Технологии открытых систем

 

Нужно усложнять, чтобы в результате все стало проще, а не упрощать, чтобы в результате все стало сложнее.

Веслав Брудзиньский

Понятие, свойства и стандарты открытых систем.

Этапы развития технологии открытых систем.

История развития эталонной модели открытых систем.

Технология передачи информации в модели взаимодействия открытых систем.

Уровни эталонной модели взаимодействия открытых систем, их назначение и основные функции.

 

Основные понятия открытых систем

Одним из основных направлений информационных технологий, определяющим эффективность функционирования экономических объектов, выступает технология открытых систем. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы-поставщики средств вычислительной техники, передачи информации и программного обеспечения. Их результативность на рынке информационных технологий и систем определяется согласованной научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.

Открытая система — это система, которая способна взаимодействовать с другой системой посредством реализации международных стандартных протоколов.

Протокол — это набор правил, определяющих взаимодействие устройств, программ, систем обработки данных, процессов или пользователей.

 

Открытыми системами могут являться как конечные, так и промежуточные системы, к которым предъявляются следующие требования:

возможность переноса прикладных программ, разработанных должным образом с минимальными изменениями, на широкий диапазон систем;

совместную работу с другими прикладными системами на локальных и удаленных платформах;

взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающем переход от системы к системе.

Открытые системы обладают следующими свойствами, представленными на рис. 5.1.

1.Переносимость прикладного программного обеспечения и повторная применимость программного обеспечения. Под переносимостью приложений понимается перенос всего соответствующего данному приложению программного обеспечения на другие платформы. Под повторной применимостью программного обеспечения понимается перенос в новые приложения некоторой части работающих программ, что также имеет большое практическое значение и непосредственно относится к целям открытости систем.

2.Переносимость данных означает возможность переноса на новые прикладные платформы данных, хранящихся во внешней памяти существующих систем информационных технологий. Переносимость данных обеспечивается применением в открытых системах стандартов, строго регламентирующих форматы и способы представления данных.

3.Функциональная совместимость (интероперабельность) прикладного программного обеспечения — это возможность обмена данными между различными прикладными программами, в том числе между программами, реализуемыми на разнородных прикладных платформах, а также возможность совместного использования данных.

Интероперабельность — это способность системы взаимодействовать с другими системами посредством обмена информацией и совместного ее использования.

4. Функциональная совместимость (интероперабельность) управления и безопасности — это унификация и целостность средств административного управления и управления информационной безопасностью, т. е. для обеспечения интеграции систем их средства административного управления и средства защиты должны строиться в соответствии с международными стандартами.

5.Переносимость пользователей — это обеспечение возможности для пользователей информационных технологий избежать необходимо­сти переобучения при взаимодействии с системами, реализованными на основе различных платформ.

6.Расширяемость — это способность системы эволюционировать с учетом изменений стандартов, технологий и пользовательских требований.

7.Масштабируемость — свойство системы, позволяющее ей эффективно работать в широком диапазоне параметров, определяющих технические и ресурсные характеристики системы (примерами таких характеристик могут служить: число процессоров, число узлов сети, максимальное число обслуживаемых пользователей).

8.Прозрачность реализаций — это способ построения системы, при котором все особенности ее реализации скрываются за стандартными интерфейсами, что и обеспечивает свойство прозрачности реализаций информационных технологий для конечных пользователей систем

9.Поддержка пользовательских требований — это точная спецификация пользовательских требований, определенных в виде наборов сервисов, предоставляемых открытыми системами приложениям пользователей.

Однако открытая система необязательно должна быть полностью доступна другим открытым системам. Это ограничение может быть вызвано необходимостью защиты информации в компьютерах и средствах коммуникаций и обеспечивается путем физического отделения или путем использования технических возможностей. Сущность технологии открытых систем состоит в обеспечении возможности переносимости прикладных программ между различными платформами и взаимодействия систем друг с другом. Эта возможность достигается за счет использования международных стандартов на все программные и аппаратные интерфейсы между компонентами систем.

Стандарт — это документированное соглашение, содержащее технические усло­вия или другие точные критерии соответствия продуктов, процессов и услуг своему назначению.

Стандарты стремятся занять центральное место в направлении развития открытых систем и в индустрии информационных технологий. Более 250 подкомитетов в официальных организациях по стандартизации и унификации работают над стандартами в области информационных технологий. Более 1000 стандартов или уже принято этими организациями, или находятся в процессе разработки.

При этом различают стандарты де-факто и де-юре, представленные на рис. 5.2.

 

Стандарт де-факто означает, что продукт или система какого-то конкретного производителя захватили значительную часть рынка и другие производители стремятся эмулировать, копировать или использовать их с тем, чтобы также расширить свой сектор рынка.

Стандарт де-юре создается официально аккредитованными организациями по разработке стандартов. Он разрабатывается по правилам достижения соглашения в открытом обсуждении, в котором может принять участие любой желающий. При создании промышленных стандартов ни одна из групп не может действовать независимо. Если одна какая-нибудь из групп производителей создает стандарт, в котором не нуждаются пользователи, она потерпит неудачу. То же самое можно сказать и про обратный случай, когда пользователи создадут стандарт, с которым производители не смогут или не захотят согласиться, — попытка создания такого стандарта также будет безуспешной.

Технология открытых систем пользуется успехом потому, что обеспечивает преимущества для разного рода специалистов, связанных с областью информационных технологий.

 

2.Распределенная обработка данных. Технология «клиент-сервер»

Организация ЛВС на предприятии дает возможность распределить ресурсы ПК по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации.

Распределенная обработка данных имеет следующие преимущества:

- возможность увеличения числа удаленных взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, обработки, хранения и передачи информации;

- снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз на разных персональных компьютерах;

- обеспечение доступа пользователей к вычислительным ресурсам ЛВС;

- обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.

При распределенной обработке производится работа с базой данных, т. е. представление данных, их обработка. При этом работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии — на сервере.

Выделяют локальные и распределенные базы данных:

Локальная база данных - это база данных, которая полностью располагается на одном ПК. Это может быть компьютер пользователя или сервер

Распределенная база данных характеризуется тем, что может размещаться на нескольких ПК, чаще всего в роли таких ПК выступают серверы.

В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: экономической, финансовой, кредитной, статистической, научно-технической, маркетинга, патентной информации, электронной документации и т. д.

Создание распределенных баз данных было вызвано двумя тенденциями обработки данных, с одной стороны — интеграцией, а с другой — децентрализацией.

Интеграция обработки информации подразумевает централизованное управление и ведение баз данных.

Децентрализация обработки информации обеспечивает хранение данных в местах их возникновения или обработки, при этом скорость обработки повышается, стоимость снижается, увеличивается степень надежности системы.

Доступ пользователей к распределенной базе данных (РБД) и администрирование осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных, которая обеспечивает выполнение следующих функций:

автоматическое определение компьютера, хранящего требуемые в запросе данные;

декомпозицию распределенных запросов на частные подзапросы к базе данных отдельных ПК;

планирование обработки запросов;

передачу частных подзапросов и их исполнение на удаленных персональных компьютерах;

прием результатов выполнения частных подзапросов;

поддержание в согласованном состоянии копий дублированных данных на различных ПК сети;

управление параллельным доступом пользователей к РБД;

обеспечение целостности РБД.

Распределенная обработка данных реализуется с помощью технологии «клиент-сервер».

Технология «клиент-сервер» — это технология информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов.

Эта технология предполагает, что каждый из компьютеров сети имеет свое назначение и выполняет свою определенную роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами (процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами.

Рассматриваемая технология определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер — это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис — это процесс обслуживания клиентов.

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре «клиент-сервер» описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.

Клиенты — это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя — это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

Один из основных принципов технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на три группы, имеющие различную природу:

 

 

В соответствии с этой классификацией в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:

компонент представления, реализующий функции первой группы;

прикладной компонент, поддерживающий функции второй группы;

компонент доступа к информационным ресурсам, поддерживающий функции третьей группы.

Выделяют четыре модели реализации технологии «клиент-сервер», представленные на рис. 6.11.

 

 

 

Модель файлового сервера представляет наиболее простой случай распределенной обработки данных. Один из компьютеров в сети счита­ется файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Файловый сервер играет роль компонента доступа к информационным ресурсам (т.е. к файлам). На других ПК в сети функционирует приложения, в которых совмещены компонент представления и прикладной компонент. Использование файловых серверов предполагает, что вся обработка данных выполняется на рабочей станции, а сервер лишь выполняет функции накопителя данных и средств доступа (рис. 6.12).

 

К недостаткам технологии данной модели относят низкий сетевой трафик (передача множества файлов, необходимых приложению), небольшое количество операций манипуляции с данными (файлами), отсутствие адекватных средств безопасности доступа к данным (защита только на уровне файловой системы) и т. д.

Модель доступа к удаленным данным существенно отличается от модели файлового сервера методом доступа к информационным ресурсам. В этой модели компонент представления и прикладной компонент также совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка (SQL, если речь идет о базах данных) или вызовами функций специальной библиотеки.

Запросы к информационным ресурсам направляются по сети серверу базы данных, который обрабатывает и выполняет их, возвращая клиенту не файлы, а необходимые для обработки блоки данных, которые удовлетворяют запросу клиента (рис. 6.13).

 

 

Основное достоинство модели доступа к удаленным данным заклю­чается в унификации интерфейса «клиент-сервер» в виде языка SQL и широком выборе средств разработки приложений. К недостаткам можно отнести существенную загрузку сети при взаимодействии клиента и сервера посредством SQL-запросов и невозможность администрирования приложений, т.к. в одной программе совмещаются различные по своей природе функции (представления данных и прикладного компонента).

Модель сервера баз данных основана на механизме хранимых процедур. Процедуры хранятся в словаре баз данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функционирует SQL-сервер. В этой модели компонент представления выполняется на компьютере-клиенте, в то время как прикладной компонент оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере-сервере базы данных. Там же выполняется компонент доступа к данным, т.е. ядро СУБД (рис. 6.14).

 

Достоинства модели сервера баз данных:

возможность централизованного администрирования прикладных функций;

снижение трафика (вместо SQL-запросов по сети направляются вызовы хранимых процедур);

экономия ресурсов компьютера за счет использования единожды созданного плана выполнения процедуры.

Основной недостаток модели сервера баз данных является ограниченность средств написания хранимых процедур, представляющих собой разнообразные процедурные расширения SQL. Сфера их использования ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности отладки и тестирования разнообразных хранимых процедур.

Модель сервера приложений позволяет помешать прикладные программы на отдельные серверы приложений. Программа, выполняемая на компьютере-клиенте, решает задачу ввода и отображения данных, т. е. реализует операции первой группы. Прикладной компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения. Доступ к информационным ресурсам, необходимым для решения прикладных задач, обеспечивается так же, как в модели доступа к удаленным данным, т. е. прикладные программы обращаются к серверу базы данных с помощью SQL-запросов (рис. 6.15).

Технологии «клиент-сервер» имеют следующие преимущества:

позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

предоставляют эффективный доступ к сетевым ресурсам.

Наряду с преимуществами технология «клиент-сервер» имеет и ряд

недостатков:

неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, что влечет как минимум потерю сетевых ресурсов;

требует квалифицированного персонала для администрирования;

имеет более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

 

Информационные хранилища

Применение технологии «клиент-сервер» не дает желаемого результата для анализа данных и построения систем поддержки и принятия решений. Это связано с тем, что базы данных, которые являются основой технологии «клиент-сервер», ориентированы на автоматизацию рутинных операций: выписки счетов, оформления договоров, проверки состояния склада и т. д., и предназначены, в основном, для линейного персонала.

Для менеджеров и аналитиков требуются системы, которые бы позволяли:

анализировать информацию во временном аспекте:

формировать произвольные запросы к системе;

обрабатывать большие объемы данных;

интегрировать данные из различных регистрирующих систем.

Решением данной проблемы стала реализация технологии информационных хранилищ (складов данных).

Информационное хранилище — предметно-ориентированная, интегрированная, содержащая данные, накопленные за большой интервал времени, автоматизированная система, предназначенная для поддержки принятия управленческих решений.

Основное назначение информационного хранилища — информационная поддержка принятия решений, а не оперативная обработка данных. Технология информационного хранилища обеспечивает сбор данных из существующих внутренних баз предприятия и внешних источников, формирование, хранение и эксплуатацию информации как единой, хранение аналитических данных в форме, удобной для анализа и принятия управленческих решений.

Внутренние базы - локальные базы функциональных подсистем предприятия:

базы бухгалтерского учета;

базы финансового учета;

базы кадрового учета и т.д.

Внешние базы - базы, содержащие сведения других предприятий и организаций:

базы предприятий-конкурентов;

базы правительственных и законодательных органов и др.

Основные отличия локальной базы данных от информационного хранилища представлены в табл. 6.4.

 

Принцип, положенный в основу технологии информационного хранилища, заключается в том, что все необходимые для анализа данные извлекаются из нескольких локальных баз, преобразуются посредством статистических методов в аналитические данные, которые помещаются в один источник данных — информационное хранилище.

В процессе перемещения данных из локальной базы данных в информационное хранилище выполняются следующие преобразования:

очищение данных — устранение ненужной для анализа информации (адреса, почтовые индексы, идентификаторы записей и т. д.);

агрегирование данных — вычисление суммарных, средних, минимальных, максимальных и других статистических показателей;

преобразование в единый формат — производится в том случае, если одинаковые по наименованию данные, взятые из разных внешних и внутренних источников, имеют разный формат представления (например, даты).

согласование во времени — приведение данных в соответствие к одному моменту времени (например, к единому курсу рубля на текущий момент).

Технология помещения данных в информационное хранилище представлена на рис. 6.16.

 

Данные, содержащиеся в информационном хранилище, обладают следующими свойствами:

 

Существует три вида информационных хранилищ:

витрины данных;

информационные хранилища двухуровневой архитектуры;

информационные хранилища трехуровневой архитектуры.

 

 

Витрины данных — это небольшие хранилища с упрощенной архитектурой. Витрины данных строятся без создания центрального хранилища, при этом информация поступает из локальных баз данных и ограничена конкретной предметной областью, поэтому в разных витринах данных информация может дублироваться. При построении витрин используются основные принципы построения хранилищ данных, поэтому их можно считать хранилищами данных в миниатюре. Принцип построения витрины данных приведен на рис. 6.17.

Информационные хранилища двухуровневой архитектуры характеризуются тем, что данные концентрируются в одном источнике, к которому все пользователи имеют доступ. Таким образом, обеспечивается возможность формирования ретроспективных запросов, анализа тенденций, поддержки принятия решений. Принцип построения информационного хранилища двухуровневой архитектуры приведен на рис. 6.18.