авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка специального математического и программного обеспечения многозвенных интранет-ориентированных систем обработки транзакций

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОПЫЛОВ Михаил Васильевич

РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО

И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МНОГОЗВЕННЫХ ИНТРАНЕТ-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ТРАНЗАКЦИЙ

Специальность: 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Воронеж – 2010

Работа выполнена в ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Кравец Олег Яковлевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Абрамов Геннадий Владимирович; кандидат технических наук, доцент Крючкова Ирина Николаевна
Ведущая организация ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет»

Защита состоится 25 ноября 2010 года в 1000 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.01 ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет».

Автореферат разослан «25» октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Барабанов В.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В последние годы стремительное развитие получили web-технологии, под которыми понимают группу форматов и технологий передачи мультимедийных документов, используемых в крупнейшей электронной информационной системе WWW, интегрированной в Интернет. WWW является распределенной средой существования разнородных информационных ресурсов, обмен информацией между которыми возможен только благодаря Web-технологиям. Web-технологии нашли применение в локальных сетях и корпоративных интранет-ориентированных системах обработки данных, где выполняют роль универсального посредника между пользователями и различными типами информационных ресурсов.

Проектирование и эксплуатация корпоративных интранет-ориентированных систем сталкиваются с рядом проблем, среди которых: оптимизация функционирования мультисерверной многоуровневой структуры обработки транзакций; обеспечение инвариантной с точки зрения пользователей работы программных интерфейсов; реализация комплекса мероприятий, направленных на повышение производительности системы при штатных и нерегламентированных потоках входящих запросов.

Как правило, корпоративные интранет-ориентированные системы являются частично сформированными и постоянно развиваются, что, с одной стороны, связано с непрерывно меняющимися потребностями корпораций и внешней среды, а с другой – с несовершенством теоретических положений и концепций, лежащих в основе обработки транзакций.



Оптимизация функционирования таких систем исследована достаточно детально для задач управления потоками, параметры которых близки к стационарным (А.В. Тимофеев, Е.Б. Алексеев, Ю.И. Митрофанов, А.Д. Иванников, В.П. Корячко), однако задачи учета и оптимизации обслуживания потоков путем выбора количества уровней обработки запросов в клиент-серверных системах в литературе практически не представлены.

Традиционно в научных и прикладных исследованиях идентификация параметров обслуживающих систем проводится с позиций возможностей самих систем (К.К. Колин, С.П. Ботуз, В.В. Попов, О.Б. Макаревич, В.П. Пяткин), однако возрастающая роль оконечных приложений порождает необходимость обеспечения инвариантной работы программных интерфейсов с системными компонентами, что является малоисследованной проблемой.

Естественным следствием оптимизации параметров системы управления является необходимость реализации комплекса мероприятий, направленных на разработку специального математического и программного обеспечения многозвенных интранет-ориентированных корпоративных систем управления для повышения их эффективности при обслуживании входящих потоков заявок, что полностью определяет актуальность диссертационного исследования.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» «Вычислительные системы и программно-аппаратные комплексы».

Цель работы

Целью работы является разработка специального математического и программного обеспечения многозвенных интранет-ориентированных корпоративных систем обработки транзакций для повышения их эффективности при обслуживании входящих потоков заявок.

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать проблемы использования интранет-технологий как современного инструмента применения специального программного обеспечения для повышения производительности многозвенных клиент-серверных систем.

2. Провести аналитическое моделирование двух- и трехзвенных архитектур клиент-серверной обработки транзакций с целью выявления условий для общего снижения интенсивности конечного потока, поступающего на сервер приложений, за счет снижения интенсивностей потоков, поступающих из каждого звена многозвенной системы.

3. Провести исследование потоков и средств обработки информации в локальной вычислительной сети центрального узла управления системой распределения сжиженного углеводородного газа на основе теории систем массового обслуживания, осуществить идентификацию параметров сервера и самой сети.

4. Разработать математическое обеспечение для управления удаленными диспетчерскими модулями, инвариантное к интерфейсам объектов, с которыми работают модули, на основе контейнерных классов для данных абстрактного типа и методов для обмена этими данными.

5. Создать специальное программное обеспечение технологических компонент системы управления Воронежской базой сжиженного газа для участков газонаполнения и учета реализации.

Методы исследования

В работе использованы методы системного анализа, математического моделирования, теории систем массового обслуживания, реляционной алгебры, объектно-ориентированного программирования, проектирования информационных систем.

Научная новизна работы

К результатам работы, отличающимся научной новизной, относятся:

1. Аналитические модели двух- и трехзвенных архитектур клиент-серверной обработки транзакций, отличающиеся учетом предварительной фильтрации потоков и обеспечивающие получение точного выражения для среднего времени ответа системы.

2. Критерий эффективности трехзвенной системы по сравнению с двухзвенной, отличающийся возможностью численного анализа и обеспечивающий выявление граничных условий интенсивностей потоков, при которых удается добиться выигрыша в производительности системы при добавлении промежуточного сервера.

3. Процедура рекуррентной идентификации параметров локальной вычислительной сети центрального узла системы управления, обеспечивающая учет нескольких центров обслуживания и нескольких классов заявок и отличающаяся использованием нормализующей константы, рассчитанной с применением метода Бузена.

4. Специальное математическое обеспечение для управления удаленными диспетчерскими модулями, инвариантное к интерфейсам объектов, с которыми работают модули, отличающееся применением контейнерных классов для данных абстрактного типа.

Практическая значимость работы

1. Разработаны системные компоненты управления данными на газонаполнительных станциях в виде независимых исполняемых модулей, предназначенных для сбора, хранения и экспорта данных об отвесах на газовых постах. Компоненты обеспечивают получение и сохранение данных об отвесах с постов, подключенных к компьютеру по интерфейсу RS-485, а также отображения данных из БД.

2. В составе клиент-серверной системы управления Воронежской базой сжиженного газа разработано специальное программное обеспечение учета процессов реализации газа в баллонах.

Реализация и внедрение результатов работы

Результаты исследований используются в работе Воронежской базы сжиженного газа. Эффект от внедрения разработанного программного обеспечения за 2009 год составил 224000 руб. за счет уменьшения задержек между подачей баллонов на посты газонаполнения и тем самым увеличения производительности системы управления в целом.

Апробация работы

Основные научные результаты диссертаци­онной ра­боты докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Социально-экономические проблемы России и перспективы их решения» (Краснодар, 2007); Всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2008), X Всероссийской научно-технической конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2008); XVI Всероссийской научно-методической конференции Телематика'2009 (Санкт-Петербург, 2009); XII-XV Международных открытых научных конференциях «Современные проблемы информатизации» (Воронеж, 2007-2010), а также на конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» в 2007-2010 годах.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 18 научных работах, в том числе 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [6, 7, 18] – аналитические модели двух- и трехзвенных архитектур клиент-серверной обработки транзакций; [2, 9] – критерий эффективности трехзвенной системы по сравнению с двухзвенной; [1, 18] – идентификация параметров локальной вычислительной сети центрального узла системы управления; [14, 15, 16] – процедуры и результаты тестирования информационной инфраструктуры; [2, 13, 17] – математическое обеспечение для управления удаленными диспетчерскими модулями; [8, 11] – системные компоненты управления данными на газонаполнительных станциях в виде независимых исполняемых модулей; [10, 12, 17] – специальное программное обеспечение учета процессов реализации газа в баллонах; [11, 18] – методология снижения потоков, поступающих из каждого звена, приводящая к общему снижению интенсивности конечного потока, поступающего на сервер приложений.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего в себя 118 наименований, и приложения. Основная часть работы изложена на 152 страницах, содержит 14 таблиц и 55 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цель и задачи исследования, их научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены сведения об апробации и внедрении работы.

В первой главе исследованы задачи проектирования многозвенных клиент-серверных систем. Основное внимание уделено теоретическому обоснованию рационального проектирования многозвенных систем и созданию соответствующего специального программного обеспечения.

Исследованы проблемы использования интранет-технологий как современного инструмента применения специального программного обеспечения многозвенных клиент-серверных систем. Показано, что интранет-технологии создают условия для непрерывного процесса разработки и модификации ПО, следующего за изменяющимися потребностями пользователей, постоянным развитием как программного, так и аппаратного обеспечения. Проведенный анализ проблемы разработки многозвенных клиент-серверных систем показал, что в ходе анализа и синтеза структуры и состава клиентского и серверного оборудования необходима предварительная идентификация параметров потока заявок на обслуживание к центральному серверу или базе данных.





Показано, что существующие подходы к созданию математического и программного обеспечения информационных систем в части идентификации могут быть улучшены за счет применения марковского моделирования на этапе исследования характеристик и принятия решения о выборе количества уровней и архитектуры проектируемой программной системы. В силу сложности объекта и неизбежного использования упрощающих предположений полученные результаты необязательно будут оптимальными, поэтому в практическом плане будет получено близкое к оптимальному решение – фактически, будет проведено рациональное проектирование многозвенных систем.

Таким образом, актуальна задача теоретического обоснования, разработки и внедрения средств моделирования, анализа и создания методов идентификации параметров потока заявок на обслуживание к центральному серверу или базе данных при реализации специального математического и программного обеспечения информационных систем.

В работе проанализированы особенности создания специального программного обеспечения для управления распределенными программными комплексами с использованием COM/DCOM-технологий. Эти технологии особенно эффективны при интеграции в единую информационную систему программных компонент различных производителей, с разными системными интерфейсами и наборами параметров. Подобно тому, как клиенты СОМ имеют прозрачный доступ к объектам в динамических библиотеках и локальных процессах, DCOM обеспечивает прозрачный доступ к объектам в удаленных процессах. Фактически самое трудное в достижении подобной прозрачности - это обеспечить диспетчирование взаимодействия объектов, исполняющихся в разных процессах независимо от того, выполняются эти процессы на одной машине или нет. Установлено, что разработке специального программного обеспечения компонент системы управления транзакциями должна предшествовать алгоритмическая и программная проработка компонент диспетчерского модуля.

Показано, что специальное программное обеспечение компонент системы управления приемом и распределением сжиженного газа необходимо для такого управления комплексом, при котором команды управления и обработки данных вводятся через клиентский модуль управления, а далее пересылаются на диспетчерские модули, которые обрабатывают и возвращают необходимые данные. Рассмотрены варианты технологий интеграции компонент «1C:Предприятие» и весового оборудования в системе управления приемом и распределением сжиженного газа. Поставлен ряд задач проектирования специального программного обеспечения компонент системы управления приемом и распределением сжиженного газа.

Общий дизайн исследования приведен на рис. 1.

 Обобщенная структура системы и-0

Рис. 1. Обобщенная структура системы и место в ней исследуемых задач

Во второй главе проведен теоретический анализ многозвенных клиент-серверных архитектур с позиции установления «точки» эффективности перехода на архитектуру следующей размерности.

Для этого многозвенные архитектуры «клиент – сервер» рассмотрены как средство повышения производительности обработки транзакций с позиций теории систем массового обслуживания. В частности, показано, что поскольку конечная очередь событий, поступающая на сервер базы данных, складывается из независимых очередей событий каждой ветви (звена многозвенной системы), уменьшение потоков, поступающих из каждой ветви, должно привести к общему уменьшению интенсивности конечного потока, поступающего на сервер приложений.

Наиболее простым способом увеличения производительности системы (понимаем способность обработки входящих потоков), как правило, является повышение производительности аппаратной части комплекса. Другим способом решения данной проблемы является создание промежуточного сервера, так называемого сервера приложений, осуществляющего функции предварительной обработки данных. Структура такой модели показана на рис. 2, схема – на рис. 3. Задача серверов приложений i заключается в отслеживании внесенных изменений в БД с последующим информированием пользователей, желающих модифицировать эти данные. Событиями в модели являются все поступления заданий и все завершения обслуживания. Диаграмма переходов состояний трехзвенной модели, приведенной на рис. 2, показана на рис. 4.

 Архитектура трехзвенной системы: ,-1

Рис. 2. Архитектура трехзвенной системы: , i - обслуживающие приборы; Ui - события, порождаемые приложениями-клиентами; Q, Qi – очереди транзакций

 Схема движения транзакций в звене 1-2

Рис. 3. Схема движения транзакций в звене 1 трехзвенной системы: bi – вероятности откатов транзакций в первом и втором звеньях

 Диаграмма переходов состояний-3

Рис. 4. Диаграмма переходов состояний трехзвенной модели

С использованием формулы Литтла и теоремы Джексона, а также естественных (с учетом особенностей решаемой задачи) выражений , получено выражение для среднего времени обслуживания транзакции:

, (1)

где и - интенсивности поступления заданий в обслуживающие приборы 1, ; , - соответствующие средние производительности обслуживающих приборов.

Получена аналитическая модель - дифференциально-разностное уравнение, выражающее dp(N, t)/dt как функцию от , i, bi и вероятностей p тех состояний, из которых состояние N=(N1,N2) может быть достигнуто за один шаг:

(2)

Проанализируем, в каком случае удастся добиться выигрыша в производительности системы при добавлении промежуточного сервера. Получен следующий аналитический критерий эффективности трехзвенной системы относительно двухзвенной:

(3)

На рис. 5 приведены графики для двухзвенной и трехзвенной систем. Точка B (максимальная интенсивность поступления события для двухзвенной системы) будет расположена левее точки C (максимальная интенсивность поступления события для трехзвенной системы), то есть двухзвенная система достигает предельно допустимой интенсивности поступления события раньше, чем трехзвенная. Требуется определить значение , начиная с которого трехзвенная система эффективней двухзвенной. На рисунке это значение определяется точкой A пересечения графиков систем.

 Сравнение двухзвенной и-13

Рис. 5. Сравнение двухзвенной и трехзвенной систем



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.