrid System Considering EV and Storage / Y. He et al. World Electric Vehicle Journal. 2025. Vol. 16, № 7. P. 363. URL: https://doi.org/10.3390/wevj16070363 (дата звернення: 16.11.2025).
Method to Determine Fault-Tolerant Performance Probability of High-Survivability Computer Network based on Mobile Platform / V. Tkachov et al. 2021 IEEE 8th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T). Kharkiv, Ukraine, 2021. P. 1–5. URL: https://doi.org/10.1109/PICST54195.2021.9772202 (дата звернення: 16.11.2025).
Reliability prediction and evaluation of communication base stations in earthquake prone areas / X. Li et al. Scientific Reports. 2023. Vol. 13, № 1. P. 8981. URL: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35841-x (дата звернення: 16.11.2025).
Ткаченко О., Чепурна І. Метод забезпечення відмовостійкості мікросервісів у AWS. Сучасні напрями розвитку інформаційно-комунікаційних технологій та засобів управління: тези доп. XV міжнар. наук.-техн. конф. 2025. Т. 2. С. 44.
Frolov D. Y. Mathematical model of a multilayer information system for stream data processing. Радіоелектроніка та молодь у XXI столітті : матеріали 29-го Міжнар. молодіж. форуму, 16–19 квітня 2025 р. Харків, 2025. Т. 5. С. 11–12.
Лисенко С. М., Харченко В. С., Бобровнікова К. Ю., Щука Р. В. Резильєнтність комп’ютерних систем в умовах кіберзагроз: таксономія та онтологія. Радіоелектронні і комп’ютерні системи. 2020. № 1. С. 17–28.
Kosińska J., Zieliński K. Enhancement of Cloud-Native Applications with Autonomic Features. Journal of Grid Computing. 2023. Vol. 21, № 3. P. 44. URL: https://doi.org/10.1007/s10723-023-09675-w (дата звернення: 16.11.2025).
A survey on fault-tolerant consensus control of multi-agent systems: trends, methodologies and prospects / C. Gao et al. International Journal of Systems Science. 2022. Vol. 53. № 13. P. 2800–2813. URL: https://doi.org/10.1080/00207721.2022.2056772 (дата звернення: 16.11.2025).
Dui H., Xu H., Zhang Y.-A. Reliability Analysis and Redundancy Optimization of a Command Post Phased-Mission System. Mathematics, 2022. Vol. 10, № 22. P. 4180. URL: https://doi.org/10.3390/math10224180 (дата звернення: 16.11.2025).
Khare P., Reddy M. J. B. Wide Area Measurement-Based Centralized Power Management System for Microgrid with Load Prioritization. Energies, 2025. Vol. 18, № 9. P. 2289. URL: https://doi.org/10.3390/en18092289 (дата звернення: 16.11.2025).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
