Optimistic Synchronization-Based Server Allocation With Preventive Start-Time Optimization Under Server Failure in Delay-Sensitive Applications

doi:10.1109/TNSM.2026.3676230

2026-03-20

DOI：10.1109/TNSM.2026.3676230

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实时应用需要低延迟和严格的事件顺序来确保无缝运行。分布式服务器处理对此目的有效，并且存在两种同步算法：保守同步算法（CSA）和乐观同步算法（OSA）。OSA相比CSA提高了延迟性能。尽管先前研究已考虑OSA，但它们未纳入服务器故障的影响。本文提出了一种基于OSA的服务器分配模型，用于延迟敏感型应用，具有预防性开始时间优化（PreSO），在单服务器故障下（OSA-PreSO）。所提出的OSA-PreSO模型在满足单服务器故障下带有PreSO的OSA约束的同时，最小化所有故障场景中的最大总延迟。我们将所提出的模型表述为整数线性规划（ILP）问题。在OSA-PreSO中，目标是最小化所有故障场景中的最大总延迟，而不对无故障场景的总延迟给予特别考虑。因此，无故障场景中会出现以总延迟增加形式的惩罚。为减少惩罚，我们开发了一个改进的OSA-PreSO模型，OSA-PreSO-LP（低惩罚），它在保持故障场景中相同延迟特性的同时减少无故障场景的总延迟。我们证明了OSA-PreSO的决策版本是NP完全的。我们引入启发式算法来处理大规模问题。数值结果表明，所提出的OSA-PreSO模型通过有效利用服务器内存资源，相比传统的CSA-based模型减少了延迟。我们观察到，所提出的模型相比开始时间优化实现了更小的最大总延迟，并且相比运行时优化通过防止不必要用户重新分配提供了更大的稳定性。数值结果还表明，OSA-PreSO-LP最多将惩罚降低83%，同时保持故障场景中的相同延迟特性。

Keyword:

Server allocation

optimistic synchronization algorithm

preventive start-time optimization

server failure