Научная статья на тему 'Подход к оценке производительных ресурсов информационных систем'

Подход к оценке производительных ресурсов информационных систем Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

CC BY-NC-ND
97
5
Поделиться
Ключевые слова
ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ / РАСПРЕДЕЛЁННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ / УПРАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ ПРЕДПРИЯТИЯ / СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ С ОЖИДАНИЕМ

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — Шабанов А. П.

Рассмотрен подход к оценке производительных ресурсов, минимально необходимых для функционирования информационных систем предприятия с территориально распределёнными филиалами (офисами). При оценке используется аппарат интервалов занятости системы массового обслуживания с ожиданием. Предлагаемый подход направлен на решение проблемы минимизации людских ресурсов, производительности серверов и пропускной способности трактов передачи данных, затрачиваемых на управление информационными системами предприятия.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук , автор научной работы — Шабанов А.П.,

THE APPROACH TO PRODUCTIVITY RESOURCES OF THE INFORMATION SYSTEMS ESTIMATION1«Informational Business Systems « Ltd

Approach to the estimation of the productive resources is examined, which are minimally necessary for the functioning of the information systems of enterprise with the territorially distributed branches (offices). During the estimation the apparatus of the busy periods of the system of queueing with the expectation is used. The proposed approach is directed toward the solution of the problem of the minimization of the human resources, of the productivity of servers and capacity of the circuits of the transmission of the data, spent on control of the information systems of the enterprise.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Подход к оценке производительных ресурсов информационных систем»

ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

А.П. Шабанов,

Кандидат технических наук, доцент,

главный эксперт ООО «Информационные Бизнес Системы»

Адрес: 127434, Москва, Дмитровское ш, д.9 Б. E-mail: AShabanov@ibs.ru.

Рассмотрен подход к оценке производительных ресурсов, минимально необходимых для функционирования информационных систем предприятия с территориально распределёнными филиалами (офисами). При оценке используется аппарат интервалов занятости системы массового обслуживания с ожиданием. Предлагаемый подход направлен на решение проблемы минимизации людских ресурсов, производительности серверов и пропускной способности трактов передачи данных, затрачиваемых на управление информационными системами предприятия.

^ л

Ключевые слова: оценка производительных ресурсов, распределённые информационные системы, управление информационными системами предприятия, системы массового обслуживания с ожиданием.

Постановка задачи

Исследование информационных систем производится, как правило, с помощью теории управления организационными системами, теории информации, теории активных систем и теории массового обслуживания. Общие вопросы построения и функционирования организационных структур исследуются в теории управления организационными системами. Вопросы, связанные с применением информации, исследуются в теории информации. Основным методом исследования в рамках данной теории является математическое моделирование процессов хранения, преобразования и передачи информации. Вопросы, обусловленные проявлениями активности работниками, исследуются в теории активных систем. Вопросы, связанные с расчётом мощности организационных структур, исследуются в теории массового обслуживания и приложениях к ней. Основным методом исследования в рамках данной теории является математическое моделирование обслуживающих систем с потерями, с ожиданием, с приоритетами, смешанных обслуживающих систем, сетей систем обслуживания, транс-

портных потоков и трафика, а также оптимизационное моделирование и численное моделирование систем обслуживания. Разработка новых подходов, конкретных методов и моделей в рамках или на стыке перечисленных выше теорий часто осуществляется в ответ на требования, которые выдвигает практика человеческой деятельности на том или ином промежутке времени. В настоящее время современное человеческое общество характеризуется применением, по существу, во всех сферах деятельности информационных систем, создаваемых с помощью и на основе средств вычислительной и телекоммуникационной техники. Производительными ресурсами таких информационных систем являются:

♦ людские ресурсы, — персонал, эксплуатирующий средства информационных систем;

♦ вычислительные ресурсы, — рабочие станции и персональные компьютеры, серверное и вспомогательное оборудование;

♦ транспортные ресурсы, — каналы связи, тракты передачи данных и коммуникационные устройства;

♦ программно-прикладные ресурсы, — программы и комплексы программ, производимые для

использования в области применения информационных систем.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Исследование, результаты которого представлены в настоящей работе, относятся к проблеме минимизации производительных ресурсов информационных систем при заданных вероятностно-временных требованиях со стороны бизнеса. Целью работы является изложение подхода к решению задачи оценки производительных ресурсов информационных систем на основе аппарата систем массового обслуживания с ожиданием.

Модель представления требований к производительным ресурсам

Создание информационных систем на современном предприятии осуществляется на основе процессного подхода. В соответствии с этим подходом производятся следующие работы:

♦ работы по описанию деятельности субъектов предприятия. Деятельность описывается в виде бизнес процессов, для каждого из которых составляется формальное описание функций, входов и выходов, функциональных ролей субъектов, информационного обеспечения;

♦ проектные работы;

♦ работы по внедрению информационной системы в практику предприятия, с предвари -тельным проведением автономных и комплексных испытаний, опытной эксплуатации. При этом могут корректироваться описания бизнес процессов;

♦ разработка регламентов с описанием действий субъектов бизнеса по использованию средств информационной системы в каждом бизнес-процессе.

При проектировании информационной системы, в первую очередь, определяется состав функций бизнес процесса, выполнение которых осуществляется с применением производительных ресурсов информационной системы. На рис. 1 приведена диаграмма бизнес процесса и показаны функции бизнес-процесса, выполняемые с применением производительных сил информационной системы.

Далее, производится оценка производительных ресурсов информационной системы, требуемых для поддержки бизнес-процессов. Результатом такой оценки являются значения следующих показателей производительных сил:

^Вход в бизнес-процесс___Выход из бизнес-процесса^

Функции бизнес-процесса, выполняемые с применением производительных сил информационной системы

Рис. 1. Диаграмма бизнес-процесса

♦ требуемые производительности центрального вычислительного комплекса (ЦВК) информационной системы, других вычислительных ресурсов;

♦ требуемые пропускные способности трактов передачи данных между филиалами, офисами предприятия и внутри их;

♦ структура и состав служб эксплуатации информационной системы.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Проведение оценки производительных ресурсов информационной системы особенно необходимо для крупных предприятий, осуществляющих свою деятельность в различных районах планеты и в различных областях бизнеса. Для таких предприятий требуются высокопроизводительные вычислительные ресурсы, арендуемые или собственные транспортные ресурсы, персонал, эксплуатирующий систему и формализация условий применения производительных ресурсов (например, соглашения о предоставляемых бизнесу услугах в области информационных технологий). Важным, влияющим на необходимость проведения оценки, фактором является всё более возрастающая зависимость между мощностью (производительностью, пропускной способностью) программно-прикладных, вычислительных, транспортных ресурсов и их стоимостью. Оценка производительных ресурсов информационной системы производится исходя из вероятностно-временных требований, предъявляемых к ним бизнес процессами. Для представления требований к производительным ресурсам предварительно, исходя из накопленного в мире практического опыта, выбираются несколько вариантов структурных схем распределения ресурсов по филиалам (офисам) предприятия. При этом если это допускается условиями бизнеса, один вариант соответствует централизации вычислительных ресурсов (все операции выполняются в ЦВК). Для каждого варианта составляется модель представления требований к производительным ресурсам (рис. 2). В модели каждый производительный ресурс представляется в виде однородной системы массового обслуживания с ожиданием (Тзад; Рзад)], где j — принимает следующие значения:

♦ у = ППР, — означает, что данный ресурс является программно-прикладным;

♦ у = ВР, — означает, что данный ресурс является вычислительным;

♦ у = ТР, — означает, что данный ресурс является транспортным;

♦ у = ЛР, — означает, что данный ресурс является людским;

- принимает следующие значения:

♦ для у = ППР, I е 1,2,...,№, 1УИС, 2УИС,..., N1УИС, — означает идентификационный номер программно-прикладного ресурса. УИС, — управляющая информационная система, — система используется персоналом, эксплуатирующим информационную систему предприятия;

Рис. 2. Модель представления требований к производительным ресурсам

♦ для у = ВР, і є 1,2,...№, — означает идентификационный номер вычислительного ресурса;

♦ для у = ТР, і є 1,2,...№, — означает идентификационный номер транспортного ресурса;

♦ для у = ЛР, і є 1,2,...№, — означает идентификационный номер людского ресурса (количество специалистов, выполняющих ту или

иную функциональную роль по эксплуатации информационной системы);

♦ Тзад и Рзад, — заданное время обработки (передачи) данных и заданная вероятность непре-вышения этого времени для соответствующего производительного ресурса, определяемого значениями I и у.

Подход к оценке производительных ресурсов

Оценка производительных ресурсов информационной системы для каждого варианта структурной схемы распределения ресурсов по филиалам (офисам) предприятия осуществляется следующим образом:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Оценка каждого программно-прикладного ресурса информационной системы предприятия производится с учётом заданных бизнесом вероятностно-временных требований, и принимаемых в качестве исходных данных параметров нагрузки (потока запросов) на использование данного ресурса. В результате определяются требования к суммарному времени облуживания вычислительных ресурсов, на которых функционирует соответствующее программное приложение (его клиентская и серверная составляющие) и тех транспортных ресурсов, через которые осуществляется передача данных (между клиентскими программами и сервером приложения). Конкретные взаимосвязанные цепи вычислительных и транспортных ресурсов, относящиеся к одному программно-прикладному ресурсу информационной системы, определяется при разработке варианта структурной схемы для распределения ресурсов. Также при разработке варианта определяются части общего времени обслуживания, приходящиеся на каждый ресурс в цепи взаимосвязанных ресурсов.

2. Оценка каждого вычислительного ресурса информационной системы предприятия производится с учётом заданных бизнесом вероятностно-временных требований, а также требований ко времени облуживания в данном вычислительном ресурсе (см. п. 1). В результате определяется производительность этого вычислительного ресурса (количество обрабатываемых данных в единицу времени), удовлетворяющая заданным требованиям. Производительности вычислительного ресурса ставится в соответствие стоимость, определяемая исходя из цен (прайс-листов), основных производителей вычислительных ресурсов.

3. Оценка каждого транспортного ресурса информационной системы предприятия производится

с учётом заданных бизнесом вероятностно-временных требований, а также требований ко времени облуживания (передаче данных) в данном транспортном ресурсе (см. п. 1). В результате определяется требуемая пропускная способность этого транспортного ресурса (количество передаваемых данных в единицу времени). Пропускной способности транспортного ресурса ставится в соответствие стоимость, определяемая исходя из цен (прайс листов), основных производителей транспортных ресурсов, стоимости приобретения (организации и эксплуатации) или стоимости аренды каналов связи (трактов передачи данных).

4. Оценка каждого программно-прикладного ресурса управляющей системы производится с учётом накопленного мирового опыта по эксплуатации информационных систем предприятий и особенностей конкретного предприятия. Формализация деятельности субъектов управления и автоматизация этой деятельности осуществляется также на основе процессного подхода. При этом устанавливаются соотношения между услугами субъектов управления, с одной стороны, и бизнес процессами, с другой стороны. Базовой основой для функционирования управляющей информационной системы, как правило, являются готовые программные продукты, производимые на основе процедур реализации процессов управления [1] и документации предприятия — разработчика программ [2]. При этом учитывается опыт, накопленный в мировой практике при формализации процессов, и особенности, обусловленные проведением проектных работ [3—5].

5. Оценка каждого вычислительного и транс -портного ресурса производится в соответствии с п.п. 2 и 3.

6. Оценка людских ресурсов осуществляется в соответствии положениями, изложенными в работе [6].

7. Для каждого варианта структурной схемы для распределения ресурсов выполняются п.п. 1—6.

8. Производится оценка совокупной стоимости производительных ресурсов по каждому варианту и выбирается один из них. Правило определения совокупной стоимости и правило выбора варианта для последующей реализации определяются при разработке вариантов структурной схемы для распределения ресурсов.

Математический аппарат для оценки производительных ресурсов

Оценка производительных ресурсов информационной системы для каждого варианта структур-

ной схемы распределения ресурсов по филиалам (офисам) предприятия производится с помощью известного аппарата систем массового обслуживания с очередями [7]. В то же время, существуют определённые предпосылки к применению, по крайней мере, для оценки программно-прикладных, вычислительных и транспортных ресурсов управляющей информационной системы, малоизвестного аппарата интервалов занятости. Первые упоминания о математическом аппарате интервалов занятости систем массового обслуживания (рис. 3) для расчёта значений вероятностно-временных показателей технических систем связаны с исследованиями известного американского учёного Т. Саати в области вооружений во время второй мировой войны [8].

Интервалы занятости

Рис. 3. Схема образования интервалов занятости

По мнению автора, в настоящее время, в связи с внедрением в информационные системы технических и программных средств автоматизации на основе заранее проводимой формализации процессов, аппарат интервалов занятости также востребован. Основанием для этого являются следующие достаточно естественные гипотезы:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

♦ моменты поступления требований (запросов) на обслуживание в производительные ресурсы информационных систем, — случайны;

♦ требования группируются в интервалах занятости производительных ресурсов;

♦ параметры оценки обслуживания (время ожидания, время передачи, время обработки, время отклика приложения или базы данных и т.п. и допустимые вероятности не превышения этого времени) в производительных ресурсах имеют критичные значения;

♦ среда обеспечения деятельности субъектов бизнеса и субъектов управления информационными системами — изменчива;

♦ деятельность по использованию и управлению производительными ресурсами в большой степени формализована и автоматизирована;

♦ предметные сущности в среде обеспечении деятельности — исчисляемы (серверы, персональные компьютеры, каналы связи, программы и т. п.).

Изложенные выше гипотезы могут оказать определяющее влияние на методические стороны исследования современных информационных систем в целом, и их производительных ресурсов, в частности. На ) приведена схема модели системы массового обслуживания с ожиданием, которая используется для определения вероятностно временных параметров производительных ресурсов.

Рис. 4. Схема модели системы массового обслуживания

Применение аппарата интервалов занятости в такой системе базируется на значениях вероятностей ожидания требований внутри интервалов занятости различной длительности. Для расчёта этих значений используются математические соотношения, приведённые в работе [9]. Применение данных соотношений носит прогнозированный характер, и могут быть применены для структурирования производительных ресурсов при проведении проектных работ.

Примеры использования подхода к оценке производительных ресурсов

Приведённый в данной работе подход к оценке производительных ресурсов информационных систем был использован в проектных работах для решения задач:

♦ структурирования средств автоматизации управленческой деятельности [10];

♦ определения минимально достаточной производительности централизованного вычислительного комплекса, осуществляющего поддержку функций управления деятельностью на предприятии с пространственно разнесёнными филиалами и офисами [11];

♦ определения минимально достаточной пропускной способности тракта передачи информации на участке между филиалом (удалённым офисом) предприятия и центральным вычислительным комплексом [12];

♦ разработки архитектуры системы контроля над достаточностью ресурсов автоматизированной системы, в условиях её динамично изменяющейся во времени загрузки [13];

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

♦ построения и функционирования системы оперативного оповещения специалистов служб поддержки потребителей услуг информационных технологий и оперативно-технического управления [14];

♦ построения и функционирования системы управления учетными записями сотрудников предприятия (организации, учреждения) на объектно-ролевой основе и централизованного распределения прав доступа [15];

♦ построения и функционирования централи -зованной системы подготовки отчётности о качестве предоставления услуг информационных технологий [16]. ■

Литература

1. ИТ Сервис-менеджмент, введение. — Издатель: Van Haren Publishing, 2003. Русский перевод «IT Expert», 2003, 223 с.

2. BMC Atrium CMDB 2.0: Implementation Best Practics. — Издатель: BMC Software, Inc., 2006, 662 p.

3. Государственный стандарт Российской Федерации. ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Стадии создания.

4. Шабанов А.П. «Подход к автоматизации деятельности организационных структур». Системы автоматизации в образовании, науке и производстве: Труды V Всероссийской научно-практической конференции/ Под общ. ред. д.т.н., проф. Кулакова С.М., д.т.н., проф. Мышляева Л.П. — Новокузнецк, СибГИУ, 2005, с. 124-128.

5. Шабанов А.П. «Подход к формализации учётно-контрольного процесса при решении проблемы минимизации ресурсов организационной структуры». Современные сложные системы управления: Сборник трудов научно-практической конференции/ Под ред. д.т.н., проф. Буркова В.Н., д.т.н., проф. Баркалова С.А. — Воронеж, ВГАСУ, 2005, с. 186.

6. Шабанов А.П., Беляков А.Г Организационные структуры массового обслуживания — М., 2007 (Научное издание / Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН).

7. Ивченко В.И., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. Теория массового обслуживания. — М.: Высшая школа, 1982.

8. Саати ТЛ. Элементы теории массового обслуживания и её приложения. — М.: Советское радио, 1971.

9. Шабанов А.П. Метод оценки достаточности мощности однородной организационной структуры. — Системы управления и информационные технологии, 2005, N 3(20), с. 103-106.

10. Аракелян М.А., Шабанов А.П. Методологические задачи структурирования средств автоматизации управленческой деятельности. — М., 2009 / Сборник тезисов докладов первой научно-практической конференции «Информационные бизнес системы».

11. Голяндин А.Н., Шабанов А.П. Определение производительности вычислительного комплекса автоматизированной системы с централизованным управлением.- М., 2009 / Сборник тезисов докладов первой научно-практической конференции «Информационные бизнес системы».

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12. Парижский О.Ю., Шабанов А.П. Определение пропускной способности трактов передачи управляющей информации. — М., 2009 / Сборник тезисов докладов первой научно-практической конференции «Информационные бизнес системы».

13. Рузавин С.Г, Шабанов А.П. Контроль над достаточностью ресурсов информационных систем. — М., 2009 / Сборник тезисов докладов первой научно-практической конференции «Информационные бизнес системы».

14. Мартыньш А.В., Терегулов К.А. Подсистема оперативного оповещения для поддержки потребителей услуг информационных технологий. — М., 2009 / Сборник тезисов докладов первой научно-практической конференции «Информационные бизнес системы».

15. Боганов А.В. Система автоматической идентификации потребителей услуг информационных технологий. — М., 2009 / Сборник тезисов докладов первой научно-практической конференции «Информационные бизнес системы».

16. Жаворонков А.В. Интегрированная система отчётности об информационно-технологической поддержке предприятия. 8. М., 2009 / Сборник тезисов докладов первой научно-практической конференции «Информационные бизнес-системы».

t \

Уважаемые коллеги!

Приглашаем Вас принять участие в международной конференции

ICCS’09 CONCEPTUAL STRUCTURES: LEVERAGING SEMANTIC TECHNOLOGIES

26-31 июля 2009 г.,

Москва, Государственный Университет Высшая Школа Экономики (ГУ-ВШЭ)

http://iccs09.hse.ru

Труды конференции будут опубликованы в серии Lecture Notes in Artificial Intelligence, Springer к началу конференции

Срок подачи текстов докладов — до 12 января 2009 г.

Язык конференции — английский

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Участникам конференции — гражданам Союзного Государства будет предоставлена значительная скидка в уплате конференционного взноса.

Следите за информацией на сайте конференции

С.О. Кузнецов, председатель оргкомитета ICCS’09