Solution of some optimisation problems in the development of centralised and decentralised distributed systems

Abstract

Ця стаття розглядає оптимізаційні задачі, що виникають під час розроблення централізованих і децентралізованих розподілених систем. Ми уніфікуємо підхід до технологічних робочих процесів та архітектурних шаблонів корпоративних комп’ютерних мереж, моделюючи їх як відкриті мережі масового обслуговування зі стаціонарною поведінкою мультиплікативної форми (мережі Джексона). На цій основі формалізовано межі пропускної здатності, компроміси між затримкою та доступністю, а також дієві важелі, такі як зменшення зворотного зв’язку, пропорційний поділ потоків, об’єднання серверів у пули та цілеспрямоване нарощування потужності у вузьких місцях. Далі ми пропонуємо розширену нотацію архітектури, яка розділяє безпеку протоколів та інфраструктури, кодує незалежні домени відмов і тип консенсусу та прив’язує якісні мітки до вимірюваних KPI. Цей підхід природно підтримує як однокритеріальну оптимізацію, так і багатокритеріальний (парето) аналіз та узгоджується з чинними стандартами опису архітектури.

This paper addresses optimisation problems that arise in the development of centralised and decentralised distributed systems. We unify the treatment of technology workflows and architectural patterns of corporate computer networks by modelling them as open queueing networks with product‑form stationary behaviour (Jackson networks). On that basis we formalise throughput ceilings, latency/availability trade‑offs, and actionable levers such as feedback reduction, proportional flow splitting, server pooling, and targeted capacity increments at bottlenecks. We further propose an extended architecture notation that separates protocol and infrastructure security, encodes independent failure domains and consensus type, and binds qualitative labels to measurable KPIs. The approach naturally supports both single‑criterion optimisation and multi‑objective (Pareto) analysis and aligns with current architecture‑description standards.