Аппаратные и программные средства систем управления, ориентированные на руководителя

Существует несколько типов систем высокой готовности, отличающихся своими функциональными возможностями и стоимостью.

Следует отметить, что высокая готовность не дается бесплатно. Стоимость систем высокой готовности намного превышает стоимость обычных систем. Поэтому наибольшее распространение в мире получили кластерные системы, обеспечивающие достаточно высокий уровень готовности систем при относительно низких затратах.

Термин «кластеризация» в компьютерной технологии имеет много различных значений. Одно из определений устанавливает, что кластеризация — это «реализация объединения машин, представляющегося единым целым для операционной системы, системного программного обеспечения, прикладных программ и пользователей».

Машины, кластеризованные вместе таким способом, могут при отказе одного процессора быстро перераспределить работу, загрузив исправные процессоры внутри кластера. Это наиболее важная задача систем высокой готовности.

Первой концепцию кластерной системы анонсировала компания DEC, представив на рынок группу объединенных между собой вычислительных машин в виде единого узла обработки информации (VAX-кластер), который представляет собой многомашинную систему с общей внешней памятью, обеспечивающую единый механизм управления и администрирования. Развитием VAX-кластера стали UNIX-кластеры на базе операционной системы UNIX.

Разделение ресурсов. Компьютеры в кластере могут иметь раздельный доступ к общим накопителям. Все компьютеры в кластере могут обращаться к отдельным файлам данных как к локальным.

Высокая готовность. Если происходит отказ одного из компьютеров, задания его пользователей автоматически могут быть перенесены на другой компьютер кластера. Если в системе имеется несколько контроллеров внешних накопителей и один из них отказывает, другие контроллеры автоматически выполняют его работу.

Высокая пропускная способность. Ряд прикладных систем могут пользоваться возможностью параллельного выполнения заданий на нескольких компьютерах кластера.

Удобство обслуживания системы. Общие базы данных могут обслуживаться одной из машин кластера. Прикладные программы могут инсталлироваться однократно на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера.

Расширяемость. Увеличение вычислительной мощности кластера достигается подключением к нему дополнительных компьютеров. Дополнительные накопители становятся доступными для всех компьютеров, входящих в кластер.

Работа любой кластерной системы определяется двумя главными компонентами:

1) высокоскоростной связью  процессоров между собой;

2) системным программным  обеспечением, предоставляющим клиентам доступ к системному сервису.

Технология параллельных баз данных. Эта технология позволяет множеству процессоров разделять доступ к единственной базе данных. Распределение заданий по множеству процессорных ресурсов и параллельное их выполнение дает возможность достичь более высокого уровня пропускной способности транзакций, поддерживать большее число одновременно работающих пользователей и ускорить выполнение сложных запросов.

Существует три различных типа архитектуры, которые поддерживают параллельные базы данных:

1. симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью (Shared Memory SMP Architecture). Она поддерживает единую базу данных, работающую на многопроцессорном сервере под управлением одной операционной системы. Увеличение производительности таких систем обеспечивается наращиванием числа процессоров, устройств оперативной и внешней памяти;
2. архитектура с общей (разделяемой) памятью (дисками) (Shared Disk Architecture). Эта архитектура построения кластерной системы поддерживает единую базу данных при работе с несколькими компьютерами, объединенными в кластер (обычно такие компьютеры называются узлами  кластера),  каждый  из  которых работает под управлением автономной операционной системы. В таких системах все узлы разделяют доступ к общим дискам, на которых и располагается единая база данных. Производительность таких систем может увеличиваться как путем наращивания числа процессоров и объемов оперативной памяти в каждом узле кластера, так и посредством увеличения количества самих узлов;
3. архитектура без разделения ресурсов (Shared Nothing Architecture). Как и в архитектуре с общими дисками, в этой архитектуре поддерживается единый образ базы данных при работе с несколь кими компьютерами, работающими под управлением автономной операционной системы. В этой архитектуре каждый узел системы имеет собственную оперативную память и собственные диски, ко торые не разделяются между отдельными узлами системы. В таких системах разделяется только общий коммуникационный канал ме жду узлами системы. Производительность таких систем может увеличиваться путем добавления процессоров,  увеличения объемов оперативной и внешней (дисковой) памяти в каждом узле, а также путем наращивания количества таких узлов.

Таким образом, среда для работы параллельной базы данных в кластере обладает двумя важными свойствами: высокой готовностью и высокой производительностью. В случае кластерной организации несколько компьютеров или узлов кластера работают с единой базой данных. В случае отказа одного из таких узлов, оставшиеся узлы могут взять на себя задания, выполнявшиеся на отказавшем узле, не останавливая общий процесс работы с базой данных. Поскольку логически в каждом узле системы имеется образ базы данных, доступ к базе данных будет обеспечиваться до тех пор, пока в системе имеется по крайней мере один исправный узел. Системы такого типа легко масштабируются путем добавления дополнительных процессоров, объемов оперативной и дисковой памяти и новых узлов в системе в любое время, когда это действительно требуется.

Параллельные базы данных находят широкое применение в системах обработки транзакций в реальном масштабе времени (online), системах поддержки принятия решений и часто используются при работе с критически важными для работы предприятий и организаций приложениями, которые эксплуатируются по 24 ч в сутки.

В любой архитектуре информационной системы управления объединение рабочих мест в групповые структуры играет важную роль. Основа — информационная технология обработки данных, при которой каждая рабочая станция выступает как клиент, а различные виды центральных процессоров (мейнфреймы, кластеры) выступают как серверы, организующие надежную групповую работу рабочих станций в сети. Рассмотрим сущность такой технологии.

Технология клиент/сервер. Это распределение прикладной программы по двум логически различным компонентам, каждый из которых выполняет свои отдельные функции. Обычно клиент дает запросы на сервер на выполнение от своего имени определенной работы. Задача сервера — обработка запросов и возврат результата клиенту. Этот процесс чаще всего происходит на физически разделенных компьютерах через тот или иной тип физической инфраструктуры локальной сети. Обычно серверные компьютеры более производительны и лучше оборудованы для выполнения работы, поступающей от машины клиента.

К выбору сервера следует подходить с особой тщательностью, так j как именно его параметры во многом определяют производительность  i и надежность всей системы. В системах управления нашли применение мощные и дорогостоящие специализированные серверы, позволяющие подключать десятки и сотни пользователей.

При выборе сервера следует:

• определить задачи, которые будет решать сервер;
• решить, какие требования по надежности, бесперебойной работе сети, степени сохранности данных, защите от несанкционированного доступа предъявляются к системе управления;
• оценить максимальное количество пользователей-клиентов, которые будут работать с данным сервером.

Наряду с серверами и компьютерами пользователей-клиентов большую роль для увеличения производительности и надежности системы клиент/сервер играют характеристики локальной сети. Самый дешевый вариант предполагает использование коаксиального кабеля (например, 10BASE-2). Однако этот вариант отличается низкой надежностью и сложным диагностированием поврежденного кабеля. Физически более надежный вариант — витая пара (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet), применение которой требует помехозащищенных кодов и небольшого расстояния между соединяемыми объектами. В настоящее время большое распространение получили оптоволоконные линии связи, отличающиеся высокой надежностью и возможностью включения в сеть удаленных пользователей-клиентов.

Основные компоненты информационной системы управления:

• аппаратура;
• операционные системы;
• прикладное программное обеспечение,  обеспечивающее функции управления.

Методы поддержки этих компонентов для конкретной информационной системы управления различны. Например, аппаратная платформа должна обеспечивать поддержку нескольких различных сетей и протоколов взаимодействия, ОС должны обеспечивать логическую связь не только между своими однородными компонентами, но также и с другими типами ОС.

Большинство компьютерных операционных систем (ОС) поддерживает среду клиент/сервер. Основное условие эффективности работы — надежность компонентов сети, всей системы в целом и поддержка процессов выполнения ОС-заданий приложений. Некоторые ОС ориентированы на работу в качестве ОС-клиентов, другие — в качестве ОС-серверов.

В системах клиент/сервер компоненты ОС системного уровня выполняют на сервере, такие функции, как совместное использование файлов, а на компьютере клиента осуществляется обработка самого приложения. Наиболее распространенное применение системы клиент/сервер связано с реляционными базами данных.

Одна из проблем, с которой сталкиваются пользователи систем клиент/сервер, — неоднородность вычислительной среды. Термин неоднородная вычислительная среда означает, что в системе клиент/сервер применены отличающиеся по свойствам друг от друга компьютеры. Использование совместимых сервера, рабочих станций и других элементов локальной сети позволяет решить эту проблему.

Важнейшая проблема для администраторов информационных систем управления — обеспечение взаимодействия элементов систем и их совместная работа. Перед разработчиками клиентских приложений возникла проблема создания такого программного обеспечения, которое могло бы работать на максимально возможном числе платформ и взаимодействовать со всеми другими платформами. Каждый поставщик клиентских приложений старается поддерживать основные платформы пользователей своего программного обеспечения.

Во многих случаях пользователь принимает решение о покупке программных систем, руководствуясь следующими критериями:

• будут ли они совместимы с существующим программным и аппаратным обеспечением?
• можно ли их интегрировать с имеющейся платформой?
• будут ли они интегрироваться с платформами, которые планируется приобрести в будущем?

Архитектура клиентских приложений. Трудную задачу совместимости различных систем легче всего решить с помощью соответствующей архитектуры клиентских приложений и ее компонентов.

Распределенные вычисления — это технологическая архитектура с многообещающими достоинствами и преимуществами. Как и в случае вычислений типа клиент/сервер, распределенные вычисления предусматривают распределение работ между несколькими компьютерами. Однако распределенные вычисления — более широкое понятие, поскольку обрабатывать задания, поступающие от клиентских компьютеров, могут несколько компьютеров кластера, выступающие как сервер в данный момент. Распределенные вычисления можно рассматривать как вычисления клиент/сервер с одним клиентом и несколькими серверами.

Технология распределенных вычислений позволяет максимизировать использование существующего оборудования и полностью оптимизировать неоднородную среду. Однако распределенные вычисления имеют сложную архитектуру приложений и рост трудностей в управлении сетью в целом.

Вычисления клиент/сервер выгодны всем, кто связан с информационными системами. Пользователям гарантируется гибкость, производительность и полное использование ресурсов информационных систем. Выигрыш обеспечивается эффективным совместным использованием ресурсов компьютеров, что ведет к экономии эксплуатационных затрат. Администраторы информационных систем получают в свое распоряжение возможности всех ресурсов систем.

Администраторы сети могут быстро создавать клиентские приложения и эффективно управлять сетевым графиком.

Важное направление в технологии клиент/сервер состоит в повышении эффективности использования ресурсов собственно сервера при их совместном использовании клиентскими приложениями. Диски, принтеры, факсимильная связь и сетевые службы могут совместно использоваться клиентами.

Технология клиент/сервер предлагает множество преимуществ, позволяющих повысить производительность информационных систем. В их числе:

• сокращение общего времени выполнения задач;
• уменьшение использования клиентом времени центрального процессора-сервера;
• уменьшение памяти, используемой клиентом;
• улучшение параметров сетевого графика.

(

Таким образом, технологии клиент/сервер создают предпосылки для решения сложных проблем прикладных систем обработки данных в информационных технологиях управления. •

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Процессы, происходящие в информационной системе. Перспективы развития и внедрения ИС.

 

Информационное обеспечение управления осуществляется посредством функционирования информационной системы.