Файл: Технология построения распределенных информационных систем.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Обширное использование в современном мире средств доступа к информационным ресурсам дало возможность открывать кардинально новые способы применения вычислительной техники и информационных технологий. На современном этапе данные технологии, дающие возможность создавать, перерабатывать и сохранять информацию, а также позволяющие передавать ее потребителю в эффективной форме, явлются одним из основополагающих факторов жизнедеятельности человеческого общества и управления различными его сферами. Так как сложно переоценить важность информационных ресурсов в современном мире, очевидно, что успешными на социальной, экономической и политической аренах на сегодняшний день выступают страны, которые шагают в ногу со временем и являются активными пользователями сетей, коммуникаций, тезнологий и систем управления данными.

На сегодняшний день в мировом информационном поле есть большое количество готовых к использованию информационно-вычислительных ресурсов. Практически в любом случае, разрабатывая новый продукт, специалист может найти к этому продукту подходящие и уже реализованные компоненты. Однако, зачастую они бывают несовместимы, компоненты не понимают один другого, поэтому совместная работа невозможна. Соответственно, на первый план выходит вопрос наличия механизма, который нейтрализует несовместимость подобных независимо разработанных ресурсов.

Учитывая скачок в развитии глобальных информационных и вычислительных сетей, вполне очевидным выступает тот факт, что изменилась основная парадигма обработки данных. На первый план теперь выходит использование распределенных информационно–вычислительных ресурсов, а также организация свободного доступа к ним. И в итоге возникает противостояние двух направлений информационно-вычислительной мысли: переход к исключительно распределенной схеме хранения ресурсов против стремления к виртуальному единству через предоставление свободного доступа к любым ресурсам сети. Данный подход ускоряет и оптимизирует работу с этими данными и оставляет возможность работать с остальными данными БД.

Таким образом, в современном информационном мире технологии использования распределенных информационно-вычислительных ресурсов выходят на первое место, так как безусловно являются перспективным катализатором прогресса в информационном поле.

---

Объектом исследования являются распределенные информационные системы.

Предметом исследования являются технологии построения распределенных информационных систем.

Целью работы является исследование технологий и методов построения распределенных информационных систем. Для достижения данной цели в работе были поставлены следующие научные задачи:

1. изучение теоретических основ понятия распределенных информационных систем;
2. выявление основных принципов и свойств распределенных информационных систем;
3. изучение основных технологий построения современных распределенных систем;
4. разработка проекта распределенной информационной системы для организации, сдающей помещения в аренду;
5. реализация проекта распределенной информационной системы для организации, сдающей помещения в аренду.

В качестве методов исследования будут использованы: анализ научной и учебной литературы, изучение и анализ мнений экспертов.

Структура работы. Данная работа стоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы из 23 наименований. Общий объем работы составляет 49 страниц.

1. Теоретические основы понятия распределенных информационных систем

• 1. Предпосылки создания распределенных ИС

C самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования.

 Первое направление - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Второе направление — это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Одними из естественных требований к таким системам являются средняя быстрота выполнения операций и сохранность информации^[1].

---

Но поскольку информационные системы требуют сложных структур данных, эти индивидуальные дополнительные средства управления данными являлись существенной частью информационных систем и практически повторялись от одной системы к другой. Стремление выделить и обобщить общую часть информационных систем, ответственную за управление сложно структурированными данными, и явилось, судя по всему, первой побудительной причиной создания различных систем управления^[2].

Очень скоро стало понятно, что невозможно обойтись общей библиотекой программ, реализующей над стандартной базовой файловой системой более сложные методы хранения данных, например, хранение информации в нескольких файлах. Таким образом, все это способствовало созданию распределенных информационных систем.

Фактически, если информационная система поддерживает согласованное хранение информации в нескольких файлах, можно говорить о том, что она поддерживает базу данных. Если же некоторая вспомогательная система управления данными позволяет работать с несколькими файлами, обеспечивая их согласованность, можно назвать ее системой управления базами данных. Уже только требование поддержания согласованности данных в нескольких файлах не позволяет обойтись библиотекой функций: такая система должна иметь некоторые собственные данные (метаданные) и даже знания, определяющие целостность данных.

В мире существует громадное количество готовых к использованию информационно-вычислительных ресурсов. Они создавались в разное время, для их разработки использовались разные подходы. Почти всегда при разработке новой информационной системы можно найти подходящие по своим функциям уже работающие готовые компоненты^[3].

• 1. Понятие распределенных информационных систем

Обычно, распределенной считают такую систему, в которой функционирует более одного сервера БД. Это применяется для уменьшения нагрузки на сервер и обеспечения работы территориально удаленных подразделений. Различная сложность создания, модификации, сопровождения, интеграции с другими системами позволяют разделить ИС на классы:  малых, средних и крупных распределенных систем^[4].

Малые ИС имеют небольшой жизненный цикл (ЖЦ), ориентацию на массовое использование, невысокую цену, невозможность модификации без участия разработчиков, использующие в основном настольные системы управления базами данных (СУБД), однородное аппаратно-программное обеспечение, не имеющие средств обеспечения безопасности.

---

Крупные корпоративные ИС, системы федерального уровня и другие имеют длительный жизненный цикл, миграцию унаследованных систем, разнообразие аппаратно-программного обеспечения, масштабность и сложность решаемых задач, пересечение множества предметных областей, аналитическую обработку данных, территориальную распределенность компонент^[5].

К функциям таких ИС следует отнести, прежде всего, работу с распределенными данными, расположенными на разных физических серверах, различных аппаратно-программных платформах и хранящихся в различных внутренних форматах. В этом случае система должна предоставлять полную информацию о себе и всех своих ресурсах, легко расширяться, быть основана на открытых стандартах и протоколах, обеспечивать возможность интегрировать свои ресурсы с ресурсами других ИС. Для пользователей система должна обеспечивать различные уровни привилегий для пользователей и предоставлять простые интерфейсы доступа к информации.

Данные из разнородных систем обычно объединяются в логические группы, к которой и адресуются запросы. Абстрактная система запросов предполагает, что система оперирует не конкретным синтаксисом запросов, а его логической сутью на основе абстрактных атрибутов. 
При построении распределенных ИС, как правило, используются две базовые архитектуры: Клиент/сервер и Internet Intranet^[6]. 

Корпоративные ИС, построенные по архитектуре Клиент/сервер, предоставляют клиентам широкий спектр приложений и инструментов разработки, которые ориентированы на максимальное использование вычислительных возможностей клиентских рабочих мест. Ресурсы сервера используются в основном для хранения и обмена документами, а также для выхода во внешнюю среду. Данная архитектура позволяет лучше защитить серверную часть приложений, при этом, предоставляя возможность приложениям либо непосредственно адресоваться к другим серверным приложениям, либо маршрутизировать запросы к ним. Однако, частые обращения клиента к серверу снижают производительность работы сети. Приходится решать вопросы безопасной работы в сети, так как приложения и данные распределены между различными клиентами. Распределенный характер построения системы обусловливает сложность ее настройки и сопровождения^[7].

В основе ИС на базе Internet Intranet лежит принцип «открытой архитектуры». ПО ИС реализуется в виде апплетов или сервлетов (программ на языке JAVA) или в виде cgi модулей (программ на Perl или С). ИС данной архитектуры включает Web-порталы, реализованные при помощи технологий CORBA Enterprise JavaBeans, ActiveX 1X'ОМ, многоуровневые приложения на основе Java и XML, .Net-концепция с XML, в которой обмен между различными серверами (хранилищами данных, бизнес-приложениями, серверами для мобильных клиентов и другое) производится при помощи нейтрального к любой архитектуре XML.

---

Под распределенной информационной базой понимается неограниченное количество баз данных, дистанционно отдаленных друг от друга и имеющих ряд общих характеристик:

• функционирующих по единым правилам, определенным централизованно для всех баз данных, входящих в распределенную информационную базу;
• обмен данными осуществляется по правилам, также определенным централизованно^[8].

Организация распределенной базы необходима для компаний, осуществляющих различные виды деятельности, если в их повседневной работе возникает потребность решения следующих задач:

• необходимость оперативного получения информации из баз данных дистанционно отдаленных подразделений (или филиалов);
• необходимость консолидации в единой базе данных информации из баз данных юридических лиц, входящих в структуру компании, для последующего анализа данных и получения отчетности из одной базы, как по компании в целом, так и по каждому юридическому лицу в отдельности;
• необходимость введения централизованного изменения структуры и правил работы баз данных для работы всех дистанционно отдаленных подразделений (филиалов) и юридических лиц (с невозможностью изменения определенных правил непосредственно в отдаленном подразделении);
• необходимость ограничения и осуществления контроля изменения данных в дистанционно отдаленных подразделениях компании (филиалах)^[9].
  1. Основные принципы и свойства распределенных информационных систем

Чтобы достигнуть цели своего существования – улучшения выполнения запросов пользователя – распределенная информационная система должна удовлетворять некоторым необходимым требованиям.

Можно сформулировать следующий набор требований, которым в наилучшем случае должна удовлетворять РИС.

Открытость. Все протоколы взаимодействия компонент внутри распределенной системы в идеальном случае должны быть основаны на общедоступных стандартах. Это позволяет использовать для создания компонент различные средства разработки и операционные системы. Каждая компонента должна иметь точную и полную спецификацию своих сервисов. В этом случае компоненты распределенной системы могут быть созданы независимыми разработчиками. При нарушении этого требования может исчезнуть возможность создания распределенной системы, охватывающей несколько независимых организаций.

Масштабируемость. Масштабируемость вычислительных систем имеет несколько аспектов. Наиболее важный из них – возможность добавления в распределенную систему новых компьютеров для увеличения производительности системы, что связано с понятием балансировки нагрузки (load balancing) на серверы системы. К масштабированию относятся так же вопросы эффективного распределения ресурсов сервера, обслуживающего запросы клиентов.

---