АНАЛІТИЧНА МОДЕЛЬ ВПЛИВУ ПАРАЛЕЛІЗМУ НА ПРОДУКТИВНІСТЬ СИСТЕМИ ВПОРЯДКОВАНОЇ ДОСТАВКИ ПОДІЙ З AT-LEAST-ONCE СЕМАНТИКОЮ

DOI: 10.31673/2409-7292.2026.011987

Анотація

У сучасних розподілених інформаційних системах, що базуються на мікросервісних і подієвоорієнтованих архітектурах, широко використовуються асинхронні механізми обміну повідомленнями через
брокери подій. Однією з важливих проблем таких систем є забезпечення впорядкованої обробки подій при
використанні семантики доставки at-least-once, яка гарантує доставку повідомлення щонайменше один раз, але
допускає його повторне надходження. За умов паралельної обробки подій виникають додаткові фактори, що
впливають на продуктивність системи, зокрема витрати на перевірку ідемпотентності, повторну обробку
повідомлень, буферизацію подій для відновлення їх правильного порядку, використання резервних каналів
доставки та конкуренцію за спільні ресурси. Традиційні моделі аналізу продуктивності паралельних систем, такі
як ідеальна модель масштабування та модель Амдала, не враховують специфічних особливостей подієвоорієнтованих систем доставки повідомлень. Метою роботи є розроблення аналітичної моделі впливу паралелізму
на продуктивність системи впорядкованої доставки подій з семантикою at-least-once. У роботі запропоновано
узагальнену математичну модель, яка враховує витрати ідемпотентної обробки, повторної доставки повідомлень,
затримки буферизації подій, використання резервних каналів передачі та конкуренцію за спільні ресурси
системи. Крім того, у моделі враховано нерівномірність розподілу навантаження між ключами подій, що дозволяє
оцінювати ефективний рівень паралелізму та визначати межі масштабованості системи. На основі
запропонованої моделі отримано аналітичну залежність пропускної здатності системи від кількості паралельних
обробників і визначено коефіцієнт ефективності використання паралельних ресурсів. Проведено порівняльний
аналіз із класичними моделями масштабування, що показав більш точний опис поведінки подієво-орієнтованих
систем. Практична цінність роботи полягає у можливості використання моделі для прогнозування
продуктивності та оптимізації параметрів конфігурації розподілених мікросервісних систем.
Ключові слова: подієво-орієнтована архітектура, паралельна обробка подій, пропускна здатність системи,
мікросервісні системи, at-least-once delivery, продуктивність розподілених систем, інформаційні технології.

Перелік посилань
1. McGlohon N., Carothers C. Toward Unbiased Deterministic Total Orderings of Parallel Simulations with
Simultaneous Events. Proceedings of the Winter Simulation Conference, 2021. DOI: 10.1109/WSC52266.2021.9715459.
2. Bachan J., Ye J. C., Jiang X. et al. Devastator: A Scalable Parallel Discrete Event Simulation Framework for
Modern C++. Proceedings of the ACM, 2024. DOI: 10.1145/3615979.3656061.
3. Bhupatiraju R. V. Event-Driven Architecture for Payment Failover and Redundancy: A Framework for HighAvailability Financial Transaction Processing. European Modern Studies Journal, 2025. DOI: 10.59573/emsj.9(5). 2025.
75.
4. Poudel P., Rai S. K., Guragain S. Ordered Scheduling in Control-flow Distributed Transactional Memory.
Theoretical Computer Science, 2024. DOI: 10.1016/j.tcs.2024.114463.
5. Andelfinger P., Köster T., Uhrmacher A. M. The Window Racer Algorithm for Parallel Discrete Event
Simulation. Proceedings of the ACM, 2023. DOI: 10.1145/3573900.3591115.
6. Poudel P., Rai S. K., Guragain S., Sharma G. Ordered Scheduling in Control-Flow Distributed Transactional
Memory. Lecture Notes in Computer Science, Springer, 2023. DOI: 10.1007/978-3-031-24848-1_5.
7. Batista E., Coelho P., Alchieri E. et al. FlexCast: An Efficient Atomic Multicast Protocol for Distributed
Systems. Proceedings of the ACM, 2023. DOI: 10.1145/3590140.3629122.
8. Poudel P., Rai S., Sharma G. Processing Distributed Transactions in a Predefined Order. Proceedings of the
ACM, 2021. DOI: 10.1145/3427796.3427819.
9. Eker A., Arafa Y., Badawy A. A. et al. Load-Aware Dynamic Time Synchronization in Parallel Discrete Event
Simulation. Proceedings of the ACM, 2021. DOI: 10.1145/3437959.3459249.
10. McGlohon N., Carothers C. Deterministic Event Ordering Techniques for Parallel Discrete Event Simulation
Systems. ACM Digital Library.
11. V. Zhebka, et al., Methods for predicting failures in a smart home, in: Digital Economy Concepts and
Technologies Workshop, vol. 3665, 2024, 70–78.