Надежность открытых систем
Помимо ряда достоинств, обусловленных применением открытых систем, имеется ряд опасностей, связанных с внедрением открытых систем на производстве. Во-первых, внедрение открытой (т.е. новой) системы на предприятии предполагает, что технологи и персонал знают, как с такой системой работать. Во-вторых, поскольку производителей оборудования ипрограммного обеспечения множество, возможно (и так часто бывает), что стандарты соблюдаются не полностью. Возникают странные,
необъяснимые и не воспроизводимые отказы, нередко после долгой стабильной работы. Чтобы избежать отказов подобного рода, необходимо очень качественное, продуманное программное обеспечение, что бывает не всегда.
12. Принципы и технологии создания открытых программных систем.
Очевидно, что для создания открытых систем необходимы соответствующие технологии. Если говорить об открытых программных системах, то, как следует из определения программной открытости, необходимы открытые средства обеспечения «…взаимодействия прикладных программ…». Таким образом, разработка открытых программных систем предполагает наличие соответствующих инструментальных средств и средств операционной системы, обеспечивающих взаимодействие программ между собой на основе открытого стандарта. В настоящее время в многозадачных операционных системах семейства MS Windows в качестве основной технологии для создания открытых программных систем используется технология COM. Необходимо отметить, что технологию COM (Component Object Model – модель многокомпонентных объектов) не нужно путать с коммуникационным интерфейсом RS-232, который тоже часто называют COM-интерфейсом или COM-портом.
Технология COM представляет собой механизм организации взаимодействия выполняющихся в операционной системе потоков на основе концепции распределенной архитектуры приложения.
Поток – это логически и структурно обособленная совокупность операций (команд), выполняемая на одном процессоре. Классический пример потока – программа MS DOS. Каждая программа содержит хотя бы один поток. В многозадачных операционных системах на одном процессоре «одновременно» может выполняться несколько потоков.
Потоки могут функционировать независимо, могут взаимодействовать друг с другом. Один из способов организации взаимодействия потоков – создание распределенной архитектуры приложения типа «клиент-сервер».
Распределенное приложение в общем случае представляет собой совокупность взаимодействующих между собой потоков. Механизм взаимодействия потоков зависит от множества факторов (в частности, от типа операционной системы). Часто распределенным приложением называется приложение, выполняющееся на нескольких процессорах.
Dde (Dynamic Data Exchange – динамический обмен данными)
Развитие механизмов взаимодействия приложений друг с другом протекало постепенно. В первых версиях операционной системы Windows для организации обмена данными между потоками различных приложений использовался механизм DDE (Dynamic Data Exchange – динамический обмен данными). Протокол DDE применялся также в первых человеко-машинных интерфейсах в качестве механизма разделения данных между прикладными системами и устройствами типа ПЛК.
Механизм DDE основан на пересылке данных через буфер обмена Windows.
Буфер обмена – это область памяти, предоставляемая операционной системой для обмена данными между приложениями. В Windows существуют специальные средства для работы с этим буфером. К ним относятся:
функции помещения данных в буфер и извлечения данных из буфера;
функции проверки наличия данных в буфере;
предусмотрены 25 встроенных в операционную систему форматов данных (изображение, фрагмент текста, звук и т.д.);
имеется возможность создания своих типов данных;
имеется возможность обмениваться командами.
В настоящее время единственным преимуществом DDE является поддержка этого механизма обмена данными во всех версиях MS Windows. Кроме того, механизм DDE очень важен для работы графического интерфейса пользователя, т.к. с помощью DDE осуществляются такие операции, как копирование информации, перенос ее из одного окна в другое и т.д.
К недостаткам DDE относятся:
низкая скорость обмена данными;
низкая надежность, в частности, за счет того, что буфер обмена доступен одновременно всем выполняющимся приложениям.
До последнего времени DDE оставался основным механизмом, используемым для связи с внешним миром в открытых программных системах, в частности, в ИСПУ. Но он не совсем пригоден для обмена информацией в реальном масштабе времени из-за своих ограничений по производительности и надежности.
Для преодоления недостатков DDE, прежде всего для повышения скорости обмена, разработчики предложили свои собственные протоколы, такие как AdvancedDDE и FastDDE. В основе этих протоколов лежит пакетирование информации, что позволяет ускорить обмен данными. Но такие частные решения приводят к ряду проблем:
для каждой программной системы необходим свой собственный драйвер для поставляемого на рынок оборудования;
в общем случае две системы не могут одновременно иметь доступ к одному драйверу, поскольку каждая из них поддерживает обмен именно со своим драйвером.
OLE - Object Linking and Embedding
Взамен семейства протоколов обмена, основанных на DDE, компания Microsoft предложила более эффективное и надежное средство передачи данных между процессами – OLE.
OLE - Object Linking and Embedding – связывание и внедрение объектов. Отметим, что технология OLE была предшественницей технологии COM.
OLE позволяет связывать несколько объектов воедино или внедрять один объект в другой. Программисту требуется только осуществлять вызовы соответствующих функций операционной системы. Яркими примерами OLE – взаимодействий являются вставка рисунка Paint в документ Word, вставка электронной таблицы Excel в документ Word.
В рамках технологии OLE базовым является понятие «документ».
Документ – это «базовый» объект, с которым происходит связывание или в который происходит внедрение других объектов.
Связывание (linking) – это процесс, при котором в документ включаются только визуальные данные и ссылки на внутренние данные. Физически документ и связанные с ним объекты хранятся в различных областях памяти (либо в различных файлах).
Внедрение (embedding) – это процесс, при котором документ и внедряемый объект объединяются в одно целое. Они хранятся в одной области памяти и в одном файле.
OLE–объект – это часть данных, которая совместно используется несколькими приложениями.
OLE-контейнер – приложение, в которое может быть встроен OLE- объект.
OLE-сервер – приложение, которое способно создавать и обслуживать OLE-объекты.
На рисунке показана схема OLE-взаимодействия приложений.
В настоящее время OLE функционирует на базе использования COM-технологии. Современная версия OLE, основанная на COM, называется OLE2.
Особенности OLE2:
наличие идентификаторов (уникальных номеров) объектов;
возможность объединения функциональных возможностей приложений (слияние панелей инструментов и меню).
К достоинствам OLE относятся:
стандартность;
открытость;
более высокое, по сравнению с DDE, быстродействие;
более высокая надежность.
Последние достоинства обусловлены непосредственным контактом между взаимодействующими приложениями.
Недостатки OLE:
нет принципиальных ограничений на действия встраиваемых объектов;
отсутствуют стандартные механизмы информирования о событиях.
13. Технология COM (Component Object Model – модель многокомпонентных объектов). DCOM – модель распределённых компонентных объектов).
Технология COM (Component Object Model – модель многокомпонентных объектов)
Технология COM представляет собой механизм организации взаимодействия выполняющихся в операционной системе потоков на основе концепции распределенной архитектуры приложения. В настоящее время она используется в многозадачных операционных системах семейства MS Windows в качестве основной технологии для создания открытых программных систем.
Компонент – это готовый к использованию двоичный код, содержащийся либо в динамической библиотеке (DLL), либо в EXE-файле, который может быть при необходимости загружен в память и стандартным образом динамически подключен к приложению.
Основные черты компонентов:
динамическое связывание
скрытая внутренняя реализация (инкапсуляция)