This paper addresses the problem of traffic prediction in distributed backend systems and proposes a graph neural network based modeling approach to overcome the limitations of traditional models in capturing complex dependencies and dynamic features. The system is abstracted as a graph with nodes and edges, where node features represent traffic and resource states, and adjacency relations describe service interactions. A graph convolution mechanism enables multi order propagation and aggregation of node features, while a gated recurrent structure models historical sequences dynamically, thus integrating spatial structures with temporal evolution. A spatiotemporal joint modeling module further fuses graph representation with temporal dependency, and a decoder generates future traffic predictions. The model is trained with mean squared error to minimize deviations from actual values. Experiments based on public distributed system logs construct combined inputs of node features, topology, and sequences, and compare the proposed method with mainstream baselines using MSE, RMSE, MAE, and MAPE. Results show that the proposed method achieves stable performance and low error across different prediction horizons and model depths, significantly improving the accuracy and robustness of traffic forecasting in distributed backend systems and verifying the potential of graph neural networks in complex system modeling.


翻译:本文针对分布式后端系统中的流量预测问题,提出一种基于图神经网络的建模方法,以克服传统模型在捕捉复杂依赖关系和动态特征方面的局限性。该系统被抽象为包含节点与边的图结构,其中节点特征表示流量与资源状态,邻接关系描述服务间的交互。图卷积机制实现了节点特征的多阶传播与聚合,门控循环结构则动态建模历史序列,从而将空间结构与时间演化相结合。时空联合建模模块进一步融合图表示与时间依赖关系,解码器则生成未来流量预测。模型采用均方误差进行训练,以最小化与真实值的偏差。基于公开分布式系统日志的实验构建了节点特征、拓扑结构与序列的联合输入,并利用MSE、RMSE、MAE和MAPE指标将所提方法与主流基线进行对比。结果表明,所提方法在不同预测步长和模型深度下均取得稳定性能与较低误差,显著提升了分布式后端系统流量预测的准确性与鲁棒性,验证了图神经网络在复杂系统建模中的潜力。

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