Проблема эффективности ресурсов информационных систем

Эффективное использование ресурсов необходимо на любом уровне ИС, будь то рабочее место рядового работника или глобальная система. Здесь приводится краткое введение в проблему эффективного использования информационных ресурсов в производственном или «натуральном выражении»; экономический аспект рассматривается далее в главе 9.

Одним из путей повышения эффективности использования ИР является интенсификация. Определение сути этого понятия применительно к технологиям обработки информации и предоставления информационно-вычислительных услуг не является тривиальным в силу специфики сферы. В качестве критериев эффективности ИР здесь рассматриваются:

§ использование по времени;

§ использование по мощности.

В основе любой ИС лежит совокупность приложений, отражающих ее ресурсы и представляющих непосредственный интерес для ее владельца и пользователей. Именно приложения составляют базу информационной системы, а не компьютеры, сети и программы, роль которых на самом деле вторична: если бы можно было получить желаемые услуги как-то иначе (если это можно представить!), то никто не стал бы создавать ИС. Однако иногда ИС выглядит как совокупность элементов технологического назначения, переход от которых к приложениям не всегда эффективен и очевиден. При этом технология может быть определена как процесс преобразования исходных продуктов (материалов, сырья) в требуемые с использованием определенного набора инструментов, оборудования и других ресурсов: материальных, интеллектуальных, финансовых.

Технология состоит из этапов (операций), на каждом из которых должны быть определены их результаты и предусмотрены все необходимые ресурсы. С этих позиций формирование ИТ мало чем отличается от технологических процессов в других производствах. Ясно, что отсутствие или недостаток какого-либо ресурса задерживает или вообще делает невозможным выполнение этапа или всего процесса в целом. В то же время избыточные ресурсы снижают эффективность. В связи с этим при формировании технологии достаточно часто возникают и должны решаться оптимизационные задачи.

В качестве примера можно рассмотреть задачу обоснования варианта архитектуры одной из частей ИС, при этом рассматриваются два варианта технологии. Первый - на основе технологии «файл-сервер» - предполагает наличие клиентского приложения, реализующего задачу, и файл-сервера, предназначенного для хранения и обеспечения доступа пользователей к общим файлам системы. Пусть данный вариант уже применен на предприятии, что определяет и наличие опыта у специалистов.

Недостатки данного варианта: низкая производительность из-за напряженного сетевого трафика, высокие требования к пропускной способности сети и производительности клиентских мест, трудность масштабирования ввиду сложности согласованного наращивания ресурсов, низкие защищенность системы от несанкционированного доступа и надежность.

Второй вариант - на основе технологии «клиент-сервер» -предусматривает наличие сетевой среды, в которой клиент инициирует запрос к серверу, выполняющему запрос. Клиент - приложение, которое отвечает за ввод, отображение и предварительную обработку информации. Сервер - прикладная часть, которая реализует основные функции системы: управление данными, разделение информации, администрирование и политику безопасности.

Достоинствами данного варианта являются: высокая производительность, достигаемая за счет уменьшения сетевого трафика и возможности работы с базой данных наиболее мощной машины сети (сервера), умеренные требования к пропускной способности сети и производительности клиентской части системы, возможность наращивания производительности (масштабирование) системы, высокий уровень безопасности и надежности системы.

Недостатком реализации этого варианта: для данного предприятия является необходимость значительных финансовых вложений.

По-видимому, обоснование варианта архитектуры ИС будет естественным на основе многокритериальной задачи принятия решений. Известно, что оптимальное решение принадлежит области компромиссов. Для выбора оптимального варианта следует задать смысл оператора оптимизации или выбрать схему компромисса. Здесь возможны различные варианты. Для корректного решения этой задачи нужно задать и определить достаточно много условий и параметров, характеризующих реальную систему и реальное предприятие: производительность сервера, пропускную способность сети, стоимость внедрения, безопасность, надежность и т.д.

Если предприятию недоступны или крайне нежелательны ощутимые начальные финансовые затраты, необходимые для перехода на технологию «клиент-сервер» и связанные с ее внедрением, архитектура ИС на основе «файл-сервера» будет оптимальной. Если такие затраты доступны и можно не принимать во внимание, что на предприятии уже применяется архитектура на основе «файл-сервера», вариант «клиент-сервер» может оказаться предпочтительнее.

Интенсификация использования ЭВМ и других технологических средств и тем самым достижение высокой эффективности ИС могут быть обеспечены за счет увеличения доли полезного машинного времени (МВ) в общем бюджете времени работы машин, поскольку представление о загрузке всех видов ресурсов по времени является естественным и позволяет в первом приближении оценить количественно эффективность их использования. При автономном использовании машин эти показатели эффективности вообще могут оказаться вполне адекватными.

Структура машинного времени

Имеется достаточно работ, в которых предлагаются различные варианты структуры МВ, обусловленные особенностями использования ЭВМ. Один из вариантов приводится на рис. 8.1.

 

Рисунок 8.1 - Структура фонда машинного времени

 

Вместе с тем по отношению к структуре фонда МВ можно отметить единообразное отношение. Так, календарный фонд времени Т_к согласованно определяется в соответствии с теми или иными отчетными периодами. Аналогично определяется и режимный фонд времени Т_рж, под которым понимается количество машино-часов или программо-часов, которое должно отработать средство, техническое или программное, в соответствии с установленным режимом его работы. При этом Т_рж отличается от Т_к на величину внережимного фонда времени Т_нрж, в которое входят нерабочие дни и межсменные перерывы. Располагаемый фонд времени Т_р - это время, которым располагает владелец средства для его использования в процессе обработки информации. Если дефицита мощностей нет, они могут находиться в плановом простое - это фонд Т_нр, который состоит из резерва МВ и времени пребывания данного средства в состоянии программно-технического обслуживания (ПТО) или ремонта и входит в состав режимного фонда Т_рж.

Производительный фонд времени Т_п - это время, которое вычислительное средство фактически отработало, оно отличается от Т_р на величину внеплановых простоев Т_нп. Учет времени Т_п осуществляется по машинным журналам, оно включает продуктивный фонд времени Т_пр и время работы на брак Т_нпр, которое неизбежно имеет место, но не всегда явно учитывается.

В свою очередь, Т_пр состоит из эффективного фонда времени Т_э и времени работы вычислительного подразделения на себя Т_нэ. Эта составляющая необходима и включает время на работы по развитию средств, отработке технологий, отладке программ и т.п. Без проведения этих работ не может нормально функционировать никакая ИТ. Поэтому следует этот фонд явно выделить и планировать его использование. Фондом товарного МВ является время Т _э, в течение которого вырабатываются те продукты и услуги, которые могут быть непосредственно проданы или отнесены на тот или иной счет.

Каждый из показателей Т_рж, Т_р, Т_пр и Т_э может служить для описания эффективности использования МВ в виде произведения показателя более высокого уровня на соответствующий коэффициент:

Т_рж = Т_кТ_вс; Т_{р =} Т_рж(К_пто.р + К_рз); (8.1)

Т_п = Т_рК_ав; Т_пр = Т_пК_бр; Т_э = Т_прК_с.р.

 

Здесь обозначены коэффициенты соответственно: К_вс - вне-сменных простоев; К_пто.р - плановых простоев средств, находящихся в ПТО или ремонте; К_рз - плановых простоев резервного средства; К_ав - внеплановых простоев по причине проведения аварийно-восстановительных работ и несовершенства организации и планирования процесса обработки информации; К_бр - непродуктивной работы по причине выпуска бракованных продуктов и оказания недоброкачественных услуг; К_с.р - работы на собственные нужды.

Как видно, из соотношений (6.1) могут быть выражены все составляющие машинного времени в том или ином виде, в частности эффективный фонд времени, представляющий наиболее существенный интерес:

Т_э = Т_кК_вс(К_пто.р + К_рз)К_авК_брК_ср (8.2)

или

Т_э = Т_кК_имв, (8.3)

где коэффициент использования машинного времени

К_имв = Т_э/Т_к = К_вс(К_пто.р + К_рз)К_авК_брК_с.р. (8.4)

На основе соотношений (8.2) - (8.4) могут быть построены базовые выражения для расчета, планирования и оценки фактических составляющих фонда машинного времени для каждого вычислительного подразделения и каждого предприятия. На этой основе могут строиться также варианты стратегии снижения непроизводительных затрат машинного времени по всем его отдельным составляющим и в совокупности.

Мы не предпринимали даже попытку соблюсти пропорции составляющих, однако представление о многообразии возможных потерь рис. 6.1 должен дать. В самом деле, товарное время Т_э -эффективный фонд времени - может оказаться значительно меньше календарного.