Программная архитектура информационной системы. Различные аспекты понятие архитектуры ис

Любая организация представляет собой сложную систему. Для изучения сложных систем используется системный подход, для применения которого вводится понятие архитектуры. В понятии архитектуры воплощается идея целостности системы, идея подчинœения элемента системы ее замыслу, назначению, миссии.

Архитектура системы , согласно ANSI/IEEE Std 1471-2000 - ϶ᴛᴏ «фундаментальная организационная структура системы, воплощенная в ее компонентах, их взаимоотношениях между собой и с окружением, и принципы, управляющие ее построением и эволюцией».

Сегодня понятие архитектуры широко используется при анализе, описании, моделировании деятельности организаций (предприятий) как сложных системных объектов. Существование организации (предприятия) предполагает наличие у нее некоторой архитектуры, которая может или нет обеспечить необходимый уровень управления и контроля процессов производства продукции/услуг, добиться соответствия продукции/услуг ожиданиям потребителœей, реализовать поставленные цели.

Архитектура организации должна включать описание роли людей, описание процессов (функции и поведение), представление всœех вспомогательных технологий на протяжении жизненного цикла организации. Она определяет структуру бизнеса, информацию, необходимую для его ведения, технологии, применяемые для поддержания бизнес-операций и процессы преобразования, развития и перехода, необходимые для реализации новых технологий при изменении или появлении новых бизнес-потребностей.

Традиционно архитектура организации представляется в виде следующих слоев (таблица 1. 1).

В зависимости отмиссии, стратегии развития и долгосрочных бизнес-целœей бизнес-архитектура определяет необходимые бизнес-процессы, информационные и материальные потоки, поддерживающую их организационную структуру.

Системная архитектура определяет совокупность методологических, технологических и технических решений для обеспечения информационной поддержки деятельности организации, определяемой его бизнес-архитектурой, и включает в себя архитектуры приложений, данных и техническую.

Архитектура приложений включает прикладные программные системы, поддерживающие выполнение бизнес-процессов, интерфейсы взаимодействия прикладных программных систем между собой и с внешними системами, источниками или потребителями данных, средства и методы разработки и сопровождения приложений.

Архитектуру данных определяют базы данных и хранилища данных, системы управления базами данных и хранилищами данных, правила и средства разграничения доступа к данным.

Сетевая архитектура и архитектура платформпредставляют техническую архитектуру .

Сетевую архитектуру образуют вычислительные сети, используемые коммуникационные протоколы, сервисы и системы адресации в сетях, методики обеспечения бесперебойной работы сетей в форс-мажорных условиях.

Архитектура платформ включает аппаратные средства вычислительной техники – серверы, рабочие станции, устройства хранения данных и другое компьютерное оборудование, операционные и управляющие системы, утилиты и офисные программные системы, методики обеспечения бесперебойной работы аппаратуры (главным образом, серверов) и баз данных в форс-мажорных обстоятельствах.

Архитектура организации является одним из главных средств управления изменениями в бизнесе и технологиях, при этом поддерживает работу менеджеров при анализе потенциальных изменений и их реализации, создает основу для совместной работы бизнес-менеджеров и ИТ-менеджеров, создает единое информационное пространство организации.

Архитектура информационной системы - ϶ᴛᴏ концептуальное описание структуры, определяющее модель, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

Архитектура информационной системы предусматривает наличие трех компонент:

1. Информационные технологии – аппаратно-программная компонента͵ телœекоммуникации и данные, совместно обеспечивающие функционирование информационной системы и являющиеся ее главной материальной основой;

2. Функциональные подсистемы – специализированные программы, обеспечивающие обработку и анализ информации для цельной подготовки документов или принятия решений в конкретной функциональной области на базе информационных технологий;

3. Управление информационными системами обеспечивает оптимальное взаимодействие информационных технологий, функциональных подсистем и связанных с ними специалистов, а также их развитие в течение всœего жизненного цикла информационной системы.

Различают следующие виды архитектур: файл-сервер; клиент-сервер; многоуровневая; архитектура на базе хранилища данных; Internet/Intranet.

В общем случае функции клиентского приложения разбиваются на следующие группы:

Ввод и отображение данных (презентационная логика) – часть кода клиентского приложения, которая определяет, что пользователь видит на экране, когда работает с приложением. Как правило, получение информации от пользователя происходит посредством различных форм. А выдача результатов запросов – посредством отчетов;

Бизнес-логика – часть кода клиентского приложения, которая определяет алгоритм решения конкретных задач приложения. Она определяет функциональность и работоспособность системы в целом. Блоки программного кода бывают распределœены по сети и использоваться многократно (CORBA, DCOM) для создания сложных распределœенных приложений;

Обработка данных внутри приложения (логика базы данных) – часть кода клиентского приложения, которая связывает данные сервера с приложением. Она обеспечивает добавление, модификацию и выборку данных, проверку целостности и непротиворечивости данных и реализацию транзакций

Физически, функции могут реализовываться одним программным модулем, или же распределяться на несколько параллельных процессов в одном или нескольких узлах сети.

Рассматриваются следующие архитектуры

Файл-сервер – выделœенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода и предназначенный для хранения файлов любого типа, обладающий большим объемом дискового пространства. Для повышения надежности хранения данных оборудуется RAID контроллером.

В архитектуре «файл-сервер» сервер выполняет функции хранения данных и кода программы, а клиент – обработку данных. Клиент обращается к серверу на уровне файловых команд, система управления файлами считывает запрашиваемые данные из БД и поблочно передает эти данные клиентскому приложению. Фактически, эта архитектура предполагает автономную работу программного обеспечения ИС на разных компьютерах в сети. Компоненты ИС взаимодействуют только за счет наличия общего хранилища данных под управлением СУБД, поддерживающей файл-серверную архитектуру.

При использовании файл-серверной архитектуры копия СУБД создается для каждого инициированного пользователœем сеанса работы с ней, которая выполняется на том же процессоре, что и пользовательский процесс. Вся ответственность за сохранность и целостность базы данных лежит на программе и сетевой операционной системе. Обработка всœех данных происходит на рабочих местах, а сервер используется только как разделяемый накопитель. При больших объемах данных и работе во многопользовательском режиме существенно снижается быстродействие.

В архитектуре ИС «файл-сервер» присутствует «толстый» клиент и очень «тонкий» сервер в том смысле, что почти вся работа выполняется на стороне клиента͵ а от сервера требуется только достаточная емкость дисковой памяти.

К недостаткам архитектуры «файл-сервер» относят высокий сетевой трафик, связанный с передачей по сети множества блоков и файлов, необходимых приложениям клиентов; ограниченное множество команд манипулирования данными; отсутствие развитых средств защиты данных (только на уровне файловой системы).

Внедрение и поддержание на предприятии системы качества в соответствии со стандартами семейства ИСО 9000 предполагает использование программных продуктов таких классов:

Комплексные системы управления предприятием (автоматизированные информационные системы поддержки принятия управленческих решений), АИСППР

Системы электронного документооборота͵

Продукты, позволяющие создавать модели функционирования организации, проводить анализ и оптимизацию ее деятельности (в том числе, системы нижнего уровня класса АСУТП и САПР, продукты интеллектуального анализа данных, а также ПО, ориентированное исключительно на подготовку и поддержание функционирования систем качества в соответствии со стандартом ИСО 9000)

Корпоративная информационная система (КИС ) - это совокупность информационных систем отдельных подразделœений предприятия, объединœенных общим документооборотом, таких, что каждая из систем выполняет часть задач по управлению принятием решений, а всœе системы вместе обеспечивают функционирование предприятия в соответствии со стандартами качества ИСО 9000. Исторически сложились ряд требований к корпоративным информационным системам. Основными требованиями являются функциональные и системные.

Тема 2. Техническое обеспечение информационных технологий

Техническое обеспечение - ϶ᴛᴏ комплекс технических средств, предназначенных для поддержки функционирования информационной системы, и соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

В составе технического обеспечения ИС выделяют: средства компьютерной техники, средства коммуникационной техники и средства организационной техники (рис.).

Рисунок – Технические средства управления информационными ресурсами

Компьютерная техника предназначена, в основном, для реализации комплексных технологий обработки и хранения информации и является базой интеграции всœех современных технических средств.

Коммуникационная техника реализует технологии передачи информации и предполагает как автономное функционирование, так и функционирование в комплексе со средствами компьютерной техники.

Организационная техника предназначена для реализации технологий представления, распространения и использования информации, для выполнения различных вспомогательных операций в рамках тех или иных технологий информационной поддержки управленческой деятельности.

Средства компьютерной техники играют определяющую роль и являются базовыми в информационных системах, системах коммуникаций и управления.

Сегодня в ИС используются компьютеры, построенные на различных принципах логической и структурной организации.

Совершенствование компьютеров традиционной архитектуры фон Неймана предусматривает повышение производительности за счет:

Увеличения разрядности системной шины и процессора, разделœения единой шины данных и программ на две;

Использования элементов, в которых реализована не двоичная система счисления, а троичная и т.д.;

Создания многоядерных процессоров;

Разработки микросхем на новых технологиях;

Увеличения объемов и количества уровней кэш-памяти;

Использования процессоров с новыми типами архитектур;

Внедрения технологий конвейеризации и параллелизма;

Перехода на многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы и т.д.

На первых этапах развития компьютеров при их построении использовались процессоры с CISC архитектурой, затем были разработаны процессоры с новой RISC архитектурой. Выбор между RISC и CISC архитектурами зависит от области применения процессоров. RISC-процессоры удобны при использовании их в качестве элементарных процессорных устройств с высокой степенью распараллеливания операций, а CISC-процессоры – в тех областях, где требуется поддержка аппаратными средствами высоконадежного программного обеспечения. Для реализации преимуществ RISC-процессоров над CISC крайне важно создание большого количества специально ориентированных на реализацию RISC-процессоров программ.

Масштабируемая процессорная архитектура SPARC (Scalable Processor Architecture ) компании Sun Microsystems является наиболее широко распространенной RISC-архитектурой. Процессоры с этой архитектурой лицензированы и изготавливаются по спецификациям Sun разными производителями – компании Texas Instruments, Fujitsu, LSI Logic, Bipolar International Technology, Philips, Cypress Semiconductor и Ross Technologies, которые поставляют SPARC-процессоры компании Sun Microsystems и другим производителям вычислительных систем (Sol Bourne, Toshiba, Matsushita, Tatung и Cray Research).

Применение конвейеризации и параллелизма позволяет разрабатывать компьютеры с повышенными технико-экономическими возможностями. Процесс конвейеризации позволяет сократить продолжительность цикла выполнения команды за счет разбиения ее на элементарные операции, использования для выполнения операций каждого типа специализированных исполнительных устройств и выборки из памяти очередной команды во время выполнения предыдущей.

Другой путь повышения производительности числовой обработки заключается в дополнении типового набора команд векторными командами, которые предусматривают выполнение единой операции над несколькими данными, хранящимися в соответствующих векторных регистрах. Особенно эффективны векторные операции при организации циклических процессов.

Дальнейшее совершенствование вычислительной архитектуры предполагает повышение производительности и надежности функционирования за счет применения разнообразных форм параллелизма. В результате обработку данных возможно совместить во времени и в пространстве. Параллельность может реализовываться на различных уровнях – от совмещения выполнения отдельных операций до одновременного выполнения целых программ. Примерами реализации параллельной обработки являются многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы (ВС).

Использование многомашинных и многопроцессорных ВС позволяет:

1.Повысить производительность и быстродействие;

2.Обеспечить высокую надежность, характеризуемую безотказным функционированием в течение заданного времени или средним временем безотказной работы;

3.Достигнуть высокой живучести, понимаемой как способности системы продолжать (с пониженным быстродействием) решение задач при отказах отдельных элементов;

4.Обеспечить с крайне важной достоверностью получение правильного результата решения;

5.Получить решение задачи в заданное время;

6.Снизить стоимость использования средств вычислительной техники;

7.Снизать стоимость обработки информации.

Основными архитектурными формами параллельных процессоров являются.

1. Архитектура с потоком управления: отдельный управляющий процессор служит для посылки команд множеству процессорных элементов, состоящих из процессора и связанной с ним оперативной памяти;

2. Архитектура с потоком данных – децентрализована с высокой степенью, параллельные команды посылаются вместе с данными во многие одинаковые процессорные элементы;

3. Архитектура с управлением по запросам, в которой задачи разбиваются на подзадачи, результаты выполнения которых снова объединяются для формирования окончательного результата. Команда, которую следует выполнять, определяется при крайне важности использования ее результата активной командой.

4. Архитектура с управлением наборами условийпредусматривает разбиение задачи на подзадачи, результаты решения которых объединяются для формирования окончательного результата. Команда, которую следует выполнять, определяется, когда имеет место некоторый набор условий. Типичное применение такой архитектуры – распознавание изображений.

5. Архитектура, объединяющая процессоры с памятью с использованием разнообразных соединœений между ними (в виде шин, колец, кубов и др.).

Классификация ВС возможна по ряду признаков, в основу которых положен реализуемый параллелизм.

По режиму работы различают однопрограммные и мультипрограммные ВС.

По режиму обслуживания различают: ВС с режимоминдивидуального пользования, пакетной обработки,коллективного пользования.

В случае режима пакетной обработки подготовленные пользователœем программы передаются обслуживающему систему персоналу и накапливаются во внешней памяти. При активизации система выполняет накопленный пакет программ. В этом режиме работают однопрограммные и многопрограммные ВС.

Режим коллективного пользованияпредусматривает возможность одновременного доступа нескольких пользователœей к ресурсам ВС.

Системы коллективного использования с квантованным обслуживанием называются системами с разделœением времени.

По особенностям территориального размещения частей системы различают:

- сосредоточенные ВС – комплекс компактно размещенного оборудования.

ВС с телœеобработкой содержат, расположенные на значительном расстоянии от вычислительных средств терминалы ввода-вывода. Соединœение этих терминалов с центральными средствами ВС осуществляется по каналам связи.

- вычислительные сети представляет собой территориально рассредоточенную многомашинную систему, состоящую из взаимодействующих ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных.

По степени распределœения управляющих функций выделяют централизованныесзакреплением всœех управляющих функций в одном элементе ВС и децентрализованные.

По назначению ВС делятся на универсальные и специализированные ВС. Универсальные ВС предназначены для решения широкого круга задач различного назначения. Специализированные ориентированы на решение заранее определœенного класса задач.

По типу используемых ЭВМ (процессоров) различают:

Однородные ВС, построенные из однотипных ЭВМ (процессоров).

Неоднородные – как правило, используют различные специализированные процессоры, к примеру процессоры для операций над числами с плавающей точкой, для обработки десятичных чисел и др.

Существуют различные варианты классификации архитектуры современных компьютеров.

Средства коммуникационной техники обеспечивают передачу информации и обмен данными с внешней средой, предполагают как автономное функционирование, так и в комплексе со средствами компьютерной техники.

К средствам коммуникационной техники относятся средства и системы:

Стационарной и мобильной телœефонной связи;

Телœеграфной связи;

Факсимильной передачи информации и модемной связи;

Кабельной и радиосвязи, включая оптико-волоконную и спутниковую связь.

Телœефонная связь является самым распространенным видом оперативной административно-управленческой связи. Телœефонную связь можно разделить на:

Телœефонную связь общего пользования (городскую, междугородную и др.);

Внутриучрежденческую телœефонную связь.

Особыми видами телœефонной связи являются: радиотелœефонная и видеотелœефонная связь.

Интеграцию и организацию эффективного взаимодействия разнородных локальных информационных инфраструктур в единую информационную телœекоммуникационную сеть позволяют выполнить системы компьютерной телœефонии.

Компьютерной телœефонией принято называть технология, в которой компьютерные ресурсы применяются для выполнения исходящих и приема входящих звонков и для управления телœефонным соединœением.

Интернет-телœефония (IP-телœефония) – технология, которая используется в сети Интернет для передачи речевых сигналов, является частным случаем IP-телœефонии, где в качестве линий передачи используются обычные каналы сети Интернет. В чистом виде IP-телœефония в качестве линий передачи телœефонного трафика использует выделœенные цифровые каналы; но так как Интернет-телœефония исходит из IP-телœефонии, то часто для нее применяются оба этих термина. Услуги IP-телœефонии – бурно развивающегося сегодня вида связи – значительно дешевле услуг традиционной телœефонии.

В Интернет-телœефонии существуют несколько типов телœефонных запросов, среди которых запросы:

С телœефона на телœефон;

С компьютера на телœефон;

С компьютера на компьютер.

Средства организационной техники предназначены для механизации и автоматизации управленческой деятельности. К ним относится большой перечень технических средств, устройств и приспособлений, начиная от карандашей и заканчивая сложными системами и средствами передачи информации.

Применение средств оргтехники в офисных процедурах и процессах связано с выполнением различных операций по обработке документированной информации или с организацией управленческого или иного труда. По функциональному признаку номенклатура средств оргтехники классифицируется на:

Носители информации;

Средства составления и изготовления документов;

Средства репрографии и оперативной полиграфии;

Средства обработки документов;

Средства хранения, поиска и транспортировки документов;

Офисная мебель и оборудование;

Другие средства оргтехники.

В области средств вычислительной техники можно выделить следующие перспективные направления развития:

Разработка новой микроэлектронной базы;

Дальнейшая миниатюризация СБИС;

Создание новых носителœей информации;

Разработки в области создания перспективных архитектур компьютеров (разработки в области сверхбольших ЭВМ, структур многопроцессорных систем, построение систем на базе новых элементов (биокомпьютеры, квантовые и оптические и др.), создание компьютеров, взаимодействующих с пользователœем на естественных языках.

В области телœекоммуникаций перспективными направлениями являются:

Совершенствование оптоволоконных линий связи;

Создание новой аппаратуры уплотнения (модуляция лазерного луча);

Создание и совершенствование Глобальных спутниковых систем связи и навигации (GPS, ГЛОНАС, Бэйдоу).

В области оргтехники и технических средств информационных систем можно выделить следующие перспективы:

Создание новых носителœей, в том числе, использующих биологические принципы, и разработка методов доступа к банковским системам (идентификация, услуги карточек и т.д.);

Распознавание образов (идентификация) и т.д.;

Создание систем идентификации на базе биологических принципов;

Создание робототехники и ее широкое внедрение во всœе сферы деятельности человека и т.д.

Классификация информационных систем управления предприятием

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели»

В Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации» дается следующее определение:

«Информационная система - организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы»

Классификация по масштабу

По масштабу информационные системы подразделяются на следующие группы:

· одиночные;

· групповые;

· корпоративные.

Одиночные информационные системы реализуются, как правило, на автономном персональном компьютере (сеть не используется). Такая система может содержать несколько простых приложений, связанных общим информационным фондом, и рассчитана на работу одного пользователя или группы пользователей, разделяющих по времени одно рабочее место. Подобные приложения создайся с помощью так называемых настольных или локальных систем управления базами данных (СУБД). Среди локальных СУБД наиболее известными являются Clarion, Clipper, FoxPro, Paradox, dBase и Microsoft Access.

Групповые информационные системы ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы и чаще всего строятся на базе локальной вычислительной сети. При разработке таких приложений используются серверы баз данных (Называемые также SQL-серверами) для рабочих групп. Существует довольно большое количество различных SQL-серверов, как коммерческих, так и свободно распространяемых. Среди них наиболее известны такие серверы баз данных, как Oracle, DB2, Microsoft SQL Server, InterBase, Sybase, Informix.

Корпоративные информационные системы являются развитием систем для рабочих групп, они ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. В основном они имеют иерархическую структуру из нескольких уровней. Для таких систем характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура. При разработке таких систем могут использоваться те же серверы баз данных, что и при разработке групповых информационных систем. Однако в крупных информационных системах наибольшее распространение получили серверы Oracle, DB2 и Microsoft SQL Server.

Для групповых и корпоративных систем существенно повышаются требования к надежности функционирования и сохранности данных. Эти свойства обеспечиваются поддержкой целостности данных, ссылок и транзакций в серверах баз.

Классификация по сфере применения

По сфере применения информационные системы обычно подразделяются на четыре группы:

· системы обработки транзакций;

· системы принятия решений;

· информационно-справочные системы;

· офисные информационные системы.

Системы обработки транзакций , в свою очередь, по оперативности обработки данных, разделяются на пакетные информационные системы и оперативные информационные системы. В информационных системах организационного управлений преобладает режим оперативной обработки транзакций, для отражения актуального состояния предметной области в любой момент времени, а пакетная обработка занимает весьма ограниченную часть.

Системы поддержки принятия решений - DSS (Decision Support Systeq) - представляют собой другой тип информационных систем, в которых с помощью довольно сложных запросов производится отбор и анализ данных в различных разрезах: временных, географических и по другим показателям.

Обширный класс информационно-справочных систем основан на гипертекстовых документах и мультимедиа. Наибольшее развитие такие информационные системы получили в сети Интернет.

Класс офисных информационных систем нацелен на перевод бумажных документов в электронный вид, автоматизацию делопроизводства и управление документооборотом.

Классификация по способу организации

По способу организации групповые и корпоративные информационные системы подразделяются на следующие классы:

· системы на основе архитектуры файл-сервер;

· системы на основе архитектуры клиент-сервер;

· системы на основе многоуровневой архитектуры;

· системы на основе Интернет/интранет - технологий.

В любой информационной системе можно выделить необходимые функциональные компоненты, которые помогают понять ограничения различных архитектур информационных систем.

Архитектура файл-сервер только извлекает данные из файлов так, что дополнительные пользователи и приложения добавляют лишь незначительную нагрузку на центральный процессор. Каждый новый клиент добавляет вычислительную мощность к сети.

Архитектура клиент-сервер предназначена для разрешения проблем файл-серверных приложений путем разделения компонентов приложения и размещения их там, где они будут функционировать наиболее эффективно. Особенностью архитектуры клиент-сервер является использование выделенных серверов баз данных, понимающих запросы на языке структурированных запросов SQL (Structured Query Language) и выполняющих поиск, сортировку и агрегирование информации.

В настоящее время архитектура клиент-сервер получила признание и широкое распространение как способ организации приложений для рабочих групп и информационных систем корпоративного уровня. Подобная организация работы повышает эффективность выполнения приложений за счет использования возможностей сервера БД, разгрузки сети и обеспечения контроля целостности данных.

Многоуровневая архитектура стала развитием архитектуры клиент-сервер и в своей классической форме состоит из трех уровней:

· нижний уровень представляет собой приложения клиентов, имеющие программный интерфейс для вызова приложения на среднем уровне;

· средний уровень представляет собой сервер приложений;

· верхний уровень представляет собой удаленный специализированный сервер базы данных.

Трехуровневая архитектура позволяет еще больше сбалансировать нагрузку на разные узлы и сеть, а также способствует специализации инструментов для разработки приложений и устраняет недостатки двухуровневой модели клиент-сервер.

В развитии технологии Интернет/интранет основной акцент пока что делается на разработке инструментальных программных средств. В то же время наблюдается отсутствие развитых средств разработки приложений, работающих с базами данных. Компромиссным решением для создания удобных и простых в использовании и сопровождении информационных систем, эффективно работающих с базами данных, стало объединение Интернет/интранет-технологии с многоуровневой архитектурой. При этом структура информационного приложения приобретает следующий вид: браузер - сервер приложений - сервер баз данных - сервер динамических страниц - web-сервер.

По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные . Если проводить аналогию с описанными выше примерами информационных хранилищ, то фактографические БД - это картотеки, а документальные - это архивы. В фактографических БД хранится краткая информация в строго определенном формате. В документальных БД - всевозможные документы. Причем это могут быть не только текстовые документы, но и графика, видео и звук (мультимедиа).

Автоматизированная система управления (АСУ) - это комплекс технических и программных средств, совместно с организационными структурами (отдельными людьми пли коллективом), обеспечивающий управление объектом (комплексом) в производственной, научной или общественной среде.

Выделяют информационные системы управления образования (Например, кадры, абитуриент, студент, библиотечные программы). Автоматизированные системы для научных исследований (АСНИ), представляющие собой программно-аппаратные комплексы, обрабатывающие данные, поступающие от различного рода экспериментальных установок и измерительных приборов, и на основе их анализа облегчающие обнаружение новых эффектов и закономерностей.Системы автоматизированного проектирования и геоинформационные системы.

Систему искусственного интеллекта, построенную на основе высококачественных специальных знании о некоторой предметной области (полученных от экспертов - специалистов этой области), называют экспертной системой. Экспертные системы - один из немногих видов систем искусственного интеллекта - получили широкое распространение, и нашли практическое применение. Существуют экспертные системы по военному делу, геологии, инженерному делу, информатике, космической технике, математике, медицине, метеорологии, промышленности, сельскому хозяйству, управлению, физике, химии, электронике, юриспруденции и т.д. И только то, что экспертные системы остаются весьма сложными, дорогими, а главное, узкоспециализированными программами, сдерживает их еще более широкое распространение.

Экспертные системы (ЭС) - это компьютерные программы, созданные для выполнения тех видов деятельности, которые под силу человеку-эксперту. Они работают таким образом, что имитируют образ действий человека-эксперта, и существенно отличаются от точных, хорошо аргументированных алгоритмов и не похожи на математические процедуры большинства традиционных разработок.

Архитектура информационной системы – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

Конструктивно архитектура обычно определяется как набор ответов на следующие вопросы:

· что делает система;

· как эти части взаимодействуют;

· где эти части размещены.

· на какие части она разделяется;

По степени распределённости отличают:

Настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;

Распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на:

- файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);

Организация информационных систем на основе использования выделенных файл-серверов все еще является распространенной в связи с наличием большого количества персональных компьютеров разного уровня развитости и сравнительной дешевизны связывания PC в локальные сети.

Конечно, основным достоинством данной архитектуры является простота организации. многопользовательский режим работы с данными;

• удобство централизованного управления доступом;
• низкая стоимость разработки;
• высокая скорость разработки;
• невысокая стоимость обновления и изменения ПО.

Недостатки:

• проблемы многопользовательской работы с данными: последовательный доступ, отсутствие гарантии целостности;
• низкая производительность (зависит от производительности сети, сервера, клиента);
• плохая возможность подключения новых клиентов;
• ненадежность системы.

- клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

Клиент-сервер – вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемых серверами, и заказчиками услуг, называемых клиентами.

Преимуществами данной архитектуры являются:

• возможность, в большинстве случаев, распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами в сети;
• все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищен гораздо лучше большинства клиентов, а также на сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа;
• поддержка многопользовательской работы;
• гарантия целостности данных.

Недостатки:

• неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть;
• администрирование данной системы требует квалифицированного профессионала;
• высокая стоимость оборудования;
• бизнес логика приложений осталась в клиентском ПО.

В файл-серверных ИС база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся клиентские приложения.

В свою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.

В двухзвенных ИС всего два типа «звеньев»: сервер баз данных, на котором находятся БД и СУБД, и рабочие станции, на которых находятся клиентские приложения. Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую.

В многозвенных ИС добавляются промежуточные «звенья»: серверы приложений. Пользовательские клиентские приложения не обращаются к СУБД напрямую, они взаимодействуют с промежуточными звеньями. Типичный пример применения многозвенности - современные веб-приложения, использующие базы данных. В таких приложениях помимо звена СУБД и клиентского звена, выполняющегося в веб-браузере, имеется как минимум одно промежуточное звено - веб-сервер с соответствующим серверным программным обеспечением.

Лекция 2. Информационная система как компонент эффективной системы управления организации

Современные ИС рассматриваются как эффективный инструмент в конкурентной борьбе предприятия. В связи с этим ИС призваны быстро адаптироваться к новым потребностям бизнеса (его целям и задачам) и полностью соответствовать архитектуре предприятия (Enterprise Architecture – EA).

Многие из аналитиков крупных компаний (например, Клиф Финкельштейн) считают, что в настоящее время большинство из них просто перешли от состояния ручного хаоса к состоянию хаоса автоматизированного. Соответственно, практически любые крупные организации требуют структуризации и документирования как бизнес-процессов, так и обеспечивающих их информационных систем.

Организациярассматривается как стабильная формальная социальная структура, которая получает ресурсы из окружающего мира и перерабатывает их в продукты своей деятельности. Организации обладают как рядом общих черт, присущих им всем, так и многими индивидуальными особенностями.

Различают следующие способы описания организации:

· путем задания структуры (структурная модель);

· путем описания состояний (статика и динамика, состояние организации–набор показателей)

· с помощью описания оператора (функциональная модель).

При анализе эффективности использования корпоративной ИС на предприятии достаточно часто возникает вопрос о необходимости соответствия ее архитектуры архитектуре самого предприятия. Внедрение информационных систем на предприятии является сложным трудоемким процессом. Вместе с тем многие организации тратят большие денежные средства на внедрение различных информационных систем без анализа общей концепции развития предприятия. Построение комплексной информационной системы современного предприятия можно сравнить по сложности с проектированием города, где информационные системы соответствуют зданиям. Информационные системы, как и отдельные здания, требуют поддержки и правильной эксплуатации, ремонта и модернизации. Но жизненный цикл информационной системы существенно короче жизненного цикла здания.

Поэтому при проектировании корпоративной ИС необходимо представлять метамодель организации. Метамодель организации - это наиболее общее и всестороннее представление ее как единой системы, имеющей краткосрочные и долгосрочные цели ведения деятельности, определенные миссией и стратегией, обладающей внешними и внутренними ресурсами, необходимыми для выполнения миссии и достижения поставленных целей, а также сложившимися правилами осуществления деятельности - способами реализации бизнес-процессов и бизнес-функций.

Задание метамодели организации означает определение ее архитектуры и инфраструктуры .

Архитектура организации (EA - Enterprise Architecture) – некоторая концепция (логическое построение), определяющая, что и как она делает (миссия, цели, стратегия, основные функции), на какие части она распадается (свойства элементов), где они размещены (структура организации) и как эти части и на каких принципах взаимодействуют (взаимосвязь компонентов). Архитектура организации, как описание организации высшего для нее уровня, содержит в себе понятия более низкого уровня - архитектуры функциональных и структурных частей организации.

Архитектура предприятия определяет общую структуру и функции подсистем (бизнес и ИТ) в рамках всей организации в целом (включая партнеров и другие организации, формирующие так называемое «предприятие реального времени»), обеспечивает общую рамочную модель (framework), стандарты и руководства для архитектуры уровня отдельных проектов. Общее видение, обеспечиваемое архитектурой предприятия, создает возможность единого проектирования систем, адекватных, с точки зрения обеспечения целей организации , и способных к взаимодействию и интеграции там, где это необходимо.

Для построения архитектуры организации необходима определенная инфраструктура организации – комплекс взаимосвязанных обслуживающих структур, составляющих и/или обеспечивающих основу для решения некоторой проблемы или задачи, т.е. инфраструктура - это набор средств реализации архитектуры. Выбор определенной архитектуры организации предопределяет необходимую для этого инфраструктуру. Для понятия «инфраструктура» также как и для понятия «архитектура» характерно содержание описания инфраструктур нижнего уровня иерархии и инфраструктур функциональной нацеленности

В соответствии со стандартом ANSI/IEEE 1471 архитектура организации рассматривается, как «фундаментальная организация системы , состоящая из совокупности компонент, их связей между собой и внешней средой, и принципы, которыми руководствуются при их создании и развитии».

Архитектура организации имеет две составляющие, которые описывают деятельность компании с двух основных позиций (Рис. 1.8):

· бизнес-архитектура описывает бизнес-правила и взаимодействие бизнес-процессов, структуру и потоки необходимой информации;

· архитектура информационных технологий описывает предприятие с позиции технических понятий, таких как аппаратные и компьютерные средства, программное обеспечение, защита и безопасность.

Рис. 1.8 Взаимосвязь архитектур бизнеса и ИС

Формализация архитектуры информационных систем предприятия обеспечивает уменьшение их уровня сложности и упрощает интеграцию. Оптимизация бизнес-процессов компании и оптимизация функциональности информационных систем, используемых для автоматизации бизнес-процессов, увеличивает приток инвестиций в информационные технологии. Архитектура предприятия в первую очередь объединяет архитектуры информационных технологий и бизнеса, обеспечивая системный подход к вопросам управления предприятием

Архитектура предприятия является связующим звеном между информационными системами и потребностями бизнеса предприятия для чего объединяет в себе процессы стратегического бизнес-планирования, прикладные информационные системы и процессы их сопровождения.

При этом архитектура предприятия неразрывно связана с основными рабочими процессами:

· стратегия и планирование на уровне предприятия;

· управление корпоративными проектами.

При разработке стратегии предприятия (Strategy and Planning) и в процессе управления корпоративными проектами (Enterprise program management) в настоящее время принято учитывать направление, непосредственно связанное с информационными технологиями. Современный менеджмент рассматривает ИТ-проекты и стратегические инициативы в области ИТ как определенный актив компании, которым можно управлять.

Специалисты компании META Group считают, что Business and IT portfolio management включает в себя управление портфелем информационных технологий, которое рассматривается, как процесс управления инвестициями в области управления ИТ-проектами. Под портфелем понимается совокупность проектов, выполняемых на общем пуле ресурсов (финансы, люди, оборудование, материалы, энергия). При этом пул ресурсов и результаты всех проектов портфеля находятся в компетенции одного центра ответственности – область пересечения архитектуры предприятия, стратегии предприятия и управления корпоративными проектами (Рис. 1.9). Стратегия и планирование при этом обеспечивают основу для выработки ИТ-стратегии предприятия, в соответствии с которыми появляются проекты внедрения (модернизации) информационных систем. Управление проектами – можно рассматривать, в первую очередь, как механизм, обеспечивающий переход от текущего состояния предприятия к планируемому, или, другими словами, переход от текущей архитектуры предприятия к целевой архитектуре.

Рис. 1.9 Управление портфелем информационных технологий

Представление информационных технологий в виде активов компании, позволяет корректно оценивать и расставлять приоритеты при вложении инвестиций и управлении ИТ-проектами (активами) с учетом приемлемого уровня риска, и, таким образом планировать инвестиции в эту область. Считается, что управление ИТ-портфелем должно преследовать три основные цели:

· максимизация эффективности ИТ-портфеля;

· синхронизация ИТ-портфеля с требованиями бизнеса;

· поиск оптимального баланса между риском и потенциальной отдачей от ИТ-портфеля.

Архитектура предприятия является одним из элементов управления ИТ-портфелем. Архитектура предприятия позволяет увидеть весь комплекс видов деятельности предприятия в целом, создает многоуровневые связи (стратегический уровень, структурный уровень, операционный уровень), отражающие воздействие отдельных элементов стратегии развития предприятия на его бизнес-процессы (Рис. 1.10), и их зависимость от информационных систем и технологических элементов. Она предоставляет необходимую информацию о бизнес-процессах и технологиях, необходимых для создания на предприятии эффективной информационной системы. Архитектура предприятия не только является основой для формирования портфеля активов, но также обеспечивает весь жизненный цикл многих ИТ-активов.

Рис. 1.10. Управление предприятием

В соответствии со структурой системы управления предприятием выделяют уровни абстракции архитектуры предприятия. На каждом из них существует единый набор моделей, принципов, руководства и, которые используются для создания и развития систем в контексте деятельности всего предприятия в целом. Можно выделить следующие три уровня абстракции (Рис. 1.11) 7: уровень архитектуры предприятия; уровень архитектуры отдельных решений; прикладной уровень (дизайн и разработка решений).

Рис. 1.11. Уровни абстракции архитектуры предприятия в контексте его видов деятельности

Уровень архитектуры предприятия – описывает элементы архитектуры стратегического уровня, ориентированные на создание общей концепции развития в масштабах всего предприятия в целом. На этом уровне рассматриваются основные цели и задачи предприятия, стратегия его развития, на основе которых разрабатывается ИТ-стратегия и ИТ-архитектура предприятия (формирование стратегии или предварительное планирование) . Здесь определяется общая структура информационных систем в рамках всей организации, в целом, и выделяются их основные функции.

Уровень архитектуры предприятия – это в первую очередь общая схема функционирования всего предприятия в целом, открывающая возможность проектирования всего комплекса информационных систем, обеспечивающих потребности предприятия, и их эффективную интеграцию. Построение такой схемы позволяет не только показать, какие именно бизнес-процессы, и информационные системы обеспечивают достижение основных целей предприятия, но и избежать их дублирования, повысить эффективность совместной работы.

Уровень отдельных решений – соответствует структурному уровню управления и определяет структуру и функции отдельных проектов. На этом уровне, формируется детализированная информация о приложениях, бизнес-процессах и их взаимосвязях. Здесь определяется структура информационных систем, их интерфейсы и функции. Определяются планы и схемы их развития, разрабатывается соглашение об уровне обслуживания (SLA).

Архитектура уровня отдельных проектов оценивает проект внедрения новых элементов информационной системы предприятия: как новые информационные системы будут вписываться в контекст всего предприятия, с кем они будут взаимодействовать и какие технологии использовать.

Прикладной уровень , включающий в себя дизайн отдельного решения и его архитектуру, планы реализации проектов. На этом уровне происходит работа уже непосредственно с информационными системами. Определяется структура и функции отдельных приложений, которые разрабатываются с целью обеспечения конкретной функциональности. Здесь происходит реализация стандартов и руководств, определенных на верхних уровнях.

Информационная система, на данном уровне рассматривается как сложный комплексный объект, динамически изменяющийся во времени. Конкретная реализация системы включает в себя приложения, базы данных и их реальное размещение, архитектуру, фактические потоки данных и реализацию процессов управления.

Количество уровней абстракции и их тип могут изменяться в зависимости от поставленных задач. Использование уровней абстракции позволяет осуществлять декомпозицию предприятия на отдельные подсистемы и элементы с последующим их анализом. Концепция разделения архитектуры предприятия на различные уровни абстракции помогает менеджерам принимать обоснованные управленческие решения на основе анализа влияния планируемых изменений на предприятие в целом.

При внесении изменений в архитектуру предприятия используют различные уровни абстракции. Это связано с тем, что каждый уровень абстракции использует свои модели, описывающие определенные предметные области. Например, при внедрении информационных технологий на предприятии принято выделять следующие уровни абстракции:

· уровень контекста (почему?) ориентирован в первую очередь на руководство и обосновывает необходимость проектов;

· концептуальный уровень (что?) определяет общие требования к проекту и возможные варианты его реализации;

· логический уровень (как?) описывает способ реализации данного проекта;

· физический уровень определяет решения, стандарты и технологии, позволяющие реализовать проект

Таким образом, можно говорить, архитектура предприятия является инструментом управления, обеспечивающим процесс принятия решений об инвестициях в информационные технологии, стирающим грань между управлением бизнесом и ИТ-подразделением.

Традиционно считалось, что новые инициативы по внедрению информационных технологий должны отражать требования бизнеса, и новые информационные системы должны создаваться в соответствии с этими требованиями. Однако на современном этапе развития общества бизнес должен не только формировать свои требования к ИС, но и адекватно реагировать на «сигналы» ИТ-подразделений, которые открывают предприятиям новые возможности повышения конкурентоспособности вследствие использования достижений научно-технического прогресса в области информационных систем и технологий. Таким образом, архитектуру предприятия можно рассматривать как инструмент инновационного развития организационных принципов построения деятельности предприятия, обеспечивающий его эффективное функционирование (Рис. 1.12).

Рис. 1.12. Эволюция организационных принципов управления предприятием

С точки зрения развития предприятия принято рассматривать две составляющие его архитектуры:

· целевую архитектуру (Target Architecture) – отражает план развития архитектуры предприятия («To be»);

· текущая архитектура (Current architecture) – описывает текущее состояние архитектуры предприятия («As is»).

Текущая архитектура отражает объективную реальность, существующую на предприятии в данный момент времени, и включает в себя соответствующие компоненты (бизнес-процессы, информационные системы, технологические элементы) и их связи. Это набор моделей с неизбежными упрощениями, ограничениями, отражающими субъективизм менеджеров.

Основу разработки текущей архитектуры составляет процесс документирования и поддержания информации о состоянии предприятия в актуальном виде, обеспечивающий регистрацию и контроль информации обо всех элементах архитектуры предприятия, включающий в себя ведение базы данных по архитектурным объектам, ведение управленческого учета и учета состояния.

Процесс разработки текущей архитектуры аналогичен процессу ITIL/ITSM (управление конфигурацией - Configuration Management). Для упрощения работы по разработке текущей архитектуры многие компании используют базу данных конфигурационных единиц (CMDB), дополнив ее необходимой информацией. Процесс разработки текущей архитектуры аналогичен процессу, реализованному в концепции ITIL/ITSM (концепция управления ИТ-подразделением предприятия).

Целевая архитектура - описывает желаемое будущее состояние предприятия или "что должно быть сформировано", то есть – целевая архитектура является перспективной (идеальной) моделью предприятия.

Основу целевой архитектуры составляют:

· стратегические требования к бизнес-процессам и информационным технологиям;

· информация о выявленных «узких местах» и путях их устранения;

· анализ технологических тенденций и среды деятельности бизнеса предприятия.

Целевая архитектура (модель «Тo be») и текущая архитектура (модель «Аs is») описывают начальное и конечное состояние предприятия (до и после внесения изменений в его инфраструктуру). При этом сам процесс изменений не рассматривается. Смена текущей архитектуры предприятия на целевую означает перевод предприятия на новый этап развития. Следовательно, архитектура предприятия характеризуется определенным жизненным циклом, связанным, в некоторой степени, с жизненным циклом информационных систем.

Современные подходы к построению архитектуры предприятия традиционно разделяют ее на несколько предметных областей (слоев). Количество предметных областей зависит от используемых методик. Рассмотрим предметные области, использующиеся в большинстве из существующих методик (Рис. 1.13):

· стратегические цели и задачи предприятия;

· бизнес-архитектура предприятия;

· архитектура информационных технологий (ИТ архитектура предприятия).

Рис. 1.13. Предметные области архитектуры предприятия

Архитектуру ИТ, в свою очередь, разделяют на:

· информационную архитектуру (Enterprise Information Architecture);

· архитектуру прикладных решений (Enterprise Solution Architecture);

· технологическую архитектуру (Enterprise Technical Architecture).

Понятие информационные системы. Классификация информационных систем. Виды обеспечения информационных систем.

ИС- это совокупность технических, программных и организационных обеспечений и персонала, предназначенная для своевременного обеспечения надлежащих людей надлежащей информацией.

1. По степени автоматизации : Ручные ИС (человек),Автоматические ИС (без человека), Автоматизированные ИС (человек+технические ср-ва, главная роль отводится компьютеру)

2. От характера обработки данных ИС: информационно-поисковые и

3. информационно-решающие

4. По характеру использования: управляющие и советующие.

5. От сферы применения : ИС организационного управления, ИС управления технологическими процессами (ТП, ИС автоматизированного проектирования (САПР, интегрированные (корпоративные) ИС

6. От уровня управления использования системы : ИС оперативного уровня, ИС функционального уровня, ИС уровня специалистов, ИС уровня уровня

7. Стратегическая И С –СППР

8. По архитектуре : настольные, распределенные (файл-сервер, клиент-сервер)

9. Распределенные ИС : локальные (файловая, файл-серверная), двухзвенная (клиент-сервер), трехзвенная(клиент-несколько серверов)

10. По сфере применения: экономическая, медицинская, географическая, научно-математическая и др..

11. По охвату задач: персональная, групповая, корпоративная.

ИС в управлении предприятием.

Cтруктуру ИС можно рассматривать как процесс распределения информационных потоков предприятия и как взаимодействие подразделений, учитывая организационную структуру предприятия и его иерархию. Разнообразие задач, возникающих на предприятиях и решаемых с помощью ИС, привело к появлению множества разнотипных систем, отличающихся принципами построения и заложенными в них правилами обработки информации. Ни одна отдельно взятая система не сможет аккумулировать в себе всю информацию, необходимую для функционирования организации в целом. ИС строятся таким образом, чтобы охватить все сферы деятельности организации

КИС. Структура и требования к КИС

· КС с точки зрения ИТ по своему составу – это совокупность различных программно-аппаратных платформ, универсальных и специализированных приложений различных разработчиков, интегрированных в одну систему, которая наилучшим образом решает уникальную задачу каждого конкретного предприятия.

КИС имеют иерархическую структуру, из нескольких уровней, для них характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура. В крупных ИС наиболее распространены серверы с СУБД Oracle, DB2,Microsoft, SQL-сервер.

· КС с точки зрения управления :

1. КИС-управленческая идеология, обьединяющая бизнес-стратегии и информационную технологию

2. КИС-это масштабируемая система, предназначенная для комплексной автоматизации всех видов хозяйственной деятельности больших и средних предприятий, в т.ч. корпораций, состоящих из групп компаний, требующих единого управления.

КИС – это система управления персоналом, материальными, финансовыми и другими ресурсами, которые используются для поддержки, планирования и управления предприятием, а также для принятия управленческих решений ее руководителями.

Понятие архитектуры информационной системы

Архитектура – это совокупность существенных решений об организации ИС. Обычно в понятие архитектуры входят решения об основных аппаратных и программных составляющих системы, их функциональном назначении и организации связей между ними.

Выбор архитектуры ИС влияет на следующие характеристики:

1. Производительность ИС – количество работ, выполняемых в ИС за единицу времени.

2. Время реакции системы на запросы пользователя (время отклика системы)

3. Надёжность – способность к безотказному функционированию в течение определенного периода времени.

Локальные ИС, которые располагаются целиком на одном компьютере и предназначены для работы только одного пользователя, сейчас встречаются крайне редко. В дальнейшем речь пойдет о распределенных ИС, которые функционируют в сети и предназначены для многопользовательской (коллективной) работы.

Обычно база данных целиком хранится в одном узле сети, поддерживается одним сервером и доступна для всех пользователей локальной сети, называемых клиентами. Такая база данных называется централизованной. Распределенные базы данных, в которых БД распределена по нескольким узлам сети, обычно используются в организациях, содержащих территориально удаленные подразделения.

Сервер, как правило, - самый мощный и самый надежный компьютер. Он обязательно подключается через источник бесперебойного питания, в нем предусматриваются системы двойного или даже тройного дублирования. В зависимости от распределения функций обработки данных между сервером и клиентами различают две основных архитектуры – «файл-сервер» и «клиент-сервер» . Возможны разновидности этих двух вариантов.

1.2.2 Архитектура «файл-сервер»

Для предприятий малого бизнеса возможна организация информационной системы на базе архитектуры "файл-сервер" с использованием СУБД Access, FoxPro (Visual FoxPro), Paradox и ряда других. Если количество пользователей системы не велико, подобное решение оптимально.

В архитектуре файл-сервер вся обработка данных выполняется на клиентских компьютерах , сервер служит в качестве хранилища данных (рис.1.5).

Рис.1.5 - Архитектура файл-сервер

Копии базы данных передаются для обработки на клиентские компьютеры, при этом постоянно выполняется синхронизация основной базы данных с ее копиями в случае их обновления.

Недостаток архитектуры файл-сервер – большая нагрузка на сеть и клиентские компьютеры, поскольку на всех клиентских компьютерах должна быть установлена копия СУБД, которая выполняет все необходимые функции по обработке данных, при этом все изменения в копиях обязательно передаются по сети в основную базу данных, существенно повышая сетевой трафик.

Преимущество состоит в том, что не требуется мощный сервер. Такую архитектуру можно реализовать даже в одноранговой сети без выделенного сервера, необходимо только выделить один из компьютеров в качестве хранилища общей базы данных.

Количество пользователей системы в архитектуре файл-сервер обычно не должно превышать 10-15, в противном случае пользователи будут ощущать замедление работы. Данное обстоятельство служит нарушением принципа масштабируемости (раздел 1.1), поэтому по мере роста количества пользователей ИС (допустим, произошло существенное расширение бизнеса) приходится выполнять переход от файл-серверной к клиент-серверной архитектуре. При разработке файл-серверной системы всегда нужно учитывать возможность такого перехода в будущем.

1.2.3. Архитектура «клиент-сервер»

Применительно к информационным системам архитектура «клиент-сервер» интересна и актуальна главным образом потому, что обеспечивает простое и относительно дешевое решение проблемы коллективного (многопользовательского) доступа к базам данных в локальной или глобальной сети.

Информационная система архитектуры «клиент-сервер» разбивается на две части, которые могут выполняться в разных узлах сети, - клиентскую и серверную части. На серверную часть возлагаются функции хранения и значительной части обработки данных, на клиентскую – функции взаимодействия с пользователем и, частично, обработки данных, полученных с сервера (рис. 1.6).

Рис. 1.6 - Архитектура «клиент-сервер»

Следует заметить, что обе части системы (серверная и клиентская) могут располагаться и на одном компьютере, такой вариант можно применять в процессе отладки клиент-серверной системы.

Для того, чтобы прикладная программа, выполняющаяся на клиентском компьютере, могла запросить услугу у сервера, требуется некоторый интерфейсный программный слой, поддерживающий взаимодействие сервера с клиентами. Прикладное ПО или конечный пользователь взаимодействуют с клиентской частью системы. Клиентская часть системы при потребности обращается по сети к серверной части. Интерфейс серверной части определен и фиксирован.

В современных информационных системах таким интерфейсом, как правило, является язык SQL, т.е. сервер принимает от клиентской части SQL-запрос и выполняет необходимые операции в базе данных, после чего возвращает ответ клиенту. По сути дела, язык SQL представляет собой стандарт интерфейса СУБД в открытых системах (концепция открытых систем затрагивалась в предыдущем разделе).

В системе «клиент-сервер» возможно создание новых клиентских частей уже существующей системы, причем максимальное количество одновременно работающих с общей БД клиентов несравнимо больше, чем в файл-серверной архитектуре, т.е. система клиент-сервер является более масштабируемой. Это объясняется тем, что сетевой трафик в клиент-серверной системе невысок (от клиента передаются только тексты запросов, от сервера – уже отобранные данные, а не вся база данных, как в архитектуре файл-сервер).

Термин «сервер баз данных» обычно используют для обозначения всей СУБД, основанной на архитектуре "клиент-сервер", включая серверную и клиентскую части. Собирательное название SQL-сервер относится ко всем серверам баз данных, основанных на использовании языка SQL.

В настоящее время имеется несколько широко распространенных коммерческих SQL-серверов – Oracle, DB-2, MS SQL Server, Sybase, Informix, Interbase и свободно распространяемые серверы с открытым исходным кодом PostGres (PostgreeSQL), MySQL, FireBird (свободно распространяемый вариант сервера Interbase). Приведенный список далеко не полон.

SQL-cерверы обладают преимуществами и недостатками. Очевидное преимущество - стандартность интерфейса. В пределе, хотя на практике это пока не совсем так, клиентские части могли бы работать с любым SQL-сервером вне зависимости от того, кто его произвел. Иными словами, прикладное программное обеспечение на стороне клиента легко настраивается на взаимодействие с любым новым SQL-сервером.

Недостаток – большая нагрузка на сервер, который должен отрабатывать запросы всех клиентов, и малая нагрузка на клиентскую часть. По мере роста количества одновременно работающих пользователей сервер часто становится узким местом всей системы и возникает необходимость его разгрузки. Для этого существуют два пути.

· Если клиентские компьютеры обладают достаточной мощностью, то можно возложить на них больше функций обработки данных, разгрузив сервер.

· В случае применения маломощных клиентских компьютеров (а это более типичная ситуация), применяют многозвенную (многоуровневую) архитектуру «клиент-сервер», выделив промежуточные дополнительные слои программного обеспечения между клиентом и сервером.