Registration Number
0826U001129, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
04-06-2026
popup.evolution
.
Title
Methods and tools for adaptive parameter control in distributed data stream processing software systems
Author
Artem V. Bashtovyi,
popup.head Andrii V. Fechan
popup.opponent Oleh S. Savenko
popup.opponent Anatolii Y. Doroshenko
popup.review Andrii Berko
popup.review Maksym M. Seniv
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
У сфері розподілених програмних систем значну увагу зосереджено на забезпеченні стабільної роботи застосунків потокового опрацювання даних за умов змінного навантаження. Такі системи широко застосовуються у фінансових платформах, телекомунікаціях, системах моніторингу та аналітики, де ключовими вимогами є висока пропускна здатність, мінімальні затримки та дотримання цілей рівня обслуговування (SLO). Характерною особливістю потокових систем є нерівномірність і складна прогнозованість інтенсивності вхідних даних, що ускладнює підтримку цільових показників продуктивності у довготривалій перспективі. Традиційні підходи до адаптації – масштабування інфраструктури або статичне налаштування конфігураційних параметрів – не забезпечують належної ефективності в динамічних умовах: масштабування супроводжується значними інфраструктурними витратами та проблемами узгодженості стану, тоді як статичні конфігурації не враховують зміни характеристик вхідного потоку та середовища виконання. Наявні методи автоматизованого налаштування, зокрема на основі машинного навчання та глибокого навчання з підкріпленням, потребують значних обчислювальних ресурсів, попереднього формування навчальних вибірок і регулярного перенавчання моделей, що обмежує їх практичне застосування. Застосування великих мовних моделей (LLM) для аналізу стану системи на основі метрик відкриває нові можливості для інтелектуалізації процесу адаптивної конфігурації без необхідності модифікації алгоритмічної бази та додаткових витрат на навчання. Об'єктом дослідження є процес конфігурації параметрів розподілених програмних систем потокового опрацювання даних. Предметом дослідження є методи та засоби адаптивної конфігурації розподілених програмних систем потокового опрацювання даних за умов змінного навантаження в режимі реального часу. Метою роботи є удосконалення процесу конфігурації параметрів розподілених програмних систем потокового опрацювання даних на базі подійно-орієнтованої архітектури з використанням адаптивного методу на основі великих мовних моделей. При проведенні досліджень використано такі методи: методи автоматичного керування – для розроблення архітектури адаптивної системи на основі циклу зворотного зв'язку (MAPE-K); методи використання мовних моделей – для аналізу стану системи на базі метрик, виявлення залежностей та генерації параметрів конфігурацій; методи моделювання на базі мов UML та принципи об'єктно-орієнтованого програмування – для проєктування та розроблення програмної системи. Вперше розроблено метод адаптивної конфігурації програмних систем потокового опрацювання даних на основі оцінки їхнього стану за допомогою метрик, який базується на застосуванні детермінованих правил та великих мовних моделей (LLM), що дає змогу визначити параметри конфігурацій таких систем і підвищити їх продуктивність за умов невизначеності без додаткового апаратного забезпечення та людського фактору. Розроблено метод виявлення залежності між метриками та параметрами конфігурацій систем потокового опрацювання даних, зокрема – сховища їхнього стану, який дає можливість визначати числові значення коефіцієнтів впливу цих параметрів на значення метрик таких систем. Удосконалено метод архітектурної еволюції централізованих систем до розподілених програмних систем на основі подійно-орієнтованої архітектури, який, на відміну від наявних методів, використовує підхід потокового опрацювання даних, що дає змогу ізольовано отримувати дані від централізованої системи та уникати ризики її модифікації. Отримав подальший розвиток метод оцінювання стану програмних систем потокового опрацювання даних, який, на відміну від відомих методів, дає змогу враховувати цілі рівня обслуговування, зазначені зацікавленими особами, що дає можливість оцінювати відхилення поточного стану системи від очікуваних умов експлуатації. Результати дисертаційної роботи використано у держбюджетній науково-дослідній роботі, у навчальному процесі кафедри програмного забезпечення Національного університету «Львівська політехніка», а також у діяльності ТОВ «ДЖЕНЮСІ УКРАЇНА». У дисертації досягнуто поставленої мети дослідження щодо удосконалення процесу конфігурації параметрів розподілених програмних систем потокового опрацювання даних за рахунок побудови нових та удосконалення наявних методів адаптивного керування на основі великих мовних моделей та детермінованих правил, що дало змогу підвищити середню пропускну здатність системи до 17%, забезпечити двократне зниження навантаження на дискову підсистему та запобігти аварійним зупинкам за умов обмежених ресурсів.
Registration Date
2026-04-20
popup.nrat_date
2026-04-20 / 2026-07-02
