用python写一个程序、假设选课服务器的请求响应时间服从均值为0.3秒的负指数分布,且请求处理时间的最小值为0.05秒,最大值为1.5秒,到达服务器的请求服从均值为0.2秒的负指数分布,请基于排队网络构建仿真系统,分析分别使用1台服务器,2台服务器和3台服务器为同学们提供选课服务时,前1000个学生的选课请求的平均响应时间各是多少。 注: 1. 首个请求的到达时间为0; 2. 当使用多台服务器时,到达请求以轮转的方式发送给不同的服务器; 3. 各个实验取20次仿真测试的均值为结果。
时间: 2024-02-20 17:59:23 浏览: 19
下面是一个基于排队网络构建仿真系统的 Python 程序,实现了使用1台、2台和3台服务器提供选课服务时,前1000个学生的选课请求的平均响应时间的仿真和分析:
```python
import random
class Request:
def __init__(self, time):
self.arrival_time = time
self.service_time = max(0.05, min(1.5, random.expovariate(1/0.3)))
class Server:
def __init__(self, num):
self.num = num
self.busy = False
self.next_free_time = 0
def is_busy(self):
return self.busy
def start_service(self, request):
self.busy = True
self.next_free_time = request.arrival_time + request.service_time
def end_service(self):
self.busy = False
class Queue:
def __init__(self):
self.items = []
def is_empty(self):
return self.items == []
def enqueue(self, item):
self.items.insert(0, item)
def dequeue(self):
return self.items.pop()
def simulate(num_servers):
queue = Queue()
servers = [Server(i) for i in range(num_servers)]
arrival_time = 0
response_time_list = []
for i in range(1000):
request = Request(arrival_time)
queue.enqueue(request)
arrival_time += random.expovariate(1/0.2)
for i in range(20000):
for server in servers:
if not server.is_busy() and not queue.is_empty():
request = queue.dequeue()
response_time = i - request.arrival_time
response_time_list.append(response_time)
server.start_service(request)
elif server.is_busy() and server.next_free_time == i:
server.end_service()
average_response_time = sum(response_time_list) / len(response_time_list)
return average_response_time
if __name__ == '__main__':
for num_servers in range(1, 4):
total_response_time = 0
for i in range(20):
response_time = simulate(num_servers)
total_response_time += response_time
average_response_time = total_response_time / 20
print(f"Using {num_servers} server(s), the average response time is {average_response_time:.3f} seconds.")
```
程序中定义了三个类:Request、Server 和 Queue。Request 类表示一个请求,包含到达时间和处理时间;Server 类表示一个服务器,包含编号、是否忙碌和下次空闲时间;Queue 类表示一个请求队列,用于存储到达服务器的请求。
程序中的 simulate 函数用于进行仿真。首先,生成1000个请求,并按照到达时间加入请求队列。然后,进行20000个时间步长的仿真,对于每个时间步长,依次检查服务器的忙碌状态和请求队列的是否为空,如果有空闲的服务器和请求队列不为空,则从队列中取出一个请求进行服务,并计算响应时间;如果服务器正在忙碌且已经完成服务,则标记服务器为空闲。最后,计算全部请求的平均响应时间。
在主程序中,循环遍历使用1台、2台和3台服务器提供选课服务时的情况,并进行20次仿真。最后,输出平均响应时间。
希望这个程序能够帮助你实现该仿真系统,并得出正确的结果。