Особенности задач выбора платформ

 

Постановка задачи. В состав ИС входят различные компоненты: вычислительные, периферийные, программные, информационные, коммуникационные и технологические. Имеется масса возможных вариантов каждой составляющей, что дает множество исходов проектирования системы в целом и ее развития. В связи с этим в качестве основы ИС обычно рассматриваются некоторые сложившиеся комплексы базовых средств, называемые в настоящее время платформами. Основу любой платформы составляют вычислительные и базовые программные средства. От выбора этих составляющих зависят в значительной мере все остальные решения в системе.

В разных частях сложной системы могут использоваться различные платформы: одни – в качестве серверов разных уровней, другие – на рабочих местах пользователей и сотрудников информационных подразделений в качестве рабочих станций. Выбор вариантов платформ является ключевым решением при проектировании информационной системы.

По существу, это всегда важная и сложная проблема, которую нужно решать при построении любых ИС самого различного назначения. Если же ставится задача более строго – обосновать оптимальность избираемых вариантов платформы, то ее постановка и решение требуют проведения достаточно объемных и наукоемких исследований (формирование моделей, определение критериев оптимальности, а также проведение моделирования, в ряде случаев достаточно трудоемкого).

Единых рекомендаций по решению этой проблемы не существует. Одни фирмы используют эффективные варианты систем, в которых за счет переноса основных операций с центральной машины на рабочие места повышается степень распараллеливания вычислительного процесса. Другие, напротив, отдают предпочтение консолидированным центральным системам, обеспечивающим распараллеливание процессов за счет лучшего управления и при этом высокую степень информационной защищенности системы в целом.

Заказчики и будущие пользователи систем могут предъявлять к системе самые разные требования по производительности обработки информации, защищенности и сохранности данных. Эти специальные требования, предъявляемые заказчиками, обязательно скажутся на решении задачи выбора соответствующей структуры системы и базовых платформ.

В связи с этим следует специально выявлять тенденции прежде всего в сфере так называемых базовых, или платформообразующих, средств и ориентироваться на них при принятии стратегических решений. Важнейшие средства этого класса – вычислительные машины и операционные системы.

Особую остроту в настоящее время обрела ситуация на рынке операционных систем среднего класса, т.е. ОС серверов средних уровней и рабочих станций для реализации мощных приложений. Дело в том, что выбор мейнфрейма – задача в настоящее время в России достаточно редкая; при выборе ОС для персональной ЭВМ тоже особых проблем не возникает – практически подавляющее превосходство приобрела линия ОС Windows компании Microsoft.

Что же касается ЭВМ среднего класса, то здесь все не так просто. Значение этих ЭВМ постоянно возрастает, поскольку в связи с ростом мощности базовых процессоров расширяется круг выполняемых ими функций. Поэтому и ОС средних уровней становятся важным классом базовых средств, здесь развивается противостояние ОС UNIX и ОС Windows NT компании Microsoft; несколько в стороне, но успешно расширяет сферы влияния ОС Linux – клон ОС UNIX; предпочтение той или иной ОС не является вполне очевидным.

Стремительное накопление объемов данных в ИС, развитие технологий работы с данными и ужесточение требований к техническим характеристикам соответствующих элементов ИС требуют специальных программных и технических средств, обеспечивающих новые технологии. Средства создания приложений прямо входят в состав ИС в качестве инструментов; формирование их арсенала может решительным образом сказаться на совместимости и переносимости модулей системы. В настоящее время активно разрабатываются и обсуждаются средства так называемой платформонезависимой технологии Java компании SUN Microsystems.

Наконец, прогресс вычислительных и сетевых средств во всех их классах также решительным образом влияет на принятие решений как при создании ИС, так и на всех стадиях ее использования и развития.

Таким образом, процесс развития ИС не может быть вообще произвольным, принимаемые при этом решения должны согласовываться с прогрессом в тех направлениях средств информатизации, которые играют наиболее важную роль в составе системы.

Варианты структур. Кроме многообразия возможных комбинаций средств, которые могут быть положены в основу ИС, нужно учесть множество возможных вариантов организации системы, технологических процессов, которые в системе могут быть реализованы, и соответствующих им стандартов, а также разнообразие кадровых и управленческих стратегий и решений. В соответствии с этим любая задача выбора или развития ИС может быть чрезвычайно сложной. Она может характеризоваться значительными размерностью, сложностью зависимости критерия качества решения от варьируемых параметров и к тому же высоким уровнем неопределенности. Поэтому задачи развития ИС часто оказываются не проще, чем задачи их создания, и требуют того же инструментария.

Естественными критериями в задачах выбора решений по развитию системы служат экономические показатели. В них основными переменными могут быть затраты. Затраты на приобретение и установку комплекса технических, программных и других средств не исчерпывают все расходы. На обучение персонала, подготовку и содержание помещений, разработку прикладных программ, поддержку техники и другие цели тоже требуются средства, поэтому выбранный простой вариант может оказаться неоптимальным с учетом всех сопутствующих затрат, т.е. по ТСО.

В этих условиях сведение проблемы к выбору между просто центральной и распределенной системой также не отражает ситуации во всей ее полноте.

Так, по данным аналитической компании ITG, центральная система на базе мейнфрейма IBM ES/9000 с сетью из 50 и более IBM PC имеет явные преимущества перед распределенной: средняя полная стоимость одного рабочего места пользователя ПК в этой системе ниже примерно в 2 раза, а средняя полная стоимость транзакции примерно в 7-10 раз ниже, чем в сети.

Сплошное разукрупнение осталось позади, и идет уже обратный процесс. Признано, что централизованное обслуживание компьютерных ресурсов при большом числе пользователей экономически выгоднее распределенного. По данным компании ITG для финансовых систем расходы на одного пользователя в год при децентрализованной системе на базе UNIX-серверов составляют 11,6 тыс. долл., при использовании одного UNIX-сервера – 4,9 тыс. долл., а мейнфрейма IBM S/390 – 3,4 тыс. долл. (это относится к уровню в 500 пользователей; при 1000 пользователей преимущество S/390 еще больше возрастает).

По данным отдела больших систем компании «IBM Восточная Европа», при росте числа пользователей в распределенной системе стоимость одного рабочего места возрастает, а в централизованной, напротив, падает. К тому же выпуск новых процессоров приводит к снижению стоимости 1 MIPS: в начале 1999 г. эта цена в разных системах составляла уже 5-6 тыс. долл. и все более снижается. Это приводит к соответствующему снижению порогового числа рабочих мест, при котором содержание одного рабочего места в системах на базе мейнфрейма S/390 оказывается меньше, чем в распределенной системе, и применение мейнфрейма становится выгоднее. Эта граница в начале 1999 г. проходила на уровне 100 рабочих мест.

Стоимость электронной почты в год на одного человека при числе пользователей от 1 до 5 тыс. составляет в децентрализованных системах на базе Windows NT 287 долл., в централизованных системах на базе NT – 149 долл., на базе ОС UNIX – 116 долл. и на базе S/390 – 88 долл. Общая стоимость владения (ТСО) за год в. расчете на одного пользователя, работающего с приложениями оперативной обработки транзакций при централизованном обслуживании UNIX-серверами, составляет почти 5,5 тыс. долл., а для мейнфреймов – около 3,1 тыс. долл. Распределенные системы на базе Windows NT менее экономичны.

Правда, пытаясь применить эту статистику к российским условиям, нужно вспомнить об отечественной специфике. Здесь в первую очередь следует учесть относительно более низкий уровень оплаты труда в нашей стране, в то время как стоимость труда в «американской» оценке вносит определяющий вклад в общие затраты при большом числе пользователей. Многие другие статьи затрат тоже связаны с уровнем оплаты труда в отрасли. И все же стремление к централизации налицо. Так, в марте 2000 г. установлен суперсервер SUN Enterprise 10 000 в управлении Министерства по налогам и сборам по Москве. Он включает:

· 16 процессоров Ultra SPARC 400 МГц;

· 8 Гбайт оперативной памяти;

· основной дисковый массив StorEdge A 5200 объемом 127 Гбайт;

· операционную систему Solaris 7;

· СУБД Oracle 8.1.

К подсистеме «Единый государственный реестр налогоплательщиков» подключаются около 4 тыс. пользователей.

Семинар, прошедший в 2000 г. в Красноярске, показал, что в этом крае заказчики проявляют интерес к системам даже более старшим, чем RISC-серверы, например, к платформам AS/400 и S/390.

В то же время явно сохраняется и тенденция разукрупнения систем. Однако, потребность высшего руководства системы в ее высокой защищенности и управляемости из центра не может быть удовлетворена дешевыми и доступными системами на основе ПК и приводит к выбору систем на основе UNIX- или более мощных архитектур, характерных для средних машин (например, IBM AS/ 400), или даже мейнфреймов (например, IBM ES/9000).

Разработка стратегии «клиент-сервер» представляет собой стремление совместить достоинства обоих подходов: при наличии мощных средств на рабочих местах иметь управляемую и защищенную систему в целом. На этом пути также имеются некоторые особенности.

Так, при переходе от двухзвенной архитектуры вычислений, включающей сервер и клиентское рабочее место, к трехзвенной, включающей еще и промежуточный сервер приложений, как стоимость разработки систем, так и суммарная цена лицензий на СУБД если и уменьшаются, то не очень сильно. Стоимость же сопровождения приложений снижается существенно: вместо того чтобы устанавливать и настраивать ПО на каждой рабочей станции (пусть и дистанционно, как это происходит в двухзвенном варианте), системный администратор трехзвенной системы будет ставить и настраивать приложение только на серверах. Загрузка клиентских интерфейсов на рабочие станции произойдет автоматически; следовательно, число штатных администраторов можно уменьшить.

В этих условиях на предприятии, которое собирается приобрести новое «клиент-серверное» приложение, возникает вопрос: что выгоднее – купить двухзвенную систему и взять на работу еще двух системных администраторов для ее обслуживания или приобрести трехзвенную систему, купив заодно еще один компьютер для установки сервера приложений, и принять в штат только одного нового системного администратора? Ответ во многом зависит от того, что обходится дешевле – сервер или работник.

Другим важным фактором в этих условиях является необходимость учета перспективы развития системы. По мере постановки задач пользователями возрастают потребности в ресурсах, и система нагружается выше ее номинальных параметров, снижая качество работы. На практике многие требования могут эффективно удовлетворяться как мощными моделями ЭВМ низшего класса, так и маломощными моделями высшего ряда ЭВМ: например, мощным PC или UNIX-машиной, UNIX-машиной или AS/400; AS/400 или ES/9000. Как правило, все семейства машин допускают существенное наращивание ресурсов (производительность, емкость памяти, число процессоров) внутри себя, называемое масштабированием, что всегда дешевле смены платформы. Это позволяет системе существовать достаточно продолжительное время в пределах одной платформы.

Переход же с одной платформы на другую для любой системы не является безболезненным и требует усилий, времени и средств, в ряде случаев весьма значительных. Предприятие теряет в доходах, при этом иногда вся система претерпевает значительные трансформации. На этом основании выбор старших моделей семейства ЭВМ представляется рискованным из-за перспективы быстрого использования возможностей их расширения.

В течение многих лет ИС в нашей страна развивались на основе единых типовых решений. В 90-х гг. уже появились различные варианты платформ, и выбор платформы для системы представляется задачей многокритериальной оптимизации с учетом конкретных условий.

В заключение можно еще раз выделить следующие основные особенности текущего периода и, скорее всего, достаточно продолжительной перспективы производства этих средств:

· создание единого мирового рынка информатизации;

· исчезновение границ в деятельности компаний;

· постоянное развитие технологической базы всех составляющих системы, взаимное проникновение различных технологий;

· отсутствие резких границ между секторами производства: используются одни и те же базовые элементы, програм­мные и информационные средства соответственно совместимы и т.д.;

· стирание границ между фирмами (многочисленные корпоративные проекты, совместные предприятия, слияние и взаимное прорастание фирм, частичное участие в капиталах);

· «отрицание отрицания»: создание и введение новых продуктов с лучшими характеристиками в значительной мере подрывают интерес к тем, которые еще продаются.

Таким образом, основные составляющие ИТ - операционные среды, системы работы с данными, средства создания прикладных программ и комплексных прикладных систем, а также вычислительные средства-- обеспечивают создание живучих структур, допускающих всестороннее развитие.

Особо следует отметить рост мощности и совершенствование эксплуатационных характеристик мощных ЭВМ, с одной стороны, и существенно выросшие мощности средних, мини- и микро-ЭВМ – с другой стороны. Как следствие, на основе последних стало возможным построение и развитие таких информационных систем и технологий, для которых ранее использовались и сверхмощные универсальные ЭВМ.