Технології побудови розподілених інформаційних систем

Побудова сучасних розподілених інформаційних систем сьогодні на пряму пов'язане з реаляціоннимі і об'єктно- орієнтованими СУБД, які останнім часом утвердилися як основні засоби для обробки даних в інформаційних системах різного масштабу - від великих додатків обробки транзакцій в банківських системах до персональних систем на РС. В даний час існує безліч систем керування базами даних (СКБД) та інших програм виконують подібні функції. Інструментальні засоби Oracle - одні з кращих і найбільш потужних наявних інструментів розробки професійного класу.

 

Тенденції розвитку технологій побудови розподілених систем

Сьогодні можна спостерігати дві антагоністичні тенденції розвитку ІТ. Перша тенденція пов'язана з небезпечним впливом машинізації на свідомість та поведінку людей: проникненням ІТ в економічну діяльність суспільства для отримання надприбутків, здійснення інформаційного неоколоніалізму, розгортання інформаційних війн, формування у населення виявів насилля, агресії, перетворення молодшого покоління у комп'ютерних рабів, пропаганда сексуальних збочень. ІТ можуть зруйнувати особисте життя людей та організацій. Великої ваги набуває вплив електронних засобів масової інформації, через відсутність критеріїв відбору якісної та достовірної інформації виникає небезпека дезінформації. Процес адаптації до нових прийомів та методів роботи людьми старшого покоління проходить важче, ніж молодшого покоління. Збільшується дистанція між працівниками інформаційної індустрії та тими, хто не належить до інформаційної еліти.

Формується новий тип людей, які проводять майже весь час біля комп'ютера, - homo medium. Така людина настільки глибоко емоційно входить у віртуальну реальність, що є небезпека втратити здоровий глузд, нормальні контакти із суспільством, а межі між реальним та вигаданим життям не сприймаються. Так, у США, наприклад, відомі прецеденти розлучень подружжя через тривале блукання в просторах Internet одного з них.

Поширення автоматизованих інформаційних систем - електронного бізнесу, оподаткування, електронних магазинів тощо - потребує широкого використання засобів ідентифікації особистості користувачів цих систем. Однозначна ідентифікація населення, що ігнорує принцип "людина більша за число", може призвести до контролю над людьми, прозорості їх діяльності, усування небажаних осіб та стеження за їх поведінкою за допомогою інформаційних систем. Банки, страхові агентства, податкові та інші компанії роками збирали і зберігали дані про людей. Тільки тепер внаслідок впровадження нових ІТ доступ до такої інформації отримали багато осіб. Особисте життя стає прозорим. Приміром, страхові файли містять відомості про хвороби та травми, а також про їх походження; оплата праці через пластикові картки дає змогу отримати фінансовий звіт про доходи та покупки; автоматизовані системи продажу квитків дають змогу фіксувати усі переміщення людини; мобільна телефонія дає можливість відстежувати приватні телефонні розмови, їхню тривалість та територіальну локалізацію. Це ставить багатьох людей у складне становище. Виникає загроза тотального адміністрування, посилення контролю над особистістю, обмеження прав людини, свободи її волі.

 

Самостійна робота №14

Тема 3.3. Сучасні архітектури розподілених систем

Архітектури незалежних компонентів

У першій частині курсу ми коротко розглянули основні вимоги, яким повинна задовольняти інформаційна система, і завдання, які повинні вирішуватися такою системою. При цьому ми постійно підкреслювали, що строгість дотримання вимог і фіксованість набору розв'язуваних завдань багато в чому є умовними залежно від конкретних цілей, для досягнення яких розробляється прикладна інформаційна система. Відповідно, проектування і розробка інформаційної системи може базуватися на різних архітектурних рішеннях.

У цій частині курсу наводиться класифікація можливих архітектур інформаційних систем. Ми починаємо з традиційних архітектурних рішень, заснованих на використанні виділених файл- серверів або серверів баз даних. Потім розглядаються варіанти архітектур корпоративних інформаційних систем, що базуються на технології Internet (Intranet -додатки). Наступний різновид архітектури інформаційної системи грунтується на концепції " складу даних " (DataWarehouse) - інтегрованої інформаційної середовища, що включає різнорідні інформаційні ресурси. Нарешті, остання виділяється нами архітектура призначена для побудови глобальних розподілених інформаційних додатків з інтеграцією інформаційно -обчислювальних компонентів на основі об'єктно- орієнтованого підходу.

Зауваження з приводу термінології. З термінологією в області інформаційних систем взагалі, а російськомовною термінологією особливо справи йдуть неважливо. Область інформаційних систем дуже швидко розвивається. Практично щороку виникають нові технології та архітектурні рішення, для яких в маркетингових цілях придумуються оригінальні, що привертають увагу назви, далеко не завжди точно відображають зміст технології та / або архітектури. Насправді, всі підходи до організації інформаційних систем, що розглядаються в цьому курсі базуються на загальній архітектурі "клієнт- сервер". Різниця полягає тільки в тому, що роблять клієнти і сервери. Проте, щоб не заплутати читача, далі ми змушені застосовувати російськомовні еквіваленти відповідних англомовних термінів.

Слід зауважити, що як і будь-яка класифікація, наша класифікація архітектур інформаційних систем не є абсолютно жорсткою. В архітектурі будь-якої конкретної інформаційної системи часто можна знайти впливу кількох загальних архітектурних рішень. Проте, при архітектурному проектуванні системи здається корисним мати хоча б частково ортогоналізірованний архітектурний базис. У наступних частинах курсу ми детально розглянемо особливості кожної архітектури і зупинимося на методологіях та інструментально - технологічних засобах, що підтримують проектування і розробку інформаційних систем у відповідній архітектурі.

 

Класифікація архітектур

Архітектура комп'ютера

Комп'ютер - це електронний пристрій, що виконує операції введення інформації, зберігання та оброблення її за певною програмою, виведення одержаних результатів у формі, придатній для сприйняття людиною. За кожну з названих операцій відповідають спеціальні блоки комп'ютера:

· пристрій введення,

· центральний процесор,

· запам'ятовуючий пристрій,

· пристрій виведення.

Всі ці блоки складаються з окремих дрібніших пристроїв. Зокрема в центральний процесор можуть входити арифметико-логічний пристрій (АЛП), внутрішній запам'ятовуючий пристрій у вигляді регістрів процесора та внутрішньої кеш-пам'яті, керуючий пристрій (КП). Пристрій введення, як правило, теж не є однією конструктивною одиницею. Оскільки види інформації, що вводиться, різноманітні, джерел може бути декілька. Це стосується і пристрою виведення.

Запам'ятовуючий пристрій - це блок ЕОМ, призначений для тимчасового (оперативна пам'ять) та тривалого (постійна пам'ять) зберігання програм, вхідних і результуючих даних та деяких проміжних результатів. Інформація в оперативній пам'яті зберігається тимчасово лише при включеному живленні, але оперативна пам'ять має більшу швидкодію. В постійній пам'яті дані можуть зберігатися навіть при вимкненому комп'ютері, проте швидкість обміну даними між постійною пам'яттю та центральним процесором, у переважній більшості випадків, значно менша.

Арифметико-логічний пристрій - це блок ЕОМ, в якому відбувається перетворення даних за командами програми: арифметичні дії над числами, перетворення кодів та ін.

Керуючий пристрій координує роботу всіх блоків комп'ютера. У певній послідовності він вибирає з оперативної пам'яті команду за командою. Кожна команда декодується, за потреби елементи даних з указаних в команді комірок оперативної пам'яті передаються в АЛП. АЛП настроюється на виконання дії, вказаної поточною командою (в цій дії можуть брати участь також пристрої введення-виведення); дається команда на виконання цієї дії.

Цей процес буде продовжуватися доти, доки не виникне одна з наступних ситуацій: вичерпано вхідні дані, з одного з пристроїв надійшла команда на припинення роботи, вимкнено живлення комп'ютера.

Описаний принцип побудови ЕОМ носить назву архітектури фон Неймана - американського вченого угорського походження Джона фон Неймана, який її запропонував.

Сучасну архітектуру комп'ютера визначають також такі принципи:
Принцип програмного керування. Забезпечує автоматизацію процесу обчислень на ЕОМ. Згідно з цим принципом, запропонованим англійським математиком Ч.Беббіджем у 1833 р., для розв'язання кожної задачі складається програма, що визначає послідовність дій комп'ютера. Ефективність програмного керування є високою тоді, коли задача розв'язується за тією самою програмою багато разів (хоч і за різних початкових даних).

Принцип програми, що зберігається в пам'яті. Згідно з цим принципом, сформульованим Дж. фон Нейманом, команди програми подаються, як і дані, у вигляді чисел й обробляються так само, як і числа, а сама програма перед виконання завантажується в оперативну пам'ять. Це прискорює процес її виконання.

Принцип довільного доступу до пам'яті. Згідно з цим принципом, елементи програм та даних можуть записуватися у довільне місце оперативної пам'яті. Довільне місце означає можливість звернутися до будь-якої заданої адреси (до конкретної ділянки пам'яті) без перегляду попередніх.

На підставі цих приниців можна стверджувати, що сучасний комп'ютер - технічний пристрій, який після введення в пам'ять початкових даних у вигляді цифрових кодів і програми їх обробки, вираженої також цифровими кодами, здатний автоматично здійснити обчислювальний процес, заданий програмою, і видати готові результати розв'язання задачі у формі придатній для сприйняття людиною.

Реальна структура комп'ютера значно складніша, ніж розглянута вище (її можна назвати логічної структурою). У сучасних комп'ютерах, зокрема персональних, все частіше здійснюється відхід від традиційної архітектури фон Неймана, зумовлений прагненням розробників та користувачів до підвищення якості та продуктивності комп'ютерів. Якість ЕОМ характеризується багатьма показниками. Це і набір команд, які комп'ютер здатний розуміти, і швидкість роботи (швидкодія) центрального процесора, кількість периферійних пристроїв введення-виведення, які можна приєднати до комп'ютера одночасно і т.д. Головним показником є швидкодія - кількість операцій, яку процесор здатний виконати за одиницю часу. На практиці корситувача більше цікавить продуктивність комп'ютера - показник його ефективної швидкодії, тобто здатності не просто швидко функціонувати, а швидко розв'язувати конкретні поставлені задачі.

Як результат, всі ці та інші фактори спричинили принципове і конструктивне вдосконалення елементної бази комп'ютерів, тобто створення нових, більш швидких, надійних і зручних у роботі процесорів, запам'ятовуючих пристроїв, пристроїв введення-виведення і т.д. Проте, слід усвідомлювати, що швидкість роботи елементів неможливо збільшувати безмежно (існують сучасні технологічні обмеження та обмеження, зумовлені фізичними законами). Тому розробники комп'ютерної техніки шукають вирішення цієї проблеми вдосконаленням архітекутри ЕОМ.

Так, з'явилися комп'ютери з багатопроцесорною архітектурою, в яких кілька процесорів працюють одночасно, а це означає, що продуктивність такого комп'ютера дорівнює сумі продуктивностей процесорів. У потужних комп'ютерах, призначених для складних інженерних розрахунків і систем автоматизованого проектування (САПР), часто встановлюють два або чотири процесори. У надпотужних ЕОМ (такі машини можуть, наприклад, моделювати ядерні реакції в режимі реального часу, передбачати погоду в глобальному масштабі) кількість процесорів досягає кількох десятків.

Швидкість роботи комп'ютера істотно залежить від швидкодії оперативної пам'яті. Тому постійно ведуться пошуки елементів для оперативної пам'яті, які потребували б якомога менше часу на операції читання-запису. Але разом із швидкодією зростає вартість елементів пам'яті, тому нарощення швидкодійної оперативної пам'яті потрібної ємності не завжди прийнятна економічно.

Номенклатура видів комп'ютерів на сьогодні величезна: машини розрізняються за призначенням, потужністю, розмірами, елементною базою і т.д. Тому класифікують ЕОМ за різними ознаками. Слід зауважити, що будь-яка класифікація є певною мірою умовна, оскільки розвиток комп'ютерної науки і техніки настільки стрімкий, що, наприклад, сьогоднішня мікро-ЕОМ не поступається за потужністю міні-ЕОМ п'ятирічної давності і навіть суперкомп'ютерам віддаленішого минулого. Крім того, зарахування комп'ютерів до певного класу досить умовне як через нечіткість розмежування груп, так і в наслідок впровадження в практику замовного складання комп'юерів, коли номенклатуру вузлів і конкретні моделі їх адаптують до вимог замовника. Розглянемо найбільш поширені критерії класифікації комп'ютерів.