Положительное влияние физических упражнений на ментальное здоровье

Современные системы аутентификации пользователей требуют высокой производительности и надежности. В данной статье рассматривается моделирование системы аутентификации, которая обрабатывает запросы пользователей с использованием двух методов: Private State Token (PST) и традиционного метода. Моделирование выполнено в среде GPSS [1], что позволяет оценить эффективность системы и предложить пути ее оптимизации [2].

В системе аутентификации пользователей сервер с потоками обрабатывает запросы на аутентификацию двумя методами: Private State Token (PST) и традиционным способом, как это реализовано во ВКонтакте (VK). Пользователи поступают в систему каждые 1,5 секунды и с вероятностью 70% выбирают метод PST, а с вероятностью 30% — традиционный метод. Каждый пользователь может сделать до трёх попыток аутентификации. Если запрос успешен, пользователь завершает процесс, в противном случае он переходит к следующей попытке или выходит из системы после трёх неудачных попыток. Время обработки одного запроса для метода PST составляет 3 секунды с отклонением ±1 секунда, а вероятность успешной аутентификации равна 95%. Для традиционного метода время обработки составляет 7 секунд с отклонением ±2 секунды, а вероятность успеха равна 90%. Система работает в течение 24 часов.

Для моделирования процесса аутентификации пользователей была разработана имитационная модель, основанная на описанных данных. Моделирование включало генерацию запросов на аутентификацию, последовательное прохождение ими всех этапов обработки (выбор метода аутентификации, попытки аутентификации и завершение процесса) и учет времени на каждом этапе. В модели также учитывались вероятности успешной и неудачной аутентификации для каждого метода, а также ограничение на количество попыток. На рисунке 1 представлена имитационная модель, реализованная в среде GPSS.

* Определенна ресурсов

SERVER—STORAGE STORAGE 2 ; Сервер с 2 потоками для обработки запросов

* Генерация пользователей (средний интервал 3 секунды)

GENERATE 0.05 : Интервал поступления запросов на аутентификацию

* Выбор метода аутентификации

TRANSFER .7,PST—AUTH1,TRADITIONAL—AUTH1 ; 70% используют Private State Token. 30% традиционный метод

* Первая попытка аутентификации с использованием Private State Token API

PST_AUTH1 QUEUE QUEUE_PST_AUTH ; Очередь на сервер для Private State Token

ENTER SERVER-STORAGE, 1 : Запрос занимает один поток

DEPART QUEUE—PST_AUTH ; Уход из очереди на сервер

ADVANCE 0.05.0.0167 : Обработка запроса: 3=1 секунды (в минутах)

LEAVE SERVER-STORAGE. 1 : Освобождение потока сервера

TRANSFER . 95,EXIT_SUCCESS,PST_AUTH2 ; 95% успешных. 5% ошибка

* Вторая попытка через Private State Token

PST_AUTH2 QUEUE QUEUE_PST_AUTH : Очередь на сервер для Private State Token

ENTER SERVER_STORAGE; 1

DEPART QUEUE_PST_AUTH

ADVANCE 0.05,0.0167; 3 = 1 секунды (в минутах)

LEAVE SERVER-STORAGE, 1

TRANSFER . 95.EXn_SUCCESS.PST_AUTH3 ; 95% успешных, 5% ошибка

* Третья попытка через Private State Token

PST_AUTH3 QUEUE QUEUE_PST_AUTH : Очередь на сервер для Private State Token

ENTER SERVER-STORAGE, 1

DEPART QUEUE_PST_AUTH

ADVANCE 0.05,0.0167 ; 3 = 1 секунды (в минутах)

LEAVE SERVER-STORAGE, 1

TRANSFER .95,EXIT-SUCCESS,EXIT_F AIL : 95% успешных. 5% ошибка

* Первая попытка традиционной аутентификации

TRADITIONAL—AUTH1 QUEUE QUEUE—TRAD_AUTH : Очередь на сервер для традиционного метода

ENTER SERVER-STORAGE, 1

DEPART QUEUE_TRAD_AUTH

ADVANCE 0.1167,0.0333 ; Обработка запроса: 7 = 2 секунды (в минутах)

LEAVE SERVER-STORAGE, 1

TRANSFER 9,EXIT_SUCCESS!TRADmONAL_AUTH2 ; 90% успешных, 10% ошибка

* Вторая попытка через традиционную аутентификацию

TRADITIONAL_AUTH2 QUEUE QUEUE_TRAD_AUTH

ENTER SERVER-STORAGE, 1

DEPART QUEUE_TRAD_AUTH

ADVANCE 0.1167,0.0333 ; 7 = 2 секунды (в минутах)

LEAVE SERVER-STORAGE, 1

TRANSFER 9,EXIT_SUCCESS;TRADmONAL_AUTH3 : 90% успешных, 10% ошибка

* Третья попытка через традиционную аутентификацию

TRADITIONAL_AUTH3 QUEUE QUEUE_TRAD_AUTH

ENTER SERVER-STORAGE, 1

DEPART QUEUE_TRAD_AUTH

ADVANCE 0.1167,0.0333 ; 7 = 2 секунды (в минутах)

LEAVE SERVER-STORAGE, 1

TRANSFER 9,ЕХГГ_SUCCESS,EXTT_FAIL : 90% успешных, 10% ошибка

* Успешная аутентификация

EXIT-SUCCESS TERMINATE

* Провал аутентификации после 3 попыток

EXIT_FAIL TERMINATE

* Завершение работы системы

GENERATE 1440 : Система работает 24 часа (1440 минут)

TERMINATE 1 : Завершение моделирования

Рисунок 1 – Имитационная модель

На рисунке 2 представлены полученные статистические данные отражающие статистику работы очередей двух вариантов обработки запросов аутентификации.

QUEUE_PST_AUTH 6812 6810  16077      1  3402.444    304.753    304.7720

QUEUE_TRAD_AUTH 15172 15171 35868      1 7592.208    304.806    304.8140

QUEUE WAIT         00 О 0    0.000     0.000     0.0000

Рисунок 2 – Статистические данные модели

Таким образом, максимальная длина очереди (MAX) равна 6812 для PST-аутентификации и 15172 для традиционного метода, среднее время ожидания (AVE.TIME) составляет 304.753 и 304.806 секунд соответственно, а общее количество запросов (ENTRY) – 16077 и 35868. Распределение запросов по очередям (QUEUE) показывает, что PST-вариант обрабатывает их быстрее, несмотря на меньшую нагрузку.

Рисунок 3 содержит статистические данные о распределении временных интервалов для событий аутентификации.

TABLE		MEAN	STD.DEV.	RANGE		RETRY	FREQUENCY	CUM.%
TIME	TO	PST_AUTH 304.181	175.028			0
				-	20.000		329	3.55
			20.000	—	40.000		298	6.77
			40.000	—	60.000		263	9.60
			60.000	-	80.000		299	12.83
			80.000	-	100.000		295	16.01
			100.000	-	120.000		301	19.26
			120.000	-	140.000		331	22.83
			140.000	—	160.000		318	26.27
			160.000	—	180.000		277	29.25
			180.000	-			6556	100.00
TIME_	_T0_	_TRADITIONAL_AUTH	304.310 176.:	350			0
				-	20.000		695	3.36
			20.000	-	40.000		690	6.69
			40.000	—	60.000		676	9.96
			60.000	—	80.000		664	13.17
			80.000	—	100.000		684	16.47
			100.000	-	120.000		670	19.71
			120.000	-	140.000		701	23.10
			140.000	-	160.000		680	26.38
			160.000	-	180.000		677	29.65
			180.000	—			14560	100.00
TIME.	_IN_	_QUEUE      0.000	0.000			0

Рисунок 3 – Статистические данные очередей

Колонки показывают следующие параметры: среднее значение времени (MEAN), стандартное отклонение (STD.DEV.), которые составляют для TIME_TO_PST_AUTH - 304.181±175.028 сек, TIME_TO_TRADITIONAL_AUTH - 304.310±176.350 сек и TIME_IN_QUEUE -0 сек, диапазоны обработки (RANGE) составили 20-180 сек, частоту запросов в каждом интервале (RETRY FREQUENCY), примерно 263-701 случаев, и кумулятивный процент выполнения на каждый диапазон обработки (CUM.%). Анализ показывает схожую временную эффективность методов при незначительном преимуществе PST-аутентификации. Отсутствие времени в очереди (TIME_IN_QUEUE) свидетельствует о оптимальной нагрузке системы.

Варианты аутентификации с использованием метода PST и традиционного метода характеризуются высокой загруженностью и длительным временем ожидания. Эти показатели позволяют выделить ключевые узкие места системы, требующие улучшения для повышения общей эффективности процесса.

Для повышения эффективности работы системы было проведено увеличение количества потоков обработки запросов с двух до шести (рисунок 4).

QUEUE QUEUE_PST_AUTH QUEUE_TRAD_AUTH QUEUE_WAIT	MAX CONT. ENTRY ENTRY(0)		AVE.CONT. AVE.TIME		AVE.(-O) RETRY 0.020   0 0.021   0 0.000   0
	4    0  24597 6    0  54735 0     0        0	17703 37617 0	0.095 0.245 0.000	0.006 0.006 :■ . :■ : :
TABLE	MEAN    STD.DEV.	RANGE		RETRY	FREQUENCY CUM. %
TIME_T 0_P S TAUT H	0.00b    0.013			0
		-	2.000		24597   100.00
TIME TO TRADITIONAL AUTH    0.00b		o7dl4			0
		-	2.000		54735   100.00
TIME IN QUEUE	0.000     0.000			0

Рисунок 4 – Динамика работы модели с добавлением потоков

Такое перераспределение ресурсов позволило сбалансировать нагрузку между этапами и уменьшить время ожидания в очередях, что положительно сказалось на общей производительности системы. Результаты моделирования с обновленным распределением ресурсов показали значительное сокращение времени ожидания с 0.020 до 0.006 секунд для PST-аутентификации и с 0.021 до 0.006 секунд для традиционного метода, а также увеличение пропускной способности системы с 17,708 до 24,597 обработанных запросов для PST и с 37,617 до 54,735 запросов для традиционной аутентификации, что обеспечивает более оперативную обработку запросов на аутентификацию (рисунок 4).

В результате проведенного исследования с использованием имитационного моделирования была проанализирована работа системы аутентификации пользователей. Моделирование показало, что текущая конфигурация системы с двумя потоками обработки запросов не обеспечивает достаточной производительности, что приводит к длительным временам ожидания в очередях. Основные проблемы заключаются в высокой загруженности на этапах обработки запросов с использованием методов PST и традиционной аутентификации. Оптимизация системы за счет увеличения количества потоков до шести позволила значительно сократить время ожидания и повысить общую эффективность обработки запросов. Результаты моделирования продемонстрировали улучшение производительности системы, что способствует более оперативной и надежной аутентификации пользователей.