Container model of a multi-component system in the digital twin architecture
DOI:
https://doi.org/10.18372/2073-4751.84.20891Keywords:
container model, multi-component system, digital twin, containerization, distributed computing systems, computer modelingAbstract
The paper addresses the problem of formal modeling of multi-component computer systems within the architecture of digital twins. The relevance of the study is обусловлена the rapid development of container technologies, microservice architectures, and distributed computing environments where systems consist of numerous interacting components. A container-based model of a multi-component system is proposed in which a container is interpreted as a structural and functional subsystem with a defined state space, dynamic operator, and resource characteristics. The system is represented as a set of interacting containers, for which the interaction mechanisms, local component dynamics, and resource constraints are formally defined. An aggregated model of the global system dynamics is constructed, enabling system-level analysis of behavior. Within the digital twin architecture, a mapping between the physical system and its digital representation is introduced, and conditions of structural, dynamic, and resource consistency are formulated. The proposed approach integrates container-based decomposition with a mathematical representation of system behavior and can serve as a formal basis for digital twin architectures in distributed, cloud, and edge computing environments.
References
Merkel D. Docker: Lightweight Linux Containers for Consistent Development and Deployment // Linux Journal. 2014. No. 239. P. 2–7.
Lewis J., Fowler M. Microservices: a definition of this new architectural term. 2014. URL: https://martinfowler.com/articles/microservices.html (дата звернення: 19.12.2025).
Taibi D., Lenarduzzi V., Pahl C. Architectural Patterns for Microservices: A Systematic Mapping Study // Proceedings of CLOSER 2017. Porto, 2017. P. 221–232.
Burns B., Grant B., Oppenheimer D., Brewer E., Wilkes J. Borg, Omega, and Kubernetes // Communications of the ACM. 2016. Vol. 59, No. 5. P. 50–57.
Hightower K., Burns B., Beda J. Kubernetes: Up and Running. 2nd ed. Sebastopol: O’Reilly Media, 2019. 278 p.
Pahl C. Containerization and the PaaS Cloud // IEEE Cloud Computing. 2015. Vol. 2, No. 3. P. 24–31.
Zhang Q., Chen M., Li L. Container-Based Cloud Infrastructure: Architecture and Performance // Future Generation Computer Systems. 2018. Vol. 85. P. 1–14.
Verma A., Pedrosa L., Korupolu M., et al. Large-Scale Cluster Management at Google with Borg // Proceedings of EuroSys 2015. Bordeaux, 2015.
Morabito R. Virtualization on Internet of Things Edge Devices with Container Technologies // IEEE Access. 2017. Vol. 5. P. 8835–8850.
Pahl C., Brogi A., Soldani J., Jamshidi P. Cloud Container Technologies: A State-of-the-Art Review // IEEE Transactions on Cloud Computing. 2019. Vol. 7, No. 3. P. 677–692.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).