计算机系统性评的价增精选

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1、第17讲随机Petri网在系统性能评价中的应用-§11.2.1一种资源共享系统的模型和近似性能分析l系统的资源(例如缓冲器、信道等)经常要被多个用户(任务、进程)所共享，资源共享是计算机系统和计算机网络中的核心问题之一。l资源共享策略和方案对系统的性能有很大影响。因此，资源共享系统的模型表示和性能分析是各种控制方案研究的关键问题之一。一种m个资源被n用户所共享的管理、控制方案一般有三种：完全分配、完全共享和部分共享。l完全分配方案把m个资源全部地分配给n个用户，每个用户享用各自分配的资源。l完全共享方案就是完全平等地竞争占有资源

2、。l部分共享方案是前两种方案的合并，既分配有独享资源，又有部分资源完全共享。一般可按某种实际需要(例如重要性、实时性等)分配资源使用的优先级。具有高优先级的进程，可以比低优先级的进程优先占有资源，在同样优先级进程之间平等竞争。优先级策略可以应用到上述三种方案中：l在完全分配方案中，可以给优先级高的进程多分配资源，给优先级低的进程少分配资源。l在优先级共享方案中，具有高优先级的进程可以竞争占有全部资源，而低优先级进程却仅可竞争占部分资源，一种具有这种性质的方案叫做“截断”(cut-off)优先方案。三种方案的优缺点比较：l完全分配

3、方案的优点是简单，缺点是资源不能充分利用，当一些进程等待资源使用时，一些资源却在等待被使用。l完全共享分案的优点是效率高，缺点是管理的复杂性和公平性问题。l部分共享方案由于其简单性和有效性而得到了广泛采用。本节拟采用SPN做为资源共享系统的模型描述工具，在此基础上提出一种模型分解和性能近似分析的方法。首先让我们对所描述的资源共享系统做如下假设：(1)在系统中，有n个用户和m个同种共享资源。(2)每个用户i(1£i£n)依照泊松(Poisson)分布，以平均速度li产生使用ki(1£ki£m)个共享资源的要求。(3)用户i一次要求

4、的平均完成速度率是指数分布的，使用mi表示。用户i的一个要求完成后，立即归还ki个共享资源。(4)用户的要求到达后，如果没有共享资源满足其要求，在没有缓冲等待队列系统中，要求被丢弃。在有缓冲等待队列系统中，如有空闭缓冲，要求进入缓冲队列，否则到达的要求被丢弃。在图11.2.1中，共享资源完全分配方案的系统模型用SPN描述出来。这组模型包括n25个完全独立的子模型。变迁Ui表示用户i要求的产生，它的实施速率是li。当位置Ci中包含的(闲置资源)标记大于等于时ki，变迁Ui能够实施。变迁Ui实施后，一个要求进入位置Wi进行处理。变迁

5、Si表示要求服务的执行，它的实施速率与位置Wi中的(要求)标记个数成正比，表示为M(Wi)´mi,M(Wi)是位置Wi的标识函数，表示位置Wi包含标记的个数。变迁Si实施后，位置Wi中的一个(要求)标记被清除，同时ki个(闲置资源)标记返回位置Ci中。W1U1S1k1k1¼C1¼WnUnSnknkn¼Cn图11.2.1完全分配方案系统的SPN模型在共享资源完全分配方案的系统模型的性能分析中，由于每个子系统互不影响，可以独立分析求解。图11.2.2显示了一个共享资源方案系统的SPN模型。这个模型与图11.2.1模型的显著不同是一个

6、整体相连接的模型。每个变迁Ui都有一个输入弧与公有资源位置C相连接。每个变迁Si都有一个输出弧与公有资源位置C相连接。位置C包含着所有闲置资源标记，相当图11.2.1模型中所有位置Ci(1£i£n)的合并。图11.2.2的模型表现了一个资源完全共享系统的模型。W1U1S1k1Ck1¼kn¼kn¼UnWnSn图11.2.2共享资源方案系统的SPN模型进一步，我们可以表示具有cut-off优先级的资源共享系统的模型.在这个方案中，每个用户i使用共享资源的优先级可由cut-off阈值mi来表示。当用户i的要求到达时，如果已使用的共享资

7、源小于或等于mi-ki，这个要求可以成功被服务，否则这个要求就被丢弃。用户的cut-off阈值越大，用户使用资源的优先级就越大，但cut-off阈值mi不可能超过m。在图11.1.2模型中，给每个变迁Ui加一个实施条件谓词，模型就可以转换成具有cut-off优先级的共享资源系统模型。变迁Ui的实施条件谓词可写作：25可以利用实施条件谓词进一步简化模型的描述和揭示子模型之间的相互关系。我们可以将子模型之间弧连接拆除，在变迁实施条件谓词中加以描述。图11.2.3模型就是图11.2.2模型的等价模型，但其变迁Ui的实施条件谓词为：(1

8、1.2.1)(为什么该式与上式等价?这样写意义上有什么不同?)(11.2.1)式充分发表达了用户i的要求被接受的条件。(11.2.1)式的左边有两个条件，第一项表示此要求需要的资源数，每二项表示正在被使用的资源总和。U1W1S1¼UnWnSn图11.2.3例11