Информационные системы

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Потенциал сети Интернет оценить непросто. Очень часто сознание современников просто отказывается воспринимать то, что два человека, разделенные десятками тысяч километров, могут улыбаться друг другу, разговаривать между собой. Причем двое не президенты сверхдержав, а простые студенты. То, что еще вчера казалось фантастическим вымыслом, сегодня уже реальность, доступная простым смертным.

Потенциал сетей заключается в  соединении компьютеров. Объединяя  компьютеры, сеть объединяет людей. Десятки  и сотни людей пользуются локальными сетями, а миллионы – Интернетом. Образуется целый социальный общественный пласт, для которого не существует географических, религиозных, политических барьеров. Буквально каждый пользователь Сети может связаться с любым другим пользователем. Именно для этого и создавался Интернет.

В 1961 году Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock) опубликовал работу, посвященную  пакетной коммутации. Позже эта технология станет ключевым звеном практически  всех сетей. А тогда ею заинтересовались специалисты DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) — Агентства Перспективных Исследовательских Проектов министерства обороны США. Идея Клейнрока была подхвачена заинтересованными людьми, и уже в 1965 году Томас Мерил (Thomas Merrill) совместно с Лоуренсом Робертсом (Lawrence Roberts) соединили посредством телефонной линии два компьютера, находившихся в разных штатах США, доказав, что технология пакетной коммутации позволяет создать географически распределенные сети. Суть новой технологии заключается в разбиении передаваемой информации на так называемые пакеты. Каждому пакету присваивается адрес- своего получателя. Имея эти данные, пакеты от разных отправителей, последовательно, друг за другом могут передаваться по одному каналу связи, достигая нужного адресата. Таким образом, несколько систем могут работать одновременно (в понимании пользователя) посредством одного канала связи. Заинтересованность DARPA объяснялась возможностью применения разработанной технологии в случае ядерного взрыва. Распределенная сеть не нуждалась в некоем центральном звене, без которого она не смогла бы существовать. Наоборот, технология изначально использовала стандартные телефонные линии и с легкостью и универсальностью могла быть распределена на большие географические расстояния.

В августе 1968 года Лоуренс Роберте и DARPA основывают сеть DARPNET. Одновременно совместно с другими исследователями разрабатывается спецификация новой сети. К 1969 году к этому проекту присоединяется Стан-фордский научно-исследовательский институт (Stanford Research Institute), a затем Университет Юты (University of Utah) и другие ВУЗы. Охваченные идеями сотрудничества, ученые быстро осознали возможности глобальной сети. Стали организовываться виртуальные конференции, а в 1972 году в сети DARPNET появляются служба электронной почты (e-mail) и Telnet, a годом позже FTP (File Transfer Protocol). Благодаря внедрению e-mail в существующую сеть, ученые, инженеры и военные — тогдашние основные пользователи DARPNET, вышли на новый этап развития межличностных отношений. За командной строкой операционной системы (ОС) Unix стало возможным увидеть человека. Служба Telnet позволяла входить в сеанс работы Unix с удаленного компьютера, a FTP обеспечивал легкий обмен файлами. Благодаря своей открытой архитектуре, DARPNET соединяла различные платформы и операционные системы. Отсутствие каких-либо серьезных технологических ограничений позволяло объединять подсети с различными топологиями в единые комплексы. В 1977 году был введен протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), который до сих пор служит связующим звеном разных систем. К началу семидесятых сеть DARPNET стала называться Интернетом. Постоянно развиваясь, подключая все большее число пользователей, по сведениям исследовательской компании NUA (http://www.nua.ie), Интернет к 2000 году объединил 407,1 миллиона пользователей.

Однако своему успеху Интернет обязан не только возможности кроссплатформенного  обмена информацией, но и разработке "дружественной" простому пользователю технологии визуализации данных. Работы по внедрению гипертекстового формата документов в Интернет начались с конца 70-х годов. В 1991 году была разработана система Gopher, призванная облегчить работу с командной строкой Unix. Однако общепринятый в настоящее время единый стандарт описания представления документов был утвержден в начале 90-х. Тим Беррнерс Ли (Tim Berners-Lee), выступивший с инициативой создания языка гипертекстовой разметки, впервые разработал спецификацию языка HTML (HyperText Markup Language) и программу визуализации (браузер), названную World Wide Web (WWW). С тех пор язык HTML "де-факто" стал стандартом для представления текстовой и смешанной информации в Сети. Этот язык базируется на SGML (Standard Generalized Markup Language) – международном стандарте представления текстовой информации.

К середине девяностых годов сеть начинает экспоненциально расти. Ее пользователями становятся люди, далекие  от программирования или науки. Недавно  созданная фирма Netscape, выпускает  триумфальный Netscape Navigator, ставший на несколько лет самым популярным браузером.

Все это заставляет многие фирмы, до последнего времени не верившие в  перспективность Интернета, по-иному  взглянуть на будущее. И в 1996 году лидирующий производитель офисного программного обеспечения (ПО) фирма Microsoft объявляет о планах интеграции своего ПО с сетью Интернет, которые со временем стали еще более всеобъемлющими и затронули не только клиентские приложения, но и даже средства создания программ.

1. Специфика информационных программных систем

В зависимости от конкретной области применения информационные системы могут очень сильно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Однако можно выделить, по крайней мере, два свойства, которые являются общими для всех информационных систем. Во-первых, любая информационная система предназначена для сбора, хранения и обработки информации.

Во-вторых, информационные системы  ориентируются на конечного пользователя, например, банковского клерка. Такие  пользователи могут быть очень далеки от мира компьютеров. Для них терминал, персональный компьютер или рабочая станция представляют собой всего лишь орудие их собственной профессиональной деятельности. Поэтому информационная система обязана обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который должен предоставить конечному пользователю все необходимые для его работы функции, но в то же время не дать ему возможность выполнять какие-либо лишние действия.

Вычислительные программные системы  не обязательно обладают развитыми  интерфейсами. Конечно, если система  предназначена для продажи, то она должна обладать хорошим интерфейсом хотя бы в целях маркетинга. Но как правило, серьезные вычислительные программы почти уникальны. Расчеты выполняются либо разработчиками программ, либо людьми из того же окружения. Для них гораздо важнее быстродействие вычислений, чем удобство запуска программы, а наличие развитого интерфейса предполагает существенный расход компьютерных ресурсов. Как профессионалы компьютерного мира, эти люди могут справиться с некоторыми неудобствами при работе с компьютером.

Конкретные задачи, которые должны решаться информационной системой, зависят  от той прикладной области, для которой  предназначена система. Области  применения информационных приложений разнообразны: банковское дело, страхование, медицина, транспорт, образование и т.д. Трудно найти область деловой активности, в которой сегодня можно было обойтись без использования информационных систем. С другой стороны,, конкретные задачи, решаемые банковскими информационными системами, отличаются от задач, решение которых требуется от медицинских информационных систем.

Но можно выделить некоторое  количество задач, не зависящих от специфики  прикладной области. Прежде всего, наиболее существенной составляющей является информация, которая долго накапливается  и утрата которой невосполнима.

Следующей задачей, которую должно выполнять большинство информационных систем, - это хранение данных, обладающих разными структурами. Трудно представить  себе более или менее развитую информационную систему, которая работает с одним однородным файлом данных. Разумным требованием к информационной системе является то, чтобы она могла развиваться. Могут появиться новые функции, для выполнения которых требуются дополнительные данные с новой структурой. При этом вся накопленная ранее информация должна остаться сохранной.

В корпоративных информационных системах по естественным причинам часто возникает  потребность в распределенном хранении общей базы данных. Разумно например хранить некоторую часть информации как можно ближе к тем рабочим  местам, в которых она чаще всего используется. По этой причине при построении информационной системы приходится решать задачу согласованного управления распределенной базой данных (иногда применяя методы репликации данных). При однородном построении распределенной базы данных (на основе однотипных серверов баз данных) эту задачу обычно удается решить на уровне СУБД (большинство производителей развитых СУБД поддерживает средства управления распределенными базами данных). Если же система разнородна (т.е. для управления отдельными частями распределенной базы данных используются разные серверы), то приходится прибегать к использованию вспомогательных инструментальных средств интеграции разнородных баз данных типа мониторов транзакций.

Самой первой проблемой является проблема проектирования. Нельзя начинать техническую разработку, не имея тщательно проработанного проекта. Если начинать с решения наиболее очевидных задач, не обращая внимания на потенциально существующие, то такая система будет непрерывно находиться в стадии разработки и переделки.

Первой стадией проектирования должен быть анализ требований корпорации. Для этого на основе экспертных запросов необходимо выявить все актуальные и потенциальные потребности  корпорации, которые должны удовлетворяться  проектируемой информационной системой, понять какие потоки данных существуют внутри корпорации, оценить объемы информации, которые должны поддерживаться и обрабатываться информационной системой.

Следующая стадия проектирования - выработка  концептуальной схемы базы данных, которая будет лежать в основе информационной системы.

Далее, с большой вероятностью в  основе информационной системы будет  лежать реляционная база данных, поэтому  на следующей стадии проектирования понадобится на основе имеющейся  концептуальной схемы произвести набор определений схемы реляционной базы данных в терминах языка SQL. На этой же стадии необходимо решить, какие таблицы будут реально хранимыми, а какие - представляемыми (view).

После того, как выработана общая  реляционная схема базы данных, необходимо определиться с архитектурой системы. В частности, очень важно решить, какой будет база данных - централизованной или распределенной.

Следующая стадия проектирования состоит  в дополнении реляционных схем разделов распределенной базы данных определениями общих ограничений целостности, триггеров и хранимых процедур.

Логическое проектирование базы данных информационной системы закончено  и осталось две стадии: физическое проектирование базы данных; проектирование и разработка интерфейсов и обрабатывающей части прикладной системы. Эти две стадии могут выполняться параллельно.

Физическое проектирование включает два основных шага, первый из которых, как правило, не зависит от особенностей выбранного серверного SQL-ориентированного продукта, а второй зависит. На первом шаге этой стадии определяется набор требуемых индексов. Второй шаг состоит в определении областей внешней памяти, в которых будут храниться фрагменты базы данных.

Параллельно с физическим проектированием  базы данных информационной системы может проводиться проектирование и разработка интерфейса системы и ее обрабатывающей части. В принципе, к этому моменту уже должно быть ясно, что нужно от интерфейса и какие функции должна выполнять система. Так что основной проблемой этой стадии является выбор инструментальных средств, которые позволят достаточно быстро произвести достаточно эффективную реализацию.

2. Общая классификация архитектур информационных приложений

Проектирование и разработка информационной системы может базироваться на разных архитектурных решениях.

Начать можно с традиционных архитектурных решений, основанных на использовании выделенных файл-серверов или серверов баз данных. Затем  рассматриваются варианты архитектур корпоративных информационных систем, базирующихся на технологии Internet (Intranet-приложения). Следующая разновидность архитектуры информационной системы основывается на концепции "склада данных" (DataWarehouse) - интегрированной информационной среды, включающей разнородные информационные ресурсы. Наконец, последняя архитектура предназначена для построения глобальных распределенных информационных приложений с интеграцией информационно-вычислительных компонентов на основе объектно-ориентированного подхода.

2.1. Файл-серверные приложения

Организация информационных систем на основе использования выделенных файл-серверов все еще является наиболее распространенной в связи с наличием большого количества персональных компьютеров разного уровня развитости и сравнительной дешевизны связывания PC в локальные сети. Фактически, компоненты информационной системы, выполняемые на разных PC, взаимодействуют только за счет наличия общего хранилища файлов, которое хранится на файл-сервере. В классическом случае в каждой PC дублируются не только прикладные программы, но и средства управления базами данных. Файл-сервер представляет собой разделяемое всеми PC комплекса расширение дисковой памяти.

Основным достоинством является простота организации. Проектировщики и разработчики информационной системы находятся  в привычных и комфортных условиях IBM PC в среде MS-DOS, Windows или какого-либо облегченного варианта Windows NT. Имеются удобные и развитые средства разработки графического пользовательского интерфейса, простые в использовании средства разработки систем баз данных и/или СУБД. Но во многом эта простота является кажущейся.

Во-первых, информационной системе  предстоит работать с базой данных. Следовательно, эта база данных должна быть спроектирована. Часто разработчики файл-серверных приложений считают, что по причине простоты средств управления базами данных проблемой проектирования базы данных можно пренебречь. Конечно, это неправильно. Чем качественнее она спроектирована, тем больше шансов впоследствии эффективно использовать информационную систему. Сложность проектирования базы данных определяется объективной сложностью моделируемой предметной области.