Краснопрошин Виктор Владимирович ст преподаватель Кожич Павел Павлович Минск 2008 г. Оглавление Оглавление 2 Список условных сокращений 3 реферат
| Вид материала | Реферат |
- Сидорская Ирина Владимировна старший преподаватель Кожич Павел Павлович Минск 2010, 900.44kb.
- Краснопрошин Виктор Владимирович, доцент Кожич Павел Павлович Минск 2009 г. Оглавление, 347.69kb.
- Степанец Владимир Яковлевич доцент Кожич Павел Павлович Минск 2008 г. Оглавление Оглавление, 228.35kb.
- Забрейко Петр Петрович доцент Кожич Павел Павлович Минск 2007 г. Оглавление Оглавление, 254.67kb.
- Кожич Павел Павлович, профессор Воробьев Василий Петрович Минск 2010 г. Оглавление, 247.09kb.
- Кожич Павел Павлович, доцент Запрудский Сергей Николаевич Минск 2010 г. Оглавление, 202.51kb.
- Коледа Виктор Антонович, ст преподаватель Пол Кожич Минск 2010 г. Оглавление Оглавление, 340.48kb.
- Кожич Павел Павлович Минск 2010 г Оглавление Оглавление 2 Применение информационных, 302.47kb.
- Писарев Валерий Михайлович, Ст преп. Воробьев М. А. Минск 2010 оглавление оглавление, 415.9kb.
- Обуховский Виктор Степанович, ассистент Позняков Андрей Михайлович Минск 2006 г оглавление, 266.12kb.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Выпускная работа по
«Основам информационных технологий»
Магистрант
кафедры математического обеспечения АСУ
Костюкович Николай Юрьевич
Руководители:
док. физ.-мат. наук, Краснопрошин Виктор Владимирович
ст. преподаватель Кожич Павел Павлович
Минск – 2008 г.
Оглавление
Оглавление 2
Список условных сокращений 3
Реферат на тему “Использование информационных технологий при построении территориально распределенных систем» 4
Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 5
Глава 2. Методика 10
2.1. Специфика РОС 10
2.2. Общая схема и базовые составляющие решения 10
2.3. Методика разработки СУРОС 11
2.4. Применение методики для решения прикладных задач 12
Глава 3. Обсуждение результатов 14
Заключение 15
Список литературы к реферату 17
Предметный указатель к реферату. 18
18
Интернет ресурсы в предметной области исследования. 19
Действующий личный сайт в WWW 20
Граф научных интересов 21
Презентация магистерской диссертации. 22
Приложения 23
Список условных сокращений
ОС – организационные системы
МЧС – министерство по чрезвычайным ситуациям
БД – база данных
Реферат на тему “Использование информационных технологий при построении территориально распределенных систем»
Введение
В настоящее время наблюдается эволюция структур ОС, сложившихся в индустриальную эпоху. Процессы глобализации устранили административные границы, интернационализировали производство, расширили рынки, ужесточили конкуренцию, установили приоритет информационного сектора экономики над другими [1]. В результате традиционные “тейлоровские” жесткие локальные структуры ОС с вертикальной системой управления постепенно стали заменятся на гибкие, территориально распределенные организационные системы (РОС), с горизонтальным типом управления десятками тысяч объектов, количество и расположение которых постоянно изменяется [2]. Новые типы организаций формируются как частными, так и государственными организациями. Типичным примером РОС является МЧС Республики Беларусь с тысячами объектов управления и сотнями диагностических показателей по каждому из них (рисунок 1.1).
Рисунок 1. Распределенная ОС
В целом РОС обладают следующими свойствами:
наличие нескольких уровней;
гибкость структуры;
большое, быстро изменяющееся количество удаленных объектов управления;
большое количество решаемых задач;
большое количество и различная семантика диагностических показателей.
В результате существенного роста количества РОС с такими свойствами особую актуальность приобрели вопросы построения компьютерных систем для их управления. В целом распределенная многоуровневая система должна решать следующие задачи:
- формировать БД исходной информации на 1-м уровне;
- решать прикладные задачи 1-го уровня;
- передавать накопленную информацию в БД 2-го уровня;
- решать прикладные задачи 2-го уровня;
- …
- решать прикладные задачи Центра.
Попытки решения перечисленных задач “в лоб” на основе широко рекламируемых технологий крупных фирм редко приводят к успеху, т.к. в них задачи “подстраиваются” под технологию, хотя надо наоборот. Одна из возможных технологий построения территориально распределенных систем, максимально учитывающая свойства прикладных задач, рассматривается в данной работе.
Глава 1. Обзор литературы
Любое государство, как и мировое сообщество в целом, можно рассматривать как совокупность ОС различной структуры [1]. Под организационной системой понимается иерархия, состоящая из центра (субъекта) и некоторого множества подразделений (объектов) управления, деятельность которых направлена к достижению некоторой общей цели.
Основателем теории организационных систем (ТОС) считается немецкий ученый М.Вебер. В 1930-1960-х идеи Вебера в рамках социологии и теории управления развивали К. Боулдинг, Ч. Барнарду, А. Файоль, Р. Мертон, Г. Саймон. В 1960-2000 гг. ТОС сформировалась как интегральная научная дисциплина, позволяющая эффективно управлять организациями и предсказывать их поведение.
В целом модель РОС можно представить кортежем:
W = (Center, P1, P2,…,Pn, com)
где: Center - центр; P – объекты, com - механизм информационного обмена.
Современные исследования РОС выполняются на стыке смежных научных направлений: теории организации, информатики, общей теории систем, общей теории управления, теории распознавания образов, теории коммуникации и др. В зависимости от научной школы ТОС рассматривается как: иерархическая структура [Д.Дэвис, К.Маркис, Б.З.Мильнер], большая система [3], адаптивная динамическая структура [5], система с дискретными событиями, активная система [Новиков, Бурков, Прангишвили].
В рамки актуальной проблематики ТОС входят вопросы построения автоматизированных систем управления ОС, которые обобщены в фундаментальных монографиях Дж.Клира [3], Д,А.Новикова [4] и др. В целом систему управления распределенными ОС (СУРОС) можно описать кортежем:
W = (Center, P1, P2,…,Pn, com, sys)
где: sys – территориально распределенная система.
Для разработки СУРОС используются две основные группы технологий: SUN Microsistems и Microsoft (рисунок 2).
Рисунок 2. Технология для построения СУРОС
Java 2 Platform, Enterprise Edition (J2EE) и .Net являются конкурирующими технологиями, каждая из которых позволяет создавать Web-службы (Web services) и имеет свои плюсы и минусы.
Платформа фирмы Sun J2EE (J2SE, J2ME) включает инструментальные средства разработчика Forte for Java для операционной среды Solaris, решение для электронной коммерции семейства iPlanet и др. Эти продукты позволяют уменьшить усилия при разработке и выпуске оптимальных решений. Sun также предлагает широкий спектр продуктов и технологий, услуг, программ по повышению квалификации и консультированию. Кроме того, J2EE активно поддерживает фирма IBM (WebSphere Application Server). Основным преимуществом J2EE считается переносимость (многоплатформенность). Среди недостатков можно указать следующие:
1) J2EE поддерживает единственный язык: Java;
2)отсутствие пользовательских value-типов, т.е. структур. Программист на java при желании может догнать .NET в этом вопросе, заведя кучу массивов и т.д., но в большинстве случаев заморачиваться не будет;
3) Технология компиляции MSIL оптимизирующим компилятором - более прогрессивная, чем интерпретация или компиляция байт-кода. Дело в том, что MSIL - значительно более высокоуровневый язык, нежели байт-код java. Байт-код java трудно даже при желании скомпилировать с оптимизациями. Микрософтовская java VM работала быстрее именно потому, что она использовала хакерский трюк! Зная, как компилирует стандартный компилятор java в байт-код, она первым делом производила декомпиляцию, т.е. восстановление программы до кода более высокого уровня, нежели java-байт-код, после чего запускала оптимизирующий компилятор. В MSIL такие финты не нужны;
4) стоит учесть, что программы для .NET хорошо поддаются масштабированию, ибо есть все средства, а сервера Sun всегда ЗНАЧИТЕЛЬНО проигрывают интеловским по цене/производительности.
Несмотря на указанные преимущества, более целесообразным представляется выбор в пользу технологий Microsoft, в основном по следующим причинам:
Microsoft .Net поддерживает различные языки программирования;
глубокая программно-модульная интеграция с Windows обеспечивает высокую скорость выполнения приложений;
мощная поддержка web-сервисов, как на уровне Microsoft Visual Studio, так и технологически (сериализация ADO.NET Data Set, WS Attachments);
эффективная среда разработки, позволяющая использовать визуальное наследование и выявить
большинство ошибок еще до компиляции кода, поддержка проектирования структур данных в XML;
наличие технологии доступа к данным ADO.NET, хорошо зарекомендовавшей себя в работе с Microsoft SQL Server;
возможность работы с данными через отсоединенный Data Set, что существенно облегчило как реализацию клиентского кэша, так и обмен данными между клиентом и сервером;
встроенная поддержка .NET Framework в Windows Server 2003;
наличие хорошей документации по применяемым технологиям (MSDN, Knowledge base);
большой выбор готовых .NET-компонентов, позволяющих быстро построить качественный пользовательский интерфейс.
Приведем перечень продуктов и технологий Microsoft, которые целесообразно использовать при разработке распределенных систем:
операционная система серверов — Windows Server 2003;
СУБД - Microsoft SQL Server 2005;
web-сервер - Microsoft IIS 6.0;
язык разработки - C#;
среда выполнения - .NET Framework 2.0, 3.5;
среда разработки - Microsoft Visual Studio 2005, 2008;
доступ к данным - ADO.NET.
Обобщив результаты, представленные в [], общую постановку задачи на разработку территориально-распределенных систем можно сформулировать следующим образом.
Пусть имеется РОС W, которая функционирует в среде S, состоит из центра Center и n территориально распределенных объектов управления P:
W = (Center, P1,P2,…,Pn), n ∞
Состояние объектов P1,P2,…,Pn характеризуется значениями конечного множества разнородных диагностических переменных различного:
X = x1, x2,…, xm , где X = string, real, integer
Объекты P1,P2,…,Pn ранжированы по уровням 1,2,..,mm.
Требуется разработать технологию для построения БД на основании X = x1, x2,…, xm на уровне 1, решение прикладных задач на уровне 1, передачу информации на уровень 2 и т.д. до уровня центра.
Ограничение: количество уровней в большинстве задач не превышает трех, поэтому в данной работе введено ограничение mm=3.
Глава 2. Методика
2.1. Специфика РОС
Специфика задач с большим количеством (500-2000) показателей, характеризующих объект управления в РОС заключается в том, что их практически невозможно ввести без ошибок , используя web-приложения, доступные через Internet Explorer. Кроме того, соображения секретности и сохранности БД наводят на простую идею – организовывать БД локальными средствами, а организовывать доступ руководства к результирующей информации – через web посредством Internet Explorer. Этот подход реализован в прикладной системе, описанной ниже.
2.2. Общая схема и базовые составляющие решения
Предлагается схема решения, основанная на взаимодействии участников РОС с программными агентами, количество которых количество которых равно количеству уровней. В нашем случае, согласно ограничению, их будет три (рисунок 3).
Рисунок 3. Схема взаимодействия элементов СУРОС
Согласно правилам мнемоники, назовем агентов нижнего уровня - aInsp, среднего - aObl, верхнего - aResp.
Ниже представлена типовая модель агента (рисунок 4).
Рисунок 4. Универсальная модель агента
Модели агентов разных уровней имеют одну и ту же структуру, отличие – различные решаемые прикладные задачи. Кроме того, агент верхнего уровня не передают информацию выше, а аккумулирует ее со всех нижних уровней.
Универсальная структура агента позволяет говорить о возможности построения универсальной модели интерфейса. Предлагается следующая модель универсального интерфейса:
MunInt =
где: Tasks – окно идентификаторов решаемых задач; Parameters – окно задания параметров различного типа и назначения; Result – окно вывода результата (в случае вывода на экран); Servis – сервисные функции.
2.3. Методика разработки СУРОС
Методика разработки СУРОС на описанной выше основе заключается в выполнении пяти шагов системного плана и семи шагов прикладного плана.
Шаги системного плана:
разработка универсального модуля ограничения доступа к ресурсам СУРОС;
разработка универсального модуля пересылки информации на следующий уровень;
разработка универсального модуля интеграции новой информации и БД уровня;
разработка модуля посредника;
разработка универсального модуля архивации БД.
Затем выполняются шаги прикладного плана:
построение модели предметной области (x1, x2,…, xm),
разработка структуры БД;
разработка модулей прикладных задач;
разработка модулей агентов всех уровней на основе универсального интерфейса;
разработка программ агентов всех уровней;
установка агентов на компьютеры пользователей всех уровней;
эксплуатация системы.
2.4. Применение методики для решения прикладных задач
Методика была использована для разработки программного средства автоматизации системы управления органов государственного пожарного надзора МЧС, интегрированное с ГИС МЧС.
Рассмотрим результаты выполнения методика.
Прежде всего, разрабатывается модуль ограничения доступа к ресурсам (рисунок 5).
Рисунок 5. Модуль ограничения доступа
Затем разрабатывается модуль пересылки информации на следующий уровень (рисунок 6).
Рисунок 6. Модуль ограничения доступа
Остальные системные модули формируются в рамках системного меню (рисунок 7)
Рисунок 7. Меню посредника и интеграции
На основе универсальных моделей агентов, интерфейса и заранее разработанных прикладных DLL-модулей формируется интерфейс агента уровня (рисунок 8).
Рисунок 7. Меню агента уровня
Пользователь вызывает из меню агента модули решения прикладных задач, решает их, пополняет БД новой информацией, распечатывает данные и т.д. Пример прикладной задачи показан на рисунке 8.
Рисунок 8. Меню прикладной задачи
Другие прикладные задачи решаются аналогично.
Глава 3. Обсуждение результатов
В результате разработки методике построения распределенных систем на основе продуктов Microsoft: Windows Server 2003; СУБД - Microsoft SQL Server 2005; web-сервер - Microsoft IIS 6.0; язык разработки - C#; среда выполнения - .NET Framework 2.0, 3.5; среда разработки - Microsoft Visual Studio 2005, 2008; доступ к данным - ADO.NET был накоплен определенный опыт как разработки больших систем, так и их отладки и эксплуатации.
Язык C#, как и остальные продукты оказался одним из лучших средств по скорости отладки. Отсутствие требований постоянного контроля работы с указателями так же значительно сократило время разработки.
Одной из основных проблем внедрения была необходимость обучения слабо подготовленных в области IT пользователей. Решению этой проблемы существенно помог встроенный Help.
Заключение
В работе рассмотрены актуальные вопросы построения территориально распределенных систем (ТРС):
показано, что ТРС предназначены для управления территориально распределенными организационными системами (ТРОС), включающими сотни и тысячи удаленных объектов управления;
произведено сравнение основных технологий построения распределенных систем: Java и .Net. Показано, что главное преимущество Microsoft .Net в том, что это полноценная платформа, а J2EE ориентирована только на серверное программирование. Более того, J2EE - это лишь набор спецификаций и необходимо приобретать дорогостоящие (обычно порядка $15,000 для одной машины) реализации J2EE. В отличие от J2EE, Microsoft .Net – это набор продуктов и служб;
разработана типовая модель ТРОС, включая ее участников, их роли и отношения между ними;
показана зависимость технологии построения управления ТРС от свойств, структуры и задач ТРС;
выделены две основных группы технологий построения РТС, разработанных фирмами Microsoft и SUN;
5)показана целесообразность применения интегрируемых программных продуктов фирмы Microsoft: .NET для написания программ и MS SQL Server для организации базы данных;
предложена типовая методика комплексного применения средств платформы .Net и СУБД MS SQLServer;
представлены результаты использования методики для построения системы АСУ МЧС;
обобщен опыт разработки АСУ МЧС;
показана правильность подхода: создание БД для большого количества показателей – локально, использование БД – дистанционно для задач с большим количеством (500-2000) входных реквизитов;
высокая скорость компиляции и удобство отладки C# обеспечило отладку большого комплекса программ в крайне ограниченный сроки.
Список литературы к реферату
- Иванов, Н. Глобализация и проблемы оптимальной стратегии развития / Н. Иванов // Мировая экономика и международные отношения. – 2000. – № 2. – С. 18–27.
- Краснопрошин, В.В. Технология построения систем поддержки решений на основе распределенных разнородных знаний / В.В. Краснопрошин, Г. Шаках, А.Н. Вальвачев // Информатика. – Минск, 2004. – № 3. – С. 49–58.
- Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. – М.: Радио и связь, 1990. – 536 с.
- Новиков Д.А. Механизмы функционирования многоуровневых организационных систем /Д.А.Новиков. – М.: Фонд "Проблемы управления", 1999. – 150 с.
- Спенсер П. XML Проектирование и реализация /П.Спенсер. –М.: Лори, 2001. – 528 с.
- Троелсен, Э. C# и платформа .Net. Библиотека программиста /Э.С.Троелсен – Спб: Питер, 2002. – 800 c.
- Шарков, Ф.И. Теория коммуникаций / Ф.И. Шарков. – СПб: РИП, 2004. – 245 с.
Отчет по НИР “Разработать платформу автоматизированной системы управления органов государственного надзора МЧС, интегрированную в ГИС МЧС”, БГУ, 2007.
Предметный указатель к реферату.
А
агент – 10
архивация - 12
Р
реквизит – 16
С
схема решения – 10
У
универсальный интерфейс – 11
Интернет ресурсы в предметной области исследования.
- msdn.microsoft.com
Самая обширная библиотека документов по технологиям Microsoft.
Свободная электронная энциклопедия, которую может редактировать каждый. Википедия — многоязычная, общедоступная, свободно распространяемая универсальная энциклопедия. Википедия по объёму сведений и тематическому охвату считается самой полной энциклопедией из когда-либо создававшихся за всю историю человечества.
Достоинством является наличие ссылок и списка публикаций по исследуемой теме, что является полезным материалом для дальнейших исследований в предметной области.
Действующий личный сайт в WWW
Адрес сайта магистранта Костюковича Николая Юрьевича:
ссылка скрыта
Граф научных интересов
Магистранта
Костюковича Николая Юрьевича
факультет прикладной математики и информатики,
специальность 1-31 80 09
«прикладная математика и информатика»
| Смежные специальности
| Основная специальность
| Сопутствующие специальности
|
Презентация магистерской диссертации.
Presentation_Kostyukovich.ppt
Приложения
