Е. Б. Замятина Распределенные системы и алгоритмы Курс лекций

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 18

Лекция 4. Пример. Распределенная информационная система организации. Концепции

В качестве примера рассмотрим корпоративную информационную систему – Региональная распределенная информационная система образования (РРИСО). Ее основное назначение – информационное объединение на территории региона (области, края) многочисленных субъектов, занимающихся образовательной и научной деятельностью, т.е. создание «информационного подпространства образования и науки региона». Это подпространство образуется как пересечение общего информационного пространства (cyberspace) региона и глобального научного и образовательного информационного пространства.

Структура информационного пространства

Хотя термин «информационное пространство» является лишь метафорой, обратимся к проблеме анализа структуры этого пространства. Математики привыкли связывать с любым пространством некоторую структуру, в противном случае говорят не о пространстве, а лишь о множестве не связанных между собой элементов. Ключевым понятием в пространстве является именно связь. Она может проявляться по-разному. В линейных пространствах это возможность получить некоторый элемент как результат простой операции над двумя другими элементами. В метрических пространствах связь характеризуется расстояниями между элементами. В топологических пространствах структура определяется системами открытых или замкнутых множеств и, соответственно, принадлежностью элементов этим множествам. Перечисление можно продолжать.

В информационном пространстве имеется множество субъектов, осуществляющих информационное взаимодействие: это, прежде всего, люди, порождающие информацию, передающие и потребляющие информацию; к субъектам нужно отнести и автоматы – компьютеры с программами, выполняющие аналогичные действия. Информационное пространство включает в себя и объекты – документы в широком смысле этого слова, т.е. определенные информационные единицы, которыми оперируют субъекты. На множество субъектов накладываются различные структуры: структура ведомственной подчиненности группирует людей по организациям, организации – по органам управления муниципального, регионального, федерального уровня. Не полностью совпадает с ней структура географического расположения. Другие структуры группируют людей по профессиям, по специальностям; менее формальные структуры группируют по интересам и т.д. Свои структуры существуют для субъектов – автоматов. Еще более разнообразным является структурирование объектов.

К многообразию структур добавляется еще и динамика. Множества субъектов и (особенно) объектов изменяются с течением времени. Изменяются и структуры: появляются новые связи и исчезают старые, субъекты и объекты переходят из одних множеств в другие.

Информационное пространство существует вне зависимости от наличия или отсутствия компьютерных сетей. Компьютерные сети создают потенциальную возможность образования новых, дополнительных структур в информационном пространстве (например, объединяя субъекты в телеконференции по интересам, в чаты), уменьшают эффективное «расстояние» между субъектами (давая возможность свободно и часто обмениваться информацией людям из разных частей света, что без сетей нереально в массовом масштабе). Компьютерные сети в полной мере соответствуют термину транспортная среда. Они не меняют качественно информационное пространство.

Для того чтобы воспользоваться транспортом нужно знать, куда и с какой целью следует перемещаться. Транспортную среду можно сравнить с телефонной сетью. Вы можете звонить для получения информации тем людям, которых знаете; но и раньше (без телефона) вы могли получить требуемую информацию у тех же людей. Вы можете, воспользовавшись могуществом телефонной сети, звонить наугад по тысячам других номеров, но нужную информацию вы вряд ли получите.

Проблема в том, что в информационном пространстве структуры фрагментарны. Связи видны субъектам в основном локально, в некоторой небольшой окрестности. Поэтому субъект пространства может даже не подозревать о существовании (информационно) удаленного от него другого субъекта.

Ситуацию можно сравнить с отсутствием географических карт. Представим себе, что мы никогда не видели географических карт. Тогда жителям Перми и Краснодара, встретившимся в Нижнем Новгороде, будет трудно объяснить друг другу, где они живут. Очень большая часть нашего знания связана с глобальной информацией, с взглядом сверху на страну, на мир. Недаром сейчас так популярны ГИС – географические информационные системы.

Если вновь обратиться к математическим аналогиям, то можно вспомнить понятие транзитивного замыкания графа. Граф включает в себя связи (дуги) между элементами (вершинами). Эти связи локальны: их «видят» только соседние элементы. Зачастую, хотя два элемента не связаны дугой непосредственно, от одного к другому можно переместиться, пройдя по последовательности дуг – по некоторому маршруту. В графе – транзитивном замыкании в этом случае вводится дополнительная дуга, связывающая элементы непосредственно. Таким образом, транзитивное замыкание графа содержит глобальную информацию, наряду с локальными связями.

Отсюда следует простой вывод: нужно изменить информационное пространство, построив его транзитивное замыкание.

Каким образом может быть построено транзитивное замыкание информационного пространства? Ответ также прост: добавлением к существующему информационному пространству информационной системы, содержащей глобальную информацию и делающей эту информацию доступной всем субъектам (ТЗ ИП = ИП + ИС).

Если исходное информационное пространство распределено по некоторой территории, то мы приходим к распределенной ИС, если эта территория регион – то к региональной распределенной информационной системе (РРИС).

Структура региональной системы образования и предпосылки создания РРИСО

Возникает естественный вопрос: почему выбран именно такой масштаб? Почему – региональная система? Дело в том, что это в определенном смысле минимаксный вариант. Уровень отдельного учебного заведения характеризуется обычно локальной компьютерной сетью, локальной информационной системой. С точки зрения управления – одно или двухуровневая иерархия, с правовой точки зрения – одно юридическое лицо. При расширении масштаба информационной системы до района или небольшого города разнообразие учитываемых аспектов значительно увеличивается. Информационное взаимодействие большого количества юридических лиц, но находящихся в подчинении одного центра – районного (муниципального) управления образования. Использование телекоммуникаций для информационного обмена. Локальные базы данных для организации учебного процесса и центральная база данных с информацией, нужной всем.

На региональном уровне появляется задача интеграции десятков баз данных, принадлежащих ведущим (по разным направлениям) учебным заведениям, и организация доступа к ним из сотен других учреждений образования. Существенным становится исторический аспект, выражающийся в том, что различные ЛВС, различные БД были построены по разной методологии, с использованием различного системного программного обеспечения и «переделка» всех под один стандарт возможно только в отдаленной перспективе. Увеличивается количество уровней иерархии управления, возникают сложные схемы подчиненности и влияния. Например, вуз одни проблемы решает с местной администрацией, другие с федеральным Министерством образования и науки, третьи – с Министерством промышленности и технологий. Не подчиняясь административно различным фондам, вузы на основе грантов получают средства на развитие науки от Российского фонда фундаментальных исследований, Российского гуманитарного научного фонда и др.

На региональном уровне хорошо просматриваются горизонтальные связи: сотрудники университетов различных регионов взаимодействуют по многим вопросам не через Министерство, а напрямую, благодаря личным контактам.

Переход на следующий, федеральный уровень мало добавляет разнообразия в информационном отношении, однако масштаб информационной системы в десятки раз увеличивается, увеличиваются соответственно и трудности ее внедрения.

Таким образом, региональная система характеризуется минимальным масштабом при максимальном структурном и информационном разнообразии.

Построение федеральной информационной системы образования представляется целесообразным не путем введения еще одного уровня иерархии, а путем создания ассоциации взаимодействующих региональных информационных систем.

Если при проектировании локальных информационных систем предприятий мы можем позволить себе выбирать достаточно радикальные решения по смене технической базы, изменении документооборота, то при построении большой системы мы, прежде всего, должны учитывать реалии и консерватизм системы образования. Радикальные решения, идеальные с точки зрения теории могут потребовать таких масштабных финансовых затрат и такого времени на реализацию (внедрение), что вопрос о создании информационной системы будет вообще снят с повестки дня.

Рассмотрим некую типичную региональную систему образования и обсудим проблемы, возникающие при построении РРИСО.

Верхний уровень иерархии образует департамент образования региона. Он руководит деятельностью десятков управлений образования муниципального уровня. В свою очередь, муниципальные органы управления руководят деятельностью образовательных учреждений различных типов. Эта стройная трехуровневая модель, однако, нарушается тем, что в крупных городах (в частности, в региональном центре) имеются дополнительные, городские органы управления. Таким образом, модель становится четырехуровневой. Ряд специализированных образовательных учреждений непосредственно подчиняются вышестоящим органам управления в обход районного уровня. Образовательные учреждения высшего профессионального образования взаимодействуют с департаментом образования далеко не по всем вопросам своей деятельности, подчиняясь непосредственно Министерству образования и науки. Взаимодействие вузов с муниципальными органами управления образования минимально. Негосударственные образовательные учреждения почти не зависят от органов управления при решении финансовых вопросов.

Структуры РРИСО

Структуру РРИСО можно рассматривать с нескольких точек зрения. Прежде всего, это наиболее очевидная – географически ориентированная структура. Многие (но не все) элементы информационной системы привязаны к населенным пунктам, конкретным адресам. Для решения ряда задач управления образованием важна информация из базы данных народонаселения, описывающая возрастную структуру населения на различных территориях, как соответствующих административно-территориальному делению региона, так и произвольным образом очерченных. Важна бывает чисто географическая информация, например, о близости или удаленности двух школ. Имеет значение информация об особенностях климатических условий, в частности, о периоде времени возможного разлива реки, отрезающего отдаленный населенный пункт от учебного заведения, находящегося в другом населенном пункте. Перечислять можно много – напомним фразу из начала статьи: информационное подпространства образования и науки региона образуется как пересечение общего информационного пространства региона и глобального научного и образовательного информационного пространства. Следовательно, РРИСО должна взаимодействовать с региональными базами данных МВД, МЧС, Роскартографии, Минздрава и т.д.

Вторая структура РРИСО – типы данных. Множество хранимых и обрабатываемых документов должно быть разбито на некоторые классы, логически связанные между собой. Сюда же мы отнесем и структуры на множестве источников информации.

Третья структура РРИСО – функциональная. Многообразие функций – независимых; являющихся композицией более частных; локальных, требующих для вычислений небольшой объем информации из одной точки; глобальных, требующих информацию со всей территории или значительной ее части; противоречивых, например, широкое информирование и защита информации. Множества функций можно сгруппировать в сервисы – службы, дающие возможность пользователям решать различные задачи. Наряду с традиционными для сетей почтовыми, FTP и др. сервисами, это могут быть службы подготовки ведомственной отчетности, службы документооборота, службы дистанционного обучения, службы подготовки учебных материалов, службы доступа к вычислительным мощностям институтов РАН и университетов, службы хранения и защиты конфиденциальной информации и другие.

В соответствии с высказанной выше идеей о том, что РРИСО должна создавать транзитивное замыкание информационного пространства, следует переходить от автоматизированного поиска информации и от автоматизированного выполнения бизнес-процессов к автоматическому. Человек должен лишь ставить задачу и получать результат, но не участвовать в промежуточных этапах поиска, оценки и анализа информации.

Проблема в том, что РРИСО не является традиционной информационной системой как, например, информационная система бухгалтерии предприятия. В бухгалтерской ИС четко определены все процедуры работы, известна роль каждого пользователя, его права и обязанности, никаких шагов вправо и влево система не должна допускать. Никто и не подумает искать в Интернете информацию для проведения бухгалтерских расчетов или пытаться выполнить расчет на одном из свободных компьютеров Сети, воспользовавшись имеющейся там программой.

РРИСО является в некотором смысле fuzzy системой с нечетко определенным множеством пользователей и еще более нечетко определенным множеством источников информации. Узким местом в переходе к автоматической обработке информации до настоящего времени были Интернет-браузеры, являвшиеся для непрофессионального пользователя единственным средством общения с WWW. С появлением языка описания документов XML, Web-сервисов, языка WSDL описания Web-сервисов во многих случаях становится возможной полностью автоматическая (программная) обработка информации в распределенной системе типа Internet (не спроектированной одним разработчиком), узлы которой практически автономны и содержат как информацию, так и обрабатывающие компоненты.

Четвертая структура РРИСО – структура целей и задач. Как и многие корпоративные системы, РРИСО – многоцелевая система. Критерием качества с этой точки зрения является степень достижения поставленных целей.

Главной целью любой информационной системы является управление информацией. Главной целью РРИСО является управление управленческой информацией. Многоуровневая система управления образованием составляет костяк всей системы управления, и поэтому, решение задач управленческого характера нужно отнести к наиболее важным, системообразующим. К этим задачам относится мониторинг системы образования, создание и ведение базы нормативных документов, внутренний документооборот, подготовка отчетов, работа с финансово-экономической информацией.

Вторая цель – организация учебного процесса на уровне образовательного учреждения, включающая задачи формирования контингента обучающихся, составления учебных планов и программ, расписания занятий.

Третья цель – обеспечение и организация информации на уровне дисциплины (предмета), семинара (урока), лабораторного исследования, для достижения которой необходима библиотека электронных учебников и научных изданий, средств контроля знаний, средств АСНИ и моделирования.

К четвертой цели можно отнести организацию распределенного обучения, часто называемого дистанционным. Современное дистанционное обучение – это некий вариант традиционного заочного. Под распределенным обучением мы понимаем возможность для студента (школьника) изучать различные дисциплины под руководством преподавателей различных вузов (школ) с использованием компьютерных сетей. Технических препятствий к этому нет, а нормативные постепенно снимаются (введением ЕГЭ – единого госэкзамена, системой экстерната).

Следующая цель РРИСО – содействие организации индивидуальной и коллективной работы, выходящей за рамки необходимого минимума, определяемого должностными обязанностями. Это системы компьютерной поддержки проведения олимпиад, соревнований по предметам, проведения конференций, подготовки электронных изданий.

Пятая структура РРИСО – иерархия. В соответствии с разбиением системы образования на уровни подчиненности: образовательных учреждений, муниципальных (районных) органов управления образованием, регионального органа управления (департамента) образования, информационная система также делится на уровни. Узлы информационной системы привязаны к элементам административной иерархии, обслуживают эти элементы, что сказывается на их функциональных характеристиках. Об особенностях этой иерархии, ее отличиях от классического математического разбиения множества на системы подмножеств было сказано выше.

Шестая структура РРИСО – структура с точки зрения пользователя. Может быть, это наиболее важная структура. Она не сводится к обычному интерфейсу программного обеспечения информационной системы. По-существу, именно эта структура дает пользователю представление о системе, о ее возможностях, о ее содержании. Особой заботой конструкторов РРИСО должно стать создание «имиджа» системы, ее «бренда». Пользуясь терминологией ГИС и Web-мастеров, можно сказать, что РРИСО должна иметь «карту», не географическую, но дающую возможность пользователю - непрофессионалу ориентироваться в системе. Легко сформулировать критерий качества структуры системы: пользователь должен за реальное (для него) время получить любую разрешенную (ему) информацию, имеющуюся в базе данных РРИСО, или на тех же условиях выполнить необходимые вычисления. В системе не должно быть областей данных или функций, неиспользуемых по причине того, что их трудно найти или трудно догадаться о том, как эти функции выполняются. Конечно, это, в известной мере, идеализированный критерий. Ясно, что пользователь, совсем не обладающий знаниями, не сможет использовать систему в полной мере. Но должен быть реализован принцип адекватности: обычных знаний в профессиональной области должно быть достаточно для того, чтобы воспользоваться той частью РРИСО, которая обслуживает эту профессиональную область.

Седьмая структура РРИСО – структура реализации. Это структура программных компонент информационной системы. Структура программных компонент и аппаратного обеспечения является предметом отдельной статьи. Частично эти вопросы освещены в работах, помещенных в настоящий сборник.

Восьмая структура РРИСО – структура защиты информации. Можно представить себе гигантскую динамическую матрицу прав доступа для сотен тысяч субъектов-пользователей и миллионов объектов-документов и проч. Ясно, что «плоскую» защиту реализовать неэффективно. Пользователь может иметь: права доступа к отдельным документам на ограниченное время (например, к контрольной работе, которую он выполняет до определенного момента сдачи работы; к проекту приказа, который ему поручено подготовить); права доступа к классам документов учреждения, пока он там работает; права доступа к информационным материалам, пока он оплачивает подписку; права доступа к свободно распространяемым материалам – без ограничения. Кроме НСД, необходимо организовать антивирусную защиту важнейших узлов ИС, защиту авторских прав. Таким образом, для организации эффективной защиты на отношении «субъекты – объекты» должны быть выделены многочисленные системы подмножеств, определена некоторая универсальная алгебра.

Подсистемы. Взаимоотношения структур

Каждая из структур РРИСО строится по своим законам, поэтому, не стоит ожидать изоморфизма между парами структур. Идеально, если одни структуры являются надстройками над другими, использующими механизмы нижележащих структур, подобно тому, как РРИСО в целом является надстройкой над транспортной сетью.

Однако процесс создания и ввода в действие информационной системы накладывает некоторые условия на согласование структур. Этот процесс состоит из последовательного создания функционально полных подсистем. Каждая подсистема содержит и структуру реализации, и функциональную структуру, типы данных, географически ориентированную структуру и структуру с точки зрения пользователя. Нельзя сказать, что подсистема – это некий вертикальный разрез упомянутых структур, и РРИСО – объединение непересекающихся подсистем. Скорее, напротив, одноименные структуры, входящие в состав разных подсистем, в значительной мере пересекаются. Вследствие этого создание первой (по очереди) функционально полной подсистемы – это создание значительной части РРИСО.

Портал РРИСО

Основное назначение портала – интерфейс между пользователем и программным и информационным обеспечением РРИСО. Под «пользователем» понимается не только человек - индивидуум, работающий с порталом через стандартный или специализированный браузер, но и внешняя программа, автономная или входящая в состав какой-либо внешней (по отношению к РРИСО) информационной системы.

В связи с этим карта портала должна быть структурой данных, доступной для чтения, позволяющей внешним программам осуществлять стандартизованными средствами поиск информации в РРИСО, и включение информации в РРИСО (в разрешенных случаях).

Подсистема ведения первичной документации и репортинга

Предназначена для оперативной работы с первичной информацией о деятельности образовательных учреждений, первичной ее обработки для последующего использования в подсистемах мониторинга, подготовки и принятия решений. К первичной информации относятся данные, возникающие на уровне школ и других образовательных учреждений – сведения о составе учеников, оценках по предметам; сведения о зачислении в состав учащихся, переводах, отчислении; сведения о штатах; сведения о зданиях и сооружениях, о материальной базе и проч. Первичная обработка заключается в получении отчетности для всех уровней управления образованием, в том числе в формировании государственных статистических отчетов. Она характеризуется относительно простыми вычислениями над большими объемами данных. Подсистема предусматривает также получение иных агрегированных данных.

Подсистема мониторинга образования

Эта подсистема составляет часть контура обратной связи в системе управления образованием и наукой. Если подсистема ведения первичной документации реализует функции своего рода «датчиков» в системе управления, то подсистема мониторинга осуществляет агрегирование данных и редукцию их количества. Таким образом, число данных, используемых в анализе, значительно уменьшается, но ценность (информативность) каждого агрегированного параметра соответственно возрастает.

Подсистема мониторинга решает и задачу идентификации, получая (настраивая) модель системы образования и науки как объекта управления.

Результаты работы подсистемы мониторинга могут использоваться самостоятельно в виде аналитических отчетов (более высокий уровень, чем статистические отчеты), а могут быть и исходной информацией в подсистеме принятия решений, замыкающей контур управления.

Хранилище РРИСО

Предназначено для накопления информации, поступающей из различных источников, с целью аналитической обработки и использования в подсистеме подготовки и принятия решений. Источниками могут быть и базы данных. Таким образом, задача интеграции баз данных частично ложится на эту подсистему. Программное обеспечение хранилища РРИСО также реализует процедуры data mining для извлечения профильных знаний из информационных систем, не входящих в состав РРИСО, из Интернета.

Подсистема подготовки и принятия решений

Предназначена для высокоуровневой обработки информации с применением методов экспертных систем, искусственного интеллекта. Использует информацию, получаемую из подсистемы мониторинга и из хранилища. Обладает развитыми средствами диалога для постановки задач. Это своеобразный язык, сочетающий в себе выбор из меню различных типов, задание числовых значений, дат, слов для поиска.

Подсистема внутреннего документооборота

Одной из ее важнейших функций является фиксация решений, принятых с помощью подсистемы подготовки и принятия решений. Эта фиксация производится в виде приказов и распоряжений по департаменту, другим органам управления образования и науки. Подсистема поддерживает бизнес-процессы составления проектов приказов, прохождения проектов по структурным подразделениям и, при необходимости, другим департаментам для согласования и визирования.

Подсистема обеспечивает функцию нормативного контроля, взаимодействуя с базой нормативных актов. При этом проект приказа проверяется на непротиворечие федеральным законам, нормативным актам вышестоящих организаций, международным договорам.

Подсистема внутреннего документооборота поддерживает упомянутые бизнес-процессы и функции и в том случае, когда проект приказа формируется «вручную», без использования подсистемы подготовки и принятия решений.

Эталонная база нормативных актов

База нормативных актов поддерживается в актуальном состоянии, постоянно пополняясь извне новыми актами вышестоящих органов управления, а также других органов управления и организаций, издающих значимые для системы образования и науки документы (например, СНиПы, документы органов санитарного, противопожарного контроля). В эту же базу попадают и документы из подсистемы внутреннего документооборота.

Программное обеспечение базы нормативных документов обеспечивает конвертацию документов из различных источников к стандартной форме, принятой в эталонной базе.

Подсистема единого государственного экзамена

Обеспечивает региональный уровень в иерархии общегосударственной информационной системы ЕГЭ (вертикальная подсистема). В то же время по горизонтали поддерживает учет интересов региона, школьников и абитуриентов региона, особенности реализации ЕГЭ в регионе.

Подсистема информирования абитуриентов

Тесно связана с подсистемой ЕГЭ. Позволяет абитуриентам получать оперативную информацию о вузах, специальностях и направлениях обучения, профессорско-преподавательском составе, проводить анализ своих возможностей по поступлению в тот или иной вуз на основе полученных баллов ЕГЭ и коэффициентов их перевода в баллы вуза.

Подсистема поддержки образовательного процесса

Подсистема основывается на принципах дистанционного обучения. Содержит программные средства и учебные ресурсы, разработанные с использованием международного стандарта IMS. Она может использоваться заинтересованными организациями и даже преподавателями, ведущими индивидуальную деятельность, как Web-сервис. РРИСО не является центром (дистанционного) обучения, а предоставляет лишь средство субъектам системы образования, образовательным учреждениям, имеющим соответствующую лицензию.

Подсистема предметных олимпиад

Содержит программное обеспечение для поддержки проведения соревнований, олимпиад по программированию и другим предметам. Эта поддержка заключается в доступе к тестам, задачам прошлых лет для тренировок участников будущих соревнований. Поддержка жюри (научных комитетов) при составлении задач с целью отбраковки встречавшихся ранее задач. Обеспечение автоматической или полуавтоматической проверки решений во время соревнований.

Реестр сервисов

База данных, поддерживающая обмен программными средствами, специально спроектированными для работы в распределенной среде интернета (Web-сервисы). Информацию о Web-сервисах авторы помещают, используя правила UDDI. Это позволяет во многих случаях отыскивать и подключать Web-сервисы автоматически.

Подсистема безопасности

Точнее было бы говорить о политике безопасности РРИСО, поскольку элементы, обеспечивающие защиту информации (антивирусную защиту, защиту от НСД, криптографическую защиту и проч.) «растворены» во всех подсистемах и имеют не только программный, но и аппаратный и организационный характер. Таким образом, защита – комплексная.

Характеристики РРИСО

Распределенность

По классификации сетей РРИСО можно отнести к классу WAN – wide area networks. В дополнение к географической распределенности можно отметить распределенность источников информации, распределенность данных и распределенность сервисов (функций). Основой распределенной ИС является распределенная база данных (РаБД) – совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределенных в компьютерной сети. К.Дейт вводит для РаБД 12 правил, первым из них является локальная автономность: локальные данные должны находиться под локальным владением и управлением, включая функции безопасности, целостности, представления данных в памяти. Исключением может быть ситуация, когда ограничения целостности охватывают данные нескольких узлов или когда управление распределенной транзакцией осуществляется некоторым внешним узлом.

Условная корпоративность

Хотя мы называем РРИСО корпоративной системой в силу того, что имеется определенный административный «каркас» на множестве ее пользователей, и у нее довольно четкая целевая направленность, тем не менее, эта корпоративность – условная. От классических корпоративных (производственных) систем ее отличают:

Значительная, в том числе юридическая, независимость большинства пользователей системы и организаций, владеющих узлами системы.
Семантическая широта информации, представленной в ИС, не сводящаяся только к управленческим или производственным задачам. Более того, затруднительно даже очертить круг интересов пользователей, сказав, что знания по некоторым темам не могут входить в этот круг.
Большая динамика состава пользователей как по количеству, так и по характеристикам, ролям: ежегодный выпуск из учебных заведений десятков тысяч школьников и студентов и поступление новых людей; перевод из класса в класс; один и тот же человек может одновременно играть в системе образования разные роли – быть студентом заочного отделения вуза и учителем в школе и т.д.
Большое количество пользователей, возможно, сотни тысяч. Только крупнейшие корпорации в мире имеют больше ста тысяч работников (например, AT&T), но и там не все работают с информационной системой. В громадном большинстве случаев корпоративная система объединяет сотни, в лучшем случае, тысячи сотрудников.

Неоднородность

Неоднородность – одна из важнейших характеристик РРИСО. Если многие корпоративные системы являются однородными, или неоднородность имеет место в одном - двух аспектах построения системы, то неоднородность РРИСО – многоаспектна. Прежде всего, это касается вычислительных мощностей узлов системы. Различия мощностей могут достигать порядка (десятичного) и это не связано с различиями в их функциональности. Например, это могут быть узлы в городской физико-математической школе и в сельской школе. Крайне неоднородна по скорости транспортная среда: быстрые локальные сети; сети типа MAN с хорошим IP-соединением; фрагменты WAN, в которых обмен информацией возможен только на уровне e-mail; наконец, узлы (в большом количестве), обмен с которыми производится только дискретными носителями (дискеты и проч.). Если все узлы разделить на классы по скорости доступного им транспорта, то можно сформулировать «функцию неоднородности» РРИСО: количество узлов в классе обратно пропорционально квадрату скорости.

Неоднородны информационные потоки. Наряду с относительно хорошо прогнозируемыми потоками регламентированной информации (списки вновь поступивших учащихся, отчеты, задания и тесты в системе дистанционного обучения) имеется значительная случайная составляющая, определяемая меняющимися интересами участников образовательного процесса и научных исследований.

Неоднородно прикладное программное обеспечение, с которым работают пользователи РРИСО, и которое тем или иным образом должно учитываться при работе системы. К этому ПО относятся средства подготовки документов, попадающих затем в РРИСО, инструментальные средства создания электронных учебников, технологические средства дистанционного обучения.

Неоднородны локальные базы данных. На двух разных узлах базы данных одинакового назначения могут быть построены различным образом.

Перечисленные аспекты неоднородности играют отрицательную роль, являются унаследованными от предыдущего состояния регионального информационного пространства образования и науки, и должны сводиться к минимуму с развитием РРИСО.

Однако аспекты, обусловленные иерархией, различием интересов и ролей людей системы образования, разумеется, останутся. Неоднородность в этом отношении даже увеличится благодаря увеличению функционального разнообразия информационной системы.

Многовариантность доступа

Следствием неоднородности информационного пространства и неоднородности РРИСО является необходимость обеспечения нескольких способов доступа пользователей к системе. При этом должна быть обеспечена мобильность пользователей, эффективное использование каналов связи и защита информации.

Первое направление – внутрисистемные средства доступа, основанные на корпоративном физическом уровне транспортной сети (оптоволокно, выделенные линии, входящие в состав сети образования и науки), и соответствующие программные средства локальных сетей и удаленного доступа. Пользователи в этом случае работают через специализированный интерфейс РРИСО. Вся информация физически циркулирует внутри корпоративной сети, и ее защита обеспечивается общесетевыми средствами.

Второе направление – внутрисистемные средства доступа, использующие сети независимых провайдеров. В этом случае используется доступ по коммутируемым линиям, информационные потоки нуждаются в специальной защите. Интерфейс пользователя может быть таким же, как и в первом случае. В том и другом случае пользователь «привязан» к своему компьютеру, на котором установлено программное обеспечение информационной системы.

Третье направление – доступ через Интернет, т.е. с использованием не только общих сетей, но и общих сетевых служб – WWW, mail, ftp и проч. Интерфейс пользователя включает браузеры и программы электронной почты. Информация, подготовленная им на клиентском ПО РРИСО, затем может быть передана им в систему по электронной почте с любого доступного компьютера. Это повышает его мобильность. Аналогично пользователь может запросить получение по почте необходимой информации. В случае использования WWW пользователь еще более мобилен, и может даже в ряде случаев не иметь на своем компьютере специализированного клиентского ПО, заполняя всевозможные формы на сервере в интерактивном режиме.

Четвертое направление, в программном отношении не имеющее особенностей по отношению ко второму или третьему направлениям, следует, однако, упомянуть особо. Сетевые реалии сегодняшнего дня говорят о том, что одним из часто используемых способов передачи информации является перенос ее на дискетах или других устройствах хранения электронной информации.

Интегрируемость

Это одно из ключевых свойств в характеристике РРИСО. Это и «врожденное» и приобретаемое свойство.

Невозможно представить себе, чтобы такая система создавалась «с нуля». Существуют базы данных, коллекции документов в электронном виде в отдельных образовательных учреждениях, органах управления образованием. Они представлены в разных форматах, вся эта информация неоднородна как отмечалось выше. Но это не основание для того, чтобы имеющуюся информацию отбрасывать и вносить в систему заново уже в стандартных форматах.

Что касается программных компонент, то, действительно, они проектируются и реализуются, исходя из современных подходов, и старое ПО в большинстве случаев подлежит списанию. Но информация может и должна быть конвертирована. Поэтому, механизм информационной интеграции, интеграции баз данных должен быть заложен изначально.

Механизм интеграции должен действовать и в развитой РРИСО, поскольку внешние информационные системы, по-прежнему, будут источниками сведений в нестандартных форматах.

Механизм должен быть адаптивным с тем, чтобы РРИСО могла взаимодействовать с появляющимися новыми источниками информации и новыми прикладными программами.

Blog

Е. Б. Замятина Распределенные системы и алгоритмы Курс лекций

Содержание

Лекция 4. Пример. Распределенная информационная система организации. Концепции