8.3.2. Проектирование распределенной многоуровневой ис

Задача проектирования распределенной информационной системы сбора и обработки экономической информации имеет ряд существенных особенностей, которые рассматриваются в данном пункте. В соответствии с постановкой задачи, проектируемая ИС должна обслуживать как центральные подразделения управления предприятием (центр), так и подчиненные подразделения. Можно назвать такие подчиненные подразделения филиалами. В данном случае важным является то, что каждый из филиалов обладает экономической самостоятельностью, степень которой может быть различна для различных предприятий. Другая отличительная особенность состоит в том, что территориально распределенные филиалы, тем не менее, работают в одной и той же сфере хозяйственно-финансовой деятельности. В настоящее время число таких предприятий является огромным: торговые корпорации и ассоциации, частные и муниципальные предприятия обслуживания, энергетические предприятия и др., а примером такой организации работы могут являться ОАО «Воронежсвязьинформ» и АМБ «Петр Первый», для которых на основе разработанных методов созданы и внедрены ИС сбора и обработки экономической информации.

Очевидным следствием этих особенностей при разработке структуры распределенной БД являются большая степень общности информационных элементов предметных областей пользователей, представляющих определенный уровень ИС (например, филиал или отдел центрального предприятия), и возможность такого расчленения общей БД, при котором структура БД на локальном сервере, являющимся узлом информационной системы, будет квазизамкнутой. Термин «квазизамкнутость» употребляется здесь в том смысле, что пользователи ИС нижнего уровня в основном удовлетворяют свои информационные требования с использованием своего локального сервера и имеют доступ к информации о деятельности других филиалов или их подразделений только посредством узла вышестоящего уровня. Более того, обмен информацией с сервером более высокого уровня также весьма ограничен в нормальных условиях хозяйствования. Объем передаваемой информации, или трафик, определяется степенью хозяйственной самостоятельности филиала. Среди конкретных показателей, которые должны передаваться в рамках ИС между подразделениями различных уровней, выделим так называемые плановые показатели, которые определяются рыночным спросом на товары или услуги, выделяемые средства на проведение планово-предупредительного ремонта, средства на капитальное строительство и приобретение оборудования и т.д. Первый из перечисленных показателей, как выявил анализ, носит обязательный характер и определяет в целом финансовую стратегию филиала. Остальные показатели не являются обязательными, поскольку зависят от степени экономической независимости, и включаются в план по мере необходимости. Обратный поток информации (от филиала к центральному предприятию) должен включать отчет о финансово-хозяйственной деятельности филиала, который формируется одним из клиентских приложений на локальном сервере БД филиала. Передача отчета филиала, как и получение планов, происходит один раз в месяц (квартал, неделю или декаду). Все остальное время локальный сервер филиала или его подразделения в автономном режиме выполняет приложения пользователей по поддержанию актуальности информации, содержащейся в БД (корректировки показателей, предоставление информации всем службам и подразделениям).

В рамках данной работы предполагается, что локальные БД всех филиалов имеют одинаковую логическую структуру. Кроме того, определение оптимальной логической структуры БД нижнего уровня будем проводить в пренебрежении обменом между филиалом и центром в силу вышеизложенных причин. Такой подход в значительной мере определяет и топологию вычислительной сети: если ограничения на стоимость хранения информации (3.15) и на объем доступной дисковой памяти (3.23) таковы, что им можно удовлетворить лишь в условиях «один филиал – один сервер», то единственным вариантом решения является связь типа «звезда» между сервером и пользовательскими станциями филиала. Поэтому задача оптимизации вычислительной сети включает только связи между серверами филиала и серверами центра. В предельном случае, когда ограничения (3.15), (3.23) таковы, что и центральное управление должен обслуживать один сервер, топология вычислительной сети вообще становится детерминированной.

Для того, чтобы расчленить БД, осуществив при этом оптимальный выбор распределенной структуры, будем использовать метод количественных оценок степени общности информационных множеств предметных областей пользователей, известный из теории автоматической классификации и матричных моделей [12,13], применявшийся в главе 2 для определения целесообразности построения РБД и уточнения предметных областей, которые должны найти отражение в ИС (формулы (2.1) – (2.4) и критерий (2.5)). Как и в главе 2, для характеристики степени подобия используется функция подобия S. Существует несколько определений функций подобия, основные из которых приведены в таблице 4.1.

Таблица 8.1

Индекс	Функция подобия	Индекс	Функция подобия

Анализ функций подобия S₁–S₇ показал, что они дают приблизительно одинаковые результаты, однако функция S₄ наиболее точно отражает степень общности между двумя множествами информационных элементов при учете общих специфических свойств информационных элементов в обоих множествах. Под специфическими элементами, в частности, подразумевается количество и тип атрибутов, достаточных для описания той или иной сущности.

Здесь p₁₁ - количество общих информационных элементов в информационных множествах D_k и D_m. Величина p₁₁ рассчитывается на основе характеристик информационной матрицы , введенной в параграфе 2.1, следующим образом:

, (8.1)

где z_kmj определяется соотношением (2.2).

Для вычисления p₁₀ и p₀₁, имеющих смысл количества элементов, отсутствующих в одном множестве, но принадлежащих другому, используются формулы:

(8.2)

и

, (8.3)

где x_kmj и y_kmj определены соответственно соотношениями (2.3) и (2.4).

Рассчитывая таким образом функцию подобия S₄ и используя критерий (2.5), можно определить множество пользователей общей БД, а также сделать вывод о количестве и расположении серверов локальных БД. В предлагаемой в работе методологии расчленения БД выводы, сделанные на основе теории автоматической классификации играют особую роль: они дают, как правило, оценку сверху реального количества локальных БД и, соответственно, серверов. Обоснованием этого утверждения являются следующие очевидные соображения:

1. Применение теории автоматической классификации позволяет выделить классы пользователей ИС, у которых мощность пересечения множеств информационных интересов, с точки зрения проектировщика, является достаточной для выделения их в отдельную группу со своей локальной БД.

2. Использование территориально-распределенных локальных БД, как правило, имеет преимущество перед односерверной системой, поскольку уменьшение сетевого трафика повышает производительность ИС в целом. В пользу этого говорят и ограничения в критерии оптимизации, связанные с ограничением пропускной способности каналов связи и количества прикрепленных к данному узлу пользователей (3.25)-(3.27).

3. Увеличение числа локальных БД и их серверов в то же время приводит к удорожанию хранения информации и может нарушить соответствующее ограничение (3.15). Кроме того, целесообразно при увеличении числа серверов в системе использовать, насколько это возможно, менее мощные (более дешевые) компьютеры. В этом случае ограничение на объем хранимой информации на локальном сервере также может привести к уменьшению числа серверов.

Результатом проектирования распределенной ИС должно являться, в частности, определение оптимального числа серверов в системе и связей между серверами различных уровней, которое принимается с учетом вышеизложенных конкурирующих ограничений. В данной работе в качестве отправной (стартовой) модели расчленения выбирается модель, полученная на основе методов теории автоматической классификации.