Архитектура распределенной сети передачи данных ГПС МЧС России Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.394.6:654.1

АРХИТЕКТУРА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ГПС МЧС РОССИИ

А. С. Крутолапов

Рассмотрена архитектура построения распределенных информационных сред. Предложна архитектура автоматизированной системы диспетчерского управления, принципиальным отличием которой является наличие подсистемы управления процессом обработки заявок на обслуживание. Основной целью данной подсистемы является обеспечение дифференцированного качества обслуживания пользователей в случае длительных перегрузок в информационной среде. Подсистема работает на уровне пользовательских запросов, основным критерием качества обслуживания является длительность пребывания заявки в системе, а приоритет определяется степенью важности оперативности доставки информации.

Ключевые слова: сеть, передача данных, автоматизированная система диспетчерского управления, клиент-сервер, интернет/интранет-технология.

В автоматизированных системах диспетчерского управления (АСДУ) ГПС МЧС России выделяют обычно 7 контуров, начиная с первичного учета до анализа и принятия управленческих решений. Основные информационные потоки между контурами на схеме не показаны, так как в нашем случае имеет значение лишь тот факт, что взаимодействие происходит через центральную базу данных головного предприятия. Это касается как пользователей локальной вычислительной сети головного подразделения, так и удаленных пользователей.

С целью определения принципов организации информационного обмена в АСДУ с поддержкой качества обслуживания необходимо рассмотреть архитектуру построения распределенных информационных сред.

Современные распределенные информационные системы строятся на основе архитектуры «клиент — сервер». Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом, принято называть сервером этого ресурса, а компьютер, использующий этот ресурс, — клиентом. В информационных системах с архитектурой «клиент — сервер» выделяют серверы баз данных и серверы приложений.

Один из основных принципов технологии «клиент — сервер» заключается в разделении функций стандартного приложения на три группы:

- функции ввода и отображения данных;

- прикладные функции, характерные для данной прикладной области;

- функции хранения и управления данными.

В соответствии с этим в любом приложении

выделяются следующие логические компоненты:

- компонент представления;

- прикладной компонент;

Крутолапов Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доц., Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, e-mail: krut75@mail.ru

© Крутолапов А. С., 2013

- компонент доступа к информационным ресурсам или менеджер ресурсов.

Различия в реализации приложений в рамках технологии «клиент-сервер» определяются тремя факторами. Во-первых, тем, в какие виды программного обеспечения интегрирован каждый из этих компонентов. Во-вторых, тем, какие механизмы используются для реализации каждой из трех групп. В-третьих, каким образом логические компоненты распределены между компьютерами в сети. В соответствии с этим выделяют три основных модели доступа к данным:

- модель доступа к удаленным данным;

- модель сервера баз данных;

- модель сервера приложений.

В двух первых моделях реализована двухуровневая схема разделения функций: в первой из них прикладные функции выполняются совместно с функциями представления программой-клиентом, в то время как во второй выполнение прикладных функций передано серверу, и ответственность за их выполнение возложена на ядро СУБД, так что прикладной компонент интегрируется в компонент доступа к информационным ресурсам. Взаимодействие компонентов клиента и сервера управляется самой СУБД. Такая архитектура получила название двухуровневой. Она позволяет добиться переносимости приложений и хорошо приспособлена к применению средств быстрой разработки.

В третьей модели реализована трехуровневая схема разделения функций, в которой прикладной компонент выделен в самостоятельный элемент. В модели сервера приложений Application Server (AS) процесс, выполняющийся на компьютере-клиенте, отвечает за ввод и отображение данных.

В зависимости от организации процесса информационного обмена серверов приложений может быть несколько. Обращение пользователей к серверу баз данных при необходимости может осуществляться через веб-сервер (так называемая интер-

Выпуск і (6), 2013

ISSN 2226-700Х

нет/интранет-технология). Любая программа, которая пользуется ими, рассматривается как клиент приложения Application Client (АС), подробности реализации прикладных функций в сервере приложений скрыты от клиента приложений. При этом клиент приложений обращается с запросом не вообще к серверу приложений AS, а к конкретной службе этого сервера. Такая форма организации запросов позволяет эффективно управлять балансом загрузки на основе организации очередей к AS-процессу, который извлекает очередной запрос из очереди и передает его на обслуживание (обработку) в требуемую службу в соответствии с приоритетом.

Переход к трехуровневой архитектуре является обоснованным в следующих случаях:

- число параллельно подключенных к базе данных пользователей превышает 50;

- приложение вызывает разделяемые функции, реализующие логику системы, и активно использует хранимые процедуры;

- широко применяется кэширование данных, которое проще реализовать не на уровне клиента, а на выделенном сервере приложений;

- приложение должно функционировать в глобальной сети с территориально распределенными узлами;

- требуется проверка полномочий пользователей, обращающихся к базам данных.

Создание сложной распределенной интегрированной информационной системы должно базироваться на трехуровневой технологии «клиент-сервер».

В трехуровневой модели основная часть обработки информации перемещается на серверы приложений, которые, в свою, очередь, пользуются услугами серверов баз данных, но пользовательский интерфейс по-прежнему остается на рабочей станции-клиенте. Необходимость стандартизации, упрощения и сопровождения клиентской части делает целесообразным применение интернет/интранет-технологий.

На основе приведенных выше требований, современных тенденций развития распределенных информационных систем и целей и задач исследования предложна архитектура АСДУ (рис.).

Клиент

Сервер

Клиентское

приложение

Обращение к сервер;

Сервер приложений

С

истема управления и контроля

Подсистема мониторинга и учета

Подсистема управления порядком предоставления информационных ресурсов

I

Сервис 1

1

Сервис N

Результат

работы

сервера

Хранилище данных

Серверы баз данных

Базы данных

Рис. Архитектура сети передачи данных, обеспечивающая реализацию функций качества обслуживания

Функции управления пользователями возлагаются на систему управления и контроля, взаимодействующую с хранилищем данных путем управления выполнением прикладных программ обработки данных. Система управления и контроля, получив клиентский запрос, создает экземпляр необходимой для обработки полученного запроса прикладной программы в виде отдельного процесса или потока. Задачей экземпляра прикладной программы является обработка полученных данных в клиентском запросе и подготовка данных для ответа. В процессе подготовки ответа экземпляр прикладной программы может обращаться к хранилищу данных.

Одним из важнейших механизмов поддержания работоспособности и повышения эффектив-

ности работы информационной среды является мониторинг и учет используемых информационных ресурсов, реализуемый подсистемой мониторинга и учета.

Принципиальным отличием данной архитектуры от существующих является наличие подсистемы управления процессом обработки заявок на обслуживание. Основной целью данной подсистемы является обеспечение дифференцированного качества обслуживания пользователей в случае длительных перегрузок в информационной среде. Подсистема работает на уровне пользовательских запросов, основным критерием качества обслуживания является длительность пребывания заявки в системе, а приоритет определяется степенью важности оперативности доставки информации для АСДУ.

Библиографический список

1. Крутолапов, А. С. Структурная декомпозиция сети информационного обмена ГПС МЧС России / А. С. Крутолапов, Г. А. Абрамян // Проблемы управления рисками в техносфере. — 2010. — № 2 (14). — С. 67—70.

2. Крутолапов, А. С. Методика построения правил выбора организационно-технических мероприятий при управлении работоспособностью сети передачи данных / А. С. Крутолапов, А. С. Поляков // Вестник Санкт-Петербургского ун-та гос. противопожар. службы. — 2011. — № 3. — С. 38—43.

3. Крутолапов, А. С. Анализ концепции построения сетей информационного обмена / А. С. Крутолапов, Д. А. Сычев // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. — 2012. — № 4 (5). — С. 4—12.

4. Гадышев, В. А. Математическая модель информационного обмена в сетях передачи данных / В. А. Гадышев, А. С. Крутолапов, Д. А. Сычев // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. — 2012. — № 1 (2). — С. 14—17.

References

1. Krutolapov, A. S. Strukturnaja dekompozicija seti informacionnogo obmena GPS MChS Rossii / A. S. Krutolapov, G. A. Abramjan // Pro-blemy upravlenija riskami v tekh-nosfere. — 2010. — № 2 (14). — S. 67—70.

2. Krutolapov, A. S. Metodika postroenija pravil vy-bora organizacionno-tekhnicheskikh meroprijatijj pri upravle-nii rabotosposobnost'ju seti peredachi dannykh / A. S. Krutolapov, A. S. Poljakov // Vestnik Sankt-Peterburgskogo un-ta gos. proti-vopozhar. sluzhby. — 2011. — № 3. —

S. 38—43.

3. Krutolapov, A. S. Analiz koncepcii postroenija setejj informacionnogo obmena / A. S. Krutolapov, D. A. Sychev // Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii. — 2012. — № 4 (5). — S. 4—12.

4. Gadyshev, V. A. Matematicheskaja model' in-formacionnogo obmena v setjakh peredachi dannykh / V. A. Gadyshev, A. S. Krutolapov, D. A. Sychev // Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii. — 2012. — № 1 (2). — S. 14—17.

ARCHITECTURE OF DISTRIBUTED DATA NETWORKS OF EMERCOM OF RUSSIA

A. S. Krutolapov

PhD in in Engineering,

Assoc. Prof., Saint-Petersburg University of State Fire Service of EMERCOM of Russia, e-mail: krut75@mail.ru

The architecture for distributed information environments. Prepositional architecture of automated control system, which is the fundamental difference is the presence of control subsystem processing of service requests. The main purpose of this subsystem is to provide differentiated quality of service to users in case of a prolonged overload in the information environment. Subsystem operates at the level of user queries, the main criterion for the quality of service is the length of stay request in the system, and the priority is determined by the degree of importance of the timeliness of information delivery.

Keywords: network, data network, automated control system, software, client-server. Internet/Intranet technology.