Teoria Das Filas

March 25, 2018 | Author: Leandro Alves | Category: Server (Computing), Probability Distribution, Time, Areas Of Computer Science, Technology


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Universidade Estadual do Ceará (UECE) Pró-Reitoria de Pós Graduação e Pesquisa (PROPGPq) Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologiado Ceará (IFCE) Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação (DIPPG) Leandro Alves Machado Teoria das Filas Agosto, 2011 1. Introdução 1 transportes e sistemas de estocagem. esperam e são atendidos pelos servidores a partir de alguma disciplina. em qualquer situação em que precisamos esperar por um serviço ou oportunidade. mas. sistemas de comunicação (telefonia) e sistemas de processamento de informações. O problema da congestão de linhas telefônicas foi um dos primeiros motivos a se estudar filas e foi uma das principais aplicações da teoria de filas até meados de 1950. Elas estão presentes em nosso cotidiano. disciplina conhecida como first in first out – FIFO. já a LIFO tem como um exemplo a busca em discos rígidos. ou. O principal motivo de se estudar filas é a melhoria do sistema. carros que esperam num semáforo e depois quando chegam. no supermercado. Um sistema de filas pode ser interpretado da seguinte forma: clientes chegam para serem atendidos. é necessário formar uma fila de espera. o que caracteriza uma melhor utilização dos serviços disponíveis. a literatura começou a expandir e diversas áreas começaram a utilizar os resultados dessa teoria. no banco. quando não há um atendimento imediato.É um ramo da probabilidade que estuda a formação de filas. menor tempo de espera e maior rapidez no atendimento. tornando possível dimensioná-lo de forma a satisfazer os clientes e ser viável economicamente para o provedor do serviço. será atendido primeiro o que chega por último. mensagens que esperam ser transmitidas pelos canais de comunicação. Alguns exemplos que adotam essa teoria são: controle de tráfego aéreo. Os clientes referidos acima podem ser pessoas que esperam um atendimento. A disciplina FIFO é geralmente utilizada em nosso diaa-dia. A partir daí. 2 . no trânsito. Ela provê modelos para demonstrar previamente o comportamento de um sistema que ofereça serviços cuja demanda cresce aleatoriamente. ou seja. será primeiro atendido aquele que chega primeiro. através de análises matemáticas precisas e propriedades mensuráveis das filas. conhecida como last in first out – LIFO. evitando desperdícios e gargalos. Dependente: o processo de atendimento muda de acordo com o número de clientes na fila. Características de um sistema de filas Um sistema de filas consiste no processo de chegada. existe uma fila para cada servidor. A distribuição mais comum é a de Poisson. Em um sistema de fila única. O estado pode ser:  Independente: o processo de atendimento não depende do número de clientes esperando pelo serviço. Os serviços podem ser simples ou batch (em lote). Apresenta comportamento estocástico. Indica a quantidade de pontos de atendimento do sistema. 3 .  2. 2. Não Estacionário: A distribuição varia com o tempo. Quando um sistema possui mais de um servidor (multiservidor ou multicanal). de forma a servir aos clientes paralelamente. da população de usuários e da disciplina de atendimento. da distribuição do tempo de serviço. que é uma distribuição de probabilidade discreta que expressa a probabilidade de uma série de eventos ocorrer num certo período de tempo se estes evento ocorrem independentemente de quando ocorrei o último evento. assim é preciso conhecer qual a distribuição de probabilidade que descreve os tempos entre as chegadas dos clientes. O padrão de chegada de clientes em função do tempo pode ser:  Estacionário: a distribuição de probabilidade que descreve a chegada não varia com o tempo. ele pode apresentar duas variações.1 Processo de chegada O processo de chegada indica qual o padrão de chegada dos clientes no sistema.2 Distribuição do tempo de serviço Assim como no processo de chegada. também é necessário conhecer a distribuição de probabilidade do tempo de serviço. as chegadas ocorrem no tempo e no espaço de acordo com as leis da probabilidade. Em um sistema de múltiplas filas. da capacidade do sistema.  2. do número de servidores. existe uma única fila para todos os servidores.3 Número de servidores Esse componente é também conhecido como número de canais de serviço.2. como em um caixa de banco. ou seja. como em um caixa de supermercado. Figura 2: Servidor paralelo. temos um caso especial conhecido como “Central de atraso”.4 Capacidade do sistema Representa o número máximo de clientes que o sistema suporta. liberando espaço. 4 .5 População de usuários Esse componente indica o número potencial de clientes que podem chegar a um sistema. Algumas disciplinas são:  FIFO: First in First out (primeiro a chegar. incluindo os que estão em espera e os que estão sendo atendidos. A capacidade pode ser infinita ou finita. 2. Pode ser finita ou infinita.6 Disciplina de atendimento Descreve a forma como os clientes saem da fila de espera para serem atendidos. ou seja. 2. 2. todo cliente que chega é atendido imediatamente.Figura 1: Multiservidor com fila única. quando o sistema estiver lotado nenhum cliente pode entrar até que um cliente saia do sistema. Quando existirem infinitos servidores. é o primeiro a sair). Se a capacidade for finita. Filas com prioridade podem ser de dois tipos: o Preemptivo: o cliente com maior prioridade é atendido imediatamente. Exemplo: Aplicável em sistemas em que o item mais recente é mais fácil de ser recuperado. sendo atendido somente quando o cliente em atendimento sai do sistema. priorizando determinados tipos de processos. Ao terminar.  Fila com prioridade: Cada cliente recebe uma prioridade e os clientes com maior prioridade têm preferência no atendimento. o Exemplo: Atendimento em um hospital. interrompendo o atendimento ao cliente com menor prioridade. se atividade não foi completada. Após o termino do tempo. o cliente que foi interrompido retorna ao servidor e continua a sua atividade. dentro da qual é atendido. exemplo em sistemas de controle de estoque. Exemplo: Escalonamento de processos da CPU. o cliente é retirado e outro passa a ser atendido. 5 .Exemplo: Controladores de disco usam FIFO como um algoritmo de escalonamento para determinar a ordem de serviço de solicitações de E/S. podendo continuar o processo de onde parou ou então reiniciá-lo. o cliente de menor prioridade volta a ser atendido.  LIFO: Last in First out (ultimo a chegar.  Round-robin: Cada cliente recebe uma fatia de tempo do servidor. que é uma atividade organizacional que possibilita executar os processos mais viáveis e concorrentes. é o primeiro a sair). Exemplo: Switches e roteadores usados em redes de computadores usam FIFO para manter os pacotes de dados em rota para seu próximo destino. Posteriormente. Não-preemptivo: cliente de maior prioridade é colocado no inicio da fila. mesmo ele tendo uma prioridade mais baixa. Notação Kendall 6 .3.
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