Информационные системы и технологии

181

кально, что обеспечивает быстрый доступ. Этот метод используется, когда фактор надежности является критическим, база – небольшой, а интенсивность обновления невелика.

Вметоде смешанного распределения объединены два способа распределения данных: дублирование и расчленение. При этом приобретены как преимущества, так и недостатки обоих способов.

Появилась необходимость хранить информацию о том, где находятся данные в сети. Главное преимущество метода – гибкость этой системы, так как можно установить компромисс между объемом памяти под базу в целом и под базу в каждом сервере, чтобы обеспечить надежность и эффективность работы.

Вэтой стратегии легко реализуется параллельная обработка, т. е. обслуживание распределенного запроса или транзакции. Недостатки метода: остается проблема взаимозависимости факторов, влияющих на производительность системы, ее надежность, повышаются требования к памяти. Смешанную стратегию используют при наличии сетевой СУБД, которая обеспечивает реализацию распределенной базы данных.

Рассмотренные методы поддерживают распределенную обработку дан-

ных.

Вбазах данных коллективного пользования центральным технологическим звеном становятся серверы баз данных. Программные средства серверов баз данных обеспечивают реализацию многопользовательских систем, централизованное хранение, поиск и обработку, целостность и безопасность данных. Производительность серверов баз данных на порядок выше производительности файл-серве- ров.

182

Полные копии файлов базы перемещаются взад-вперед по сети. Проблемы с безопасностью, целостностью возникли из-за того, что с самого начала файлсерверы не были сконструированы с учетом целостности данных и их восстановления в случае аварии. Технология «клиент-сервер», заменившая технологию «файл-сервер», является более мощной, так как она позволила совместить достоинства однопользовательских систем (высокий уровень диалоговой поддержки, дружественный интерфейс, низкая цена) с достоинствами более крупных компьютерных систем (поддержка целостности, защита данных, многозадачность). Она за счет распределения обработки сообщения между многими ПК повышает производительность, позволяет пользователям электронной почты распределять работу над документами, обеспечивает доступ к более совершенным доскам объявлений и конференциям.

Технология «клиент-сервер». Основная идея технологии «клиент-сервер» заключается в том, чтобы расположить серверы на мощных машинах, а приложения клиентов, использующих язык инструментальных средств, – на менее мощных машинах. Тем самым будут задействованы ресурсы более мощного сервера и менее мощных машин клиентов. Ввод-вывод к базе основан не на физическом дроблении данных, а на логическом, т. е. клиентам отправляется не полная копия базы, сервер посылает только логически необходимые порции, тем самым сокращая трафик сети. Трафик сети – это поток сообщений сети. В технологии «клиент-сервер» программы клиента и его запросы хранятся отдельно от СУБД. Сервер обрабатывает запросы клиентов, выбирает необходимые данные из базы данных, посылает их клиентам по сети, производит обновление информации, обеспечивает целостность и сохранность данных. На рисунке 10.5 представлена типовая архитектура «клиент-сервер», однако различают несколько моделей, отличающихся распределением компонентов программного обеспечения между компьютерами сети.

Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов [24]:

компонент представления, реализующий интерфейс пользователя;

прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;

компонент доступа к информационным ресурсам, или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.

На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры «клиентсервер»:

модель доступа к удаленным данным;

модель сервера управления данными;

модель комплексного сервера;

трехзвенная архитектура «клиент-сервер».

Рассмотрим особенности технологии распределенной обработки данных на основе перечисленных моделей архитектуры «клиент-сервер». Модель доступа к удаленным данным, при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности (рис. 10.6):

невысокая производительность, так как вся информация обрабатывается на рабочих станциях;

снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.

Рис. 10.6 – Модель доступа к удаленным данным

При использовании модели сервера управления данными кроме самой ин-

формации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов, например СУБД (рис. 10.7). Компонент представления и прикладной компонент

186

Первое звено – компьютер-клиент, второе – сервер приложений, третье – сервер управления данными. В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуг.

Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. Архитектура «клиент-сервер», основанная на вебтехнологии, представлена на рисунке 10.10.

Рис. 10.10 – Архитектура «клиент-сервер», основанная на веб-технологии

В веб-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты [26]:

другую часть веб-документа;

другой веб-документ или документ другого формата, например документ Word или Excel, размещаемый на любом компьютере сети;

мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);

программу, которая при переходе на нее по ссылке будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;

любой другой сервис – электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т. д.

187

Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая веб-сервером. Когда веб-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от веб-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает веб-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Таким образом, веб-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.

Использование технологии «клиент-сервер» позволяет перенести часть работы с сервера баз данных на ЭВМ клиента, оснащенную инструментальными средствами для выполнения его профессиональных обязанностей. Тем самым данная технология позволяет независимо наращивать возможности сервера данных и инструментальные средства клиента. Недостаток технологии «кли- ент-сервер» заключается в повышении требований к производительности ЭВМ-сервера, в усложнении управления вычислительной сетью, кроме того, при отсутствии сетевой СУБД трудно организовать распределенную обработку. Под платформой сервера базы данных понимают возможности операционной системы компьютера и сетевой операционной системы (ОС). Каждый сервер баз данных может работать на определенном типе компьютера и сетевой ОС. ОС серверов – это DOS версии выше 5.0, Хеniх, UNIX, Windows и др. В настоящее время наиболее популярнымиявляются Microsoft SQL-server, SQLbase-server, Oracle-server, MySQL-сервер и др. По экспертным оценкам серверам баз данных принадлежит будущее.

Серверы баз данных рассчитаны на поддержку большого числа различных типов приложений. Для реализации интерфейса с сервером базы данных можно использовать объектно-ориентированные средства, электронные таблицы, текстовые процессоры, графические пакеты, настольные издательства и другие информационные технологии.

Рост объемов распределенных объектов выявил следующие проблемы их использования [27]:

управление распределенными системами очень сложно и инструментов для него катастрофически не хватает;

сложные распределенные решения обходятся дороже, чем планировалось;

188

производительность многих приложений в распределенных системах недостаточна;

решение проблем безопасности данных усложнилось.

Решением этих проблем становится возврат к централизованной обработке на базе больших ЭВМ, среди которых следует выделить мейнфреймы – новейшее серверное оборудование с улучшенными показателями отказоустойчивости. Например, стандартный мейнфрейм Fujitsu BS2000 SQ210 поддерживает до 16 процессоров, базируется на процессоре Intel Xeon E7, который ориентирован на обработку всех современных нагрузок. Система отличается повышенным уровнем готовности и доступности благодаря поддержке технологии Live Migration, позволяющей переносить виртуальные машины в реальном времени. Посредством интерфейса Fibre Channel можно устанавливать соединение между мейнфреймом и базовыми серверами, а также хранилищами DX8700. Такие системы являются основой для создания информационных хранилищ.

10.2 Информационные хранилища

Использование баз данных на предприятии не дает желаемого результата от автоматизации деятельности. Причина проста: реализованные функции значительно отличаются от функций ведения бизнеса, так как данные, собранные в базах, не адекватны информации, которая нужна лицам, принимающим решения. Выходом стала реализация технологии информационных хранилищ (рис. 10.11). Они получают информацию из оперативных приложений, которые «непосредственно и сразу» отражают происходящее во внешней среде и преобразуют его в «целостное отражение», которое используется для выработки «интеллектуальных» реакций на происходящее, формирования образа вероятного будущего и определения альтернатив развития.

Путь к «целостному отражению» начался в ИТ-отрасли давно. Специалисты пытались создавать корпоративные словари-справочники задолго до появления в 1990 г. идеи хранилищ данных. Результатами этих усилий были таблицы согласования и перекодировок, централизованные словари данных. Наконец, умы специалистов захватила идея единого репозитория для описания метаданных – семантических структур, в контексте которых существуют данные. В настоящее время на репозиторий, как и на метаданные, смотрят более широко, чем тогда. Преодолев логику «мейнфрейма» в сознании, специалисты ищут способы управлять распределенными метаданными, которые имеют определенный

189

уровень автономии и вместе с тем обеспечивают семантическую синхронизацию данных, превращая их в знания.

Computer

Витрина Витрина данных данных

Хранилище данных

Рис. 10.11 – Информационное хранилище данных

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Информационное хранилище (data warehouse – DW) – это ав-

томатизированная система, которая собирает данные из существующих баз и внешних источников, формирует, хранит и эксплуатирует информацию как единую.

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Информационное хранилище обеспечивает инструментарий для преобразования больших объемов детализированных данных в форму, которая удобна для стратегического планирования и реорганизации бизнеса и необходима специалисту, ответственному за принятие решений. При этом происходит «слияние» различных сведений в требуемую предметно-ориентированную форму с использованием различных методов анализа.

190

Особенность новой технологии заключается в том, что она предлагает среду накопления данных, которая не только надежна, но и, по сравнению с распределенными СУБД, оптимальна с точки зрения доступа к данным и манипулирования ими.

Концепция DW была предложена в 1990 г. Б. Инмоном и стала одной из доминирующих в разработке информационных технологий обработки данных 1990-х гг. Согласно классическому определению Б. Инмона, DW есть предметноориентированный, интегрированный, неизменный, поддерживающий хронологию набор данных, предназначенный для поддержки принятия решений

(рис. 10.12).

Следует отметить, что в этом определении соединены две различные функ-

ции:

сбор, организация и подготовка данных для анализа в виде постоянно наращиваемой базы данных;

собственно анализ как элемент принятия решений.

Очень важен основной принцип действия DW: единожды занесенные в DW данные затем многократно извлекаются из него и используются для анализа. Отсюда вытекает одно из основных преимуществ использования DW в работе предприятия – контроль за критически важной информацией, полученной из различных источников, как за производственным ресурсом.

HRMS

Рис. 10.12 – Организация хранилищ данных

Отметим, что наиболее уязвимым местом использования DW на предприятии с точки зрения бизнеса является корректность его данных, полученных из разных источников. Данные перед загрузкой в DW должны быть либо «очищены от шума» (пройдя шифрованные каналы), либо обработаны методами нечеткой логики, допускающей наличие противоречивых фактов. Например, данные о предприятии-партнере могут быть получены от разных экспертов, чьи оценки