Информационные системы: Общие характеристики информационных систем

Надежность обеспечивается аппаратурой (в том числе резервированием) и программным обеспечением, а также организационными мерами (резервным копированием, о котором будем говорить в другой лекции).

Другие виды обработки информации индивидуальны в каждой ИС (их еще  называют бизнес-логикой).

Функции поиска и вывода информации

Функции поиска и вывода информации тесно связаны: обычно для вывода информации необходимо выполнить поиск.

Остановимся сначала на поиске информации.

Функция поиска информации

Для осуществления поиска пользователем  или какой-то подсистемой ИС  задаются критерии поиска, определяющие требуемую для вывода часть информации. Для задания отдельных составных частей критерия поиска (т.н. локальных критериев) пользователем используются экранные формы запросов на поиск, аналогичные формам ввода данных. Такие формы могут содержать поля всех тех же типов, что и в формах ввода (в т.ч. и списки выбора, формируемые из НСИ). Разница  между формами запроса и формами ввода заключается в том, что запрос, как правило, не сохраняется. ИС используют различные формальные языки (называемые языками запросов) для задания критериев поиска: регулярные выражения, SQL, ISO8001, CQL, XQuery и др.

Наивный подход к реализации поиска заключается в просмотре информационной системой каждого своего информационного объекта и сопоставления его с критерием поиска. Именно так поступают, когда в качестве запросов выступают регулярные выражения, хотя для сравнения критерия поиска с записями при этом используются совершенно нетривиальные алгоритмы. При этом время поиска пропорционально объему хранимых данных и может составлять десятки минут. Как правило, однако, используется построение индексов. Индекс — это упорядоченная по значению последовательность пар {значение, информационный объект}.

Значение (часто называемое ключом индекса) является однозначной функцией информационного объекта (записи); обратное, вообще говоря, неверно. Если отображение ключ↔(информационный объект) взаимно однозначно, ключ называется уникальным.

Поскольку ключи в индексе упорядочены, их, как правило, хранят в B-дереве (существуют и другие способы организации индексов), что позволяет найти нужное значение (а по нему и информационный объект) за время, пропорциональное логарифму объема данных. Для больших объемов данных времена полного просмотра и поиска с использованием индекса могут различаться на многие порядки.

Некоторые ИС разрешают поиск только с использованием индексов. В этом случае название функции, отображающей информационный объект в ключ, называется точкой входа (для поиска). Например, в библиотечной ИС точкой входа может быть автор (точнее, фамилия автора).

Функция вывода информации

Вслед за поиском происходит вывод  результатов поиска (пользователю, сформировавшему запрос, другому пользователю или другой ИС). Этот вывод, как правило, осуществляется в форме отчета.

Отчет — это упорядоченный или неупорядоченный список информационных объектов, снабженный дополнительными элементами:

• Шапками
• Подножиями
• Итогами и подитогами.

Информационные объекты, включенные в отчет, могут быть сгруппированы по определенным критериям (связанным или не связанным с запросом) и тем или иным образом отсортированы внутри группы. Шапки и подножия могут относиться ко всему отчету, группе информационных объектов и/или странице отчета (если он разбит на страницы).

Части отчета, имеющие шапки и/или  подножия, зачастую называются секциями отчета. Шапки и подножия секции отчета могут быть и пустыми — когда структура одной секции резко отличается от структуры смежной секции.

Итоги представляют собой суммы каких-то численных характеристик ИО, включенных в отчет; подитоги — итоги, относящиеся к разделу/странице.

Отчет, как правило, не содержит полную информацию о каждом включенном в  него информационном объекте. Поэтому, если отчет выводится на экран, каждая запись об информационном объекте в отчете может быть связана с более подробным описанием информационного объекта (например, с формой ввода данных об этом информационном объекте).

 

 

Компания XYZ			ОАО КБ Банк
Платежная ведомость
Май 2002 г.
	Всего страниц 13		Стр. 1
	Отдел №27
	№ П/п	Фамилия ИО	Сумма	№ зарплатной карты
	1	Абрамов Д.И.	12 000	6202...8124
	2	Абросимов С.С.	7 800	6200...7892
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
	20	Петрова М.М.	32 334	6202...8001
	Всего по странице		347 812	20 карт
	Генеральный директор				Компанейский И.И.
	Главный бухгалтер				Деньгова М.И.
			Стр. 2
	Отдел №27
	№ П/п	Фамилия ИО	Сумма	№ зарплатной карты
	21	Разумов К.Ю.	8 210	6202...7013
	22	Сидорова И.В.	3 500	6201...7136
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
	29	Яковлев А.П.	2 400	6198...0011
	Всего по странице		45 172	9 карт
	Всего по отделу		392 984	(29 карт)
	Генеральный директор				Компанейский И.И.
	Главный бухгалтер				Деньгова М.И.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
			Стр. 13
	Отдел №74
	№ П/п	Фамилия ИО	Сумма	№ зарплатной карты
	41	Каюров Н.К.	3 500	6202...1307
	42	Щепа Н.Т.	8 410	6203...9912
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
	53	Юрова Т.М.	4 200	6202...4357
	Всего по странице		192 183	13 карт
	Всего по отделу		489 002	(53 карты)
	Всего по ведомости		5 910 807	(217 карт)
Пять миллионов девятьсот десять тысяч восемьсот семь рублей
	Генеральный директор				Компанейский И.И.
	Главный бухгалтер				Деньгова М.И.

Рис. 9. Пример отчета: платежная ведомость

Рис. 10. Пример отчета: результаты поиска в Яндекс. Строки отчета являются ссылками.

4. Архитектуры и администрирование информационных систем

Архитектуры информационных систем

Архитектура — обобщенный взгляд на ИС. Всякий дом имеет фундамент, стены, двери, окна и крышу, но в разных сочетаниях. Так и ИС может в разных своих компонентах по-разному сочетать свои функции. Говоря об архитектуре ИС, обычно рассматривают пространственно-логическое разделение функций между компонентами ИС.

В простейшем случае все функции  ИС сосредоточены в одном компоненте (выполняются на одном компьютере). Такие ИС называют монолитными. Монолитные ИС, как правило,  — однопользовательские.

Архитектура клиент-сервер

Распространена архитектура клиент-сервер. В компоненте "клиент" сосредотачиваются  функции клавиатурного ввода, формирования запросов на поиск, формирования результатов вывода; хранение и обработка, собственно поиск и формирование вывода выполняются сервером. Клиент и сервер взаимодействуют по определенному протоколу, фактически выступая как самостоятельные неполнофункциональные ИС. Обычно один сервер может взаимодействовать с несколькими клиентами. Клиент и сервер не обязательно размещаются на различных компьютерах, но могут быть размещены и на одном компьютере.

Разделение функции между клиентом и сервером может быть различным. Например, клиент может только собирать вводимые данные, а все проверки выполняться сервером; в другом варианте ИС часть (или все) проверок может быть перенесена в клиента. Клиент может выполнять и какую-то обработку данных. Чтобы отразить степень переноса функций в клиента, говорят о тонких (thin) и толстых (fat) клиентах. Тонкий клиент менее требователен к вычислительным ресурсам компьютера, упрощает централизованное администрирование ИС, но повышает требования к вычислительным ресурсам сервера. Толстый клиент более требователен к вычислительным ресурсам, но снижает нагрузку на сервер.

Многозвенные архитектуры

Клиент-серверную архитектуру ИС иногда называют двухзвенной (two-tier). Существуют трехзвенные архитектуры и архитектуры с большим количеством звеньев. Многозвенные архитектуры возникают в случае необходимости сложной и/или специализированной обработки информации в ИС.

Примеры многозвенных архитектур

Диспетчер транзакций

Операции поиска и обработки  данных, например, в банке или системе резервирования авиабилетов, могут быть схожими для различных клиентов и состоять из последовательностей коротких несложных операций, которые, однако, могут влиять на операции соседних клиентов (например, запросить рейс –> запросить место –> зарезервировать место –> отметить оплату –> место продано). Такие последовательности операций (называемые транзакциями) нельзя прерывать — последовательность либо должна быть выполнена целиком, либо целиком отменена.

Операции по координации таких  действий возлагаются на диспетчер транзакций.

Рис. 11. Архитектура информационной системы с диспетчером транзакций

Сервер аутентификации

Сервер аутентификации проверяет возможность доступа в ИС, а OLAP-сервер выполняет сложный анализ данных.

Рис. 12. Сервер аутентификации проверяет возможность доступа к ИС, 
а OLAP-процессор выполняет сложный анализ данных

Веб-сервер с динамическим порождением  страниц

Клиент — веб-браузер — взаимодействует с веб-сервером по протоколу HTTP через два межсетевых экрана (брандмауэра, файервола) и прокси-сервер. На веб-сервере выполняется приложение PHP (ASP, JSP, Perl или какое-либо другое), которое обращается к серверу баз данных.

 Рис. 13. Взаимодействие веб-браузера с веб-сервером

Администрирование ИС

Администрирование ИС — это совокупность мероприятий, обеспечивающих требуемые характеристики эксплуатации ИС и выполняемых специально обученным персоналом — администраторами. Требуемые эксплуатационные характеристики могут быть различными, однако некоторые из них встречаются в большинстве ИС, а некоторые — во всех ИС. Рассмотрим эти (встречающиеся во всех ИС) характеристики — надежность, доступность (для пользователей) и эффективность — и соответствующие мероприятия.

Надежность

Надежность функционирования требуется  от всех ИС.

Введем некоторые определения.

• Сбой — прекращение функционирования ИС (или ее компонента), после которого ИС восстанавливает свою работу без вмешательства администраторов.
• Отказ — прекращение функционирования ИС (или ее компонента), при котором для восстановления работоспособности ИС требуется вмешательство администратора. Отказ — более серьезная неисправность, чем сбой.
• Катастрофа — отказ, вызванный внешним воздействием на ИС (атака, пожар).

Под прекращением функционирования ИС понимается не только физический выход  из строя оборудования, но и, например, такое изменение характеристик  ИС, которое делает невозможным ее обычное применение (например, изменение  времени реакции системы на действие пользователя с 0,1 до 10 сек или отказ в доступе санкционированному пользователю).

Количественные характеристики надежности ИС (частота сбоев/отказов или  обратная величина — время наработки на сбой/отказ) задаются при разработке ИС при выполнении определенных условий эксплуатации:

• Использовании оборудования и ПО необходимого уровня надежности
• Дублирования оборудования (горячего резервирования — во включенном состоянии)
• Резервирования оборудования (холодного — в выключенном состоянии) и электропитания
• Защиты ИС от несанкционированных внешних воздействий (атак)
• Выполнение работ по обслуживанию в соответствии с регламентом, например:
• Обеспыливание системных блоков — 1 раз в 6 месяцев
• Проверка и замена вентиляторов блоков питания — 1 раз в 6 месяцев
• Проверка и замена вентиляторов процессоров — 1 раз в 2 месяца
• Проверка напряжения в сети питания — 1 раз в 3 дня
• Обновление БД антивируса — ежедневно
• Сканирование НЖМД — 1 раз в три дня
• Анализ и установка заплат ПО — 1 раз в 2 дня
• и т.д.