Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ перспективных направлений развития компьютерной сети предприятия 17
1.1 Направления развития и факторы повышения эффективности применения компьютерной сети на предприятии за счёт унификации программного обеспечения 17
1.2 Анализ особенностей унификации ПО КС на основе технологии виртуализации 24
1.3 Модели, способы и средства оценки эффекта от унификации ПО КС. Общая характеристика задачи выбора оптимальной степени унификации ПО КС 35
Выводы 52
2 Математические модели и алгоритмы унификации программного обеспечения компьютерной сети предприятия 53
2.1 Математическая модель выбора оптимальной степени унификации ПО КС по экономическому критерию 53
2.2 Особенности методов решения задач унификации ПО КС 59
2.3 Алгоритм решения задач унификации ПО КС методом отбора переменных 72
Выводы 78
3 Имитационная модель для оценки показателей качества функционирования компьютерной сети АИС предприятия и анализа вариантов унификации ПО КС 80
3.1 Этапы разработки имитационной модели КС предприятия 80
3.2 Особенности программной реализации имитационной модели в среде GPSS/PC 92
Выводы 101
4 Исследование разработанных моделей и алгоритмов унификации программного обеспечения компьютерной сети современной АИС предприятия 102
4.1 Разработка методики экспериментального исследования имитационной модели для оценки показателей качества функционирования компьютерной сети 102
4.2 Экспериментальная проверка алгоритмов и программ решения задач унификации ПО КС 123
Выводы 136
Заключение 138
Список используемой литературы
- Анализ особенностей унификации ПО КС на основе технологии виртуализации
- Особенности методов решения задач унификации ПО КС
- Особенности программной реализации имитационной модели в среде GPSS/PC
- Экспериментальная проверка алгоритмов и программ решения задач унификации ПО КС
Введение к работе
Актуальность темы. Создание программного обеспечения (ПО) компьютерных сетей (КС) в последнее время превратилось в важную и мощную сферу промышленности. При разработке ПО основной задачей фирм-разработчиков является обеспечение их успеха на рынке. Для этого необходимо, чтобы программы обладали следующими качествами: функциональностью, т.е. полнотой удовлетворения потребностей пользователя; наглядностью, удобным, интуитивно понятным и привычным пользователю интерфейсом; простотой освоения начинающими пользователями; надежностью, т.е. устойчивостью к ошибкам пользователя, отказам оборудования, разумностью поведения программы в этих ситуациях; стандартизацией и унификацией.
Преобладающими в развитии программного обеспечения являются следующие тенденции: объединение противоречивых свойств, таких как универсализация и специализация. Такой подход позволяет разработчикам удовлетворить потребности большого количества потребителей.
Однако реализация указанных требований к ПО сопряжено необходимостью внедрения нового системного программного обеспечения для вновь появившихся прикладных программных систем.
Указанные трудности можно преодолеть с помощью стандартизации и унификации. Применительно к программному обеспечению унификация позволяет сократить количество разнотипных программных и информационных модулей, программных интерфейсов, используемых в различных программных системах, а также уменьшить многообразие языковых средств, операционных систем и технологий разработки ПО. Это позволит снизить сроки и стоимость разработки прикладных программных систем, повысить удобство работы пользователя.
Вопросы математического обеспечения и разработки алгоритмов решения задач унификации изделий, в том числе и компьютерных средств, а также разработки моделей для оценки и оптимизации качества информационно-вычислительного процесса в компьютерных сетях рассматриваются в ряде работ отечественных и зарубежных авторов: Береснев В.Л., Гимади Э.X., Дементьев В.Т., Балыбердин В.А., Алексеев О.Г., Киселев В.Д., Есиков О.В., Привалов А.Н., Сергиенкo И.В., Финкельштейн Г.Ф., Янбых Б.А., Гэри М., Джонсон Д., Эрленкоттер Д., Фишер М.Л., Краруп Дж., Миршандани П.Б. и другие. Однако необходимо отметить, что в этих работах не в полной мере учтено появление новых компьютерных технологий, в том числе, технологии виртуализации, внедряемых на базе современных компьютерных средств, не учтены вновь открываемые возможности применения новых способов улучшения показателей качества функционирования КС. Кроме того, известные подходы к решению задач унификации ПО практически не рассматривают наиболее сложную задачу – унификацию системного ПО.
С одной стороны, применительно к системному ПО унификация это эффективный метод устранения излишнего многообразия операционных сред, драйверов и интерфейсов посредством сокращения перечня допустимых элементов и решений, а также за счёт приведения их к однотипности. Например, сокращение многообразия операционных систем (ОС) можно осуществить путём замены реальных системных программных модулей на виртуальную реализацию выполняемых ими функций под управлением ОС одного типа.
С другой стороны, всякая унификация ведет к увеличению объёмной, временной и функциональной избыточности, как отдельных программных модулей, так и в целом программных систем. Виртуальные технологии тоже требуют дополнительных ресурсов внешней памяти и процессорного времени. Это может привести к ухудшению временных и надёжностных характеристик отдельных модулей прикладного и системного ПО, а также к снижению качества функционирования всей сети в целом. В связи с этим возникает задача выбора оптимальной степени унификации ПО, в данном случае, выбора оптимального сочетания в компьютерной сети виртуальных и реальных программных средств.
Таким образом, для повышения качества функционирования и организации более эффективного применения КС необходимо наряду с другими вопросами решать достаточно сложную задачу выбора оптимальной степени унификации ПО, в том числе и системного ПО, учитывая при этом появление новых компьютерных технологий.
Научная задача диссертационной работы разработка моделей, способов и алгоритмов выбора оптимальной степени унификации ПО КС, осуществляемой на основе применения технологии виртуализации.
Объект исследования корпоративная компьютерная сеть предприятия.
Предмет исследования математические модели, способы и алгоритмы оптимальной унификации ПО КС предприятия с применением технологии виртуализации.
Цель работы обеспечение заданных показателей качества функционирования компьютерной сети наименьшими затратами за счёт унификации ПО КС с учётом применения технологии виртуализации.
Поставленная цель достигается путем решения следующего комплекса взаимосвязанных задач:
анализ факторов, влияющих на эффективность функционирования КС предприятия, и показателей для оценки эффекта от унификации ПО КС;
разработка способа унификации ПО КС на основе технологии виртуализации;
разработка методики выбора оптимальной степени унификации ПО КС;
разработка математических моделей и алгоритмов выбора оптимальной степени унификации ПО КС;
разработка имитационной модели для оценки показателей качества функционирования компьютерной сети и различных вариантов проектных решений по унификации ПО КС;
разработка программного средства для проверки работоспособности и эффективности разработанных алгоритмов решения задачи унификации ПО КС.
Методы исследований. В основу работы положены методы исследования операций, имитационного моделирования, элементы теории вероятностей и математической статистики.
На защиту выносятся следующие новые научные результаты:
-
Способ унификации ПО КС на основе технологии виртуализации и методика выбора оптимальной степени унификации ПО КС по критерию минимума суммарных затрат, позволяющие обеспечить заданные показатели качества функционирования КС.
-
Математическая модель выбора оптимальной степени унификации ПО КС по экономическому критерию, основанная на классической задаче унификации изделий с учётом введения дополнительных ограничений для обеспечения заданных требований по качеству функционирования КС.
-
Алгоритм решения задачи выбора оптимальной степени унификации ПО КС по экономическому критерию, основанный на методе отбора переменных для включения их в оптимальное решение, позволяющий решать задачу за более короткое время, чем метод ветвей и границ, в том числе, для матриц исходных данных, не обладающих свойством связности.
-
Ядро имитационной модели, применяемой для оценки показателей качества функционирования компьютерной сети и различных вариантов проектных решений по унификации ПО КС.
Перечисленные новые научные результаты характеризуют также теоретическую значимость диссертации.
Достоверность научных результатов подтверждена корректным применением используемого математического аппарата, а также согласованностью результатов теоретического расчёта с данными, полученными в ходе экспериментов с применением имитационной модели, а также со статистическими данными, собранными на реальной компьютерной сети предприятия. Работоспособность предложенных алгоритмов была подтверждена сравнением результатов «ручного» расчёта по контрольным исходным данным с результатами, полученными с помощью разработанного программного средства.
Практическая значимость: предложенные методика, модели и алгоритмы могут быть использованы для оптимальной унификации как прикладного, так и системного ПО компьютерной сети, а также для унификации технического обеспечения АИС предприятий различного назначения.
Внедрение результатов работы. Результаты работы использовались в процессе обоснования оптимальной унификации системного ПО в корпоративной сети предприятия ООО «ТехЛэнд-Автоматизация» (г. Москва), а также «ООО «Компания ДИЛАН» (г. Москва). Программа выбора оптимальной степени унификации ПО КС по экономическому критерию включена в состав программного обеспечения АИС ряда предприятий. Теоретические результаты внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет».
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались, обсуждались и одобрены на межрегиональных и внутривузовских научных и научно-практических конференциях и семинарах (Тула – 2009, 2011, 2013 г.г.), а также на международных конференциях (Тула – 2009, 2010, 2012 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ в различных научных изданиях, в том числе, 6 работ в журналах, входящих в перечень ВАК, рекомендованных для публикации результатов диссертационных исследований.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, изложенных на 151 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков 15 таблиц, список используемой литературы из 90 наименований, а также 13 приложений.
Анализ особенностей унификации ПО КС на основе технологии виртуализации
Перечисленные качества и определяют перспективные направления развития и повышения эффективности ПО компьютерных сетей.
Анализ показал, что преобладающими в развитии программного обеспечения являются следующие тенденции: объединение противоречивых свойств, таких как универсализация и специализация. Такой подход к созданию ПО позволяет разработчикам удовлетворить потребности большого количества потребителей.
Однако, реализация указанных требований к ПО сопряжено с известными трудностями субъективного характера - необходимостью внедрения нового системного программного обеспечения для вновь появившихся прикладных программных систем, что, во-первых, связано с дополнительными затратами (стоимость системного ПО постоянно растёт), а, во-вторых, с проблемами переоснащения технического обеспечения компьютерных сетей, позволяющего поддерживать новое прикладное ПО. При этом, естественно, возникает необходимость переобучения пользователей КС и обслуживающего персонала.
Указанные трудности можно преодолеть с помощью стандартизации и унификации. Применительно к программному обеспечению унификация позволяет сократить количество разнотипных программных и информационных модулей, программных интерфейсов, используемых в различных программных системах, а также уменьшить многообразие языковых средств, операционных систем и технологий разработки ПО. Это позволит снизить сроки и стоимость разработки прикладных программных систем, повысить удобство работы пользователя.
В последнее время существенно увеличилось количество типов и разновидностей системного ПО, особенно, операционных систем. Это обусловлено увеличением числа специфических прикладных программных средств, работающих в среде операционной системы, предназначенной конкретно для них.
Попытки ряда предприятий добиться унификации системного программного обеспечения часто остаются безуспешными. При этом выделить какую-либо операционную систему в качестве универсальной для сложной корпоративной компьютерной сети также не представляется возможным.
Для наглядности можно привести крайнюю форму унификации, когда руководители стремятся заменить многообразие применяемых в их организациях средств на единую операционную систему, например, путем принятия административного решения о применении в новых проектах только определенного системного программного обеспечения. Оказавшись в таких условиях, разработчики сетей часто различными способами стараются выйти за рамки ограничительных перечней. Почему?
Причина кроется в том, что иногда руководители недооценивают сложность задач, решаемых с помощью вычислительной техники, а также сложность операционных систем, управляющих этой вычислительной техникой. Уже давно стал хрестоматийным закон «отсутствия серебряной пу-ли»[32], гласящий о том, что не существует окончательного решения какой-либо технической задачи. Этот закон означает, что нет и никогда не будет универсальной операционной системы на все случаи жизни. То же самое происходит в мире информационных технологий. Для того чтобы развернуть мощную корпоративную базу данных с одновременной поддержкой нескольких сотен соединений, часто используют многопроцессорные SRARC-сервера и СУБД Oracle. Для того чтобы развернуть почтовый сервер, обычно используют ЭВМ на базе процессора Intel под управлением Linux или FreeBSD. Для создания сетевых автоматизированных систем управления технологическими процессами существует операционная система QNX. Для автоматического управления аппаратурой с небольшим количеством параметров замечательно подходит VxWorks, а для массового служебного и домашнего применения пока используется Windows ХР Ноте Edition, в последнее время также применяется Windows 7.
Количество типов ОС в компьютерной сети во многом зависит от сложности автоматизированной информационной системы предприятия и многообразия решаемых в ней прикладных задач.
В общем виде АИС предприятия можно представить как сложную комплексную динамическую систему, включающую в себя совокупность органов и объектов управления, а также средства и методы, используемые для успешного выполнения возлагаемых на них задач.
Под объектами управления понимаются подчиненные подразделения согласно организационно-штатной структуре. Органы и объекты управления оснащены средствами автоматизации управления. В современной АИС технологическую основу этих средств составляет корпоративная компьютерная сеть, содержащая центры хранения и обработки информации (ЦХИ) и автоматизированные рабочие места должностных лиц (АРМ ДЛ). В последнее время для реализации технологии виртуализации ресурсов АИС создаются также крупные ЦХИ (основные и резервные), которые включают высокопроизводительные центры обработки данных (ЦОД) и системы хранения данных (СХД). Такие центры размещаются, как правило, в главном офисе предприятия или в офисах его филиалов. Крупные ЦХИ обеспечивают формирование виртуальных серверов компьютерной сети.
Особенности методов решения задач унификации ПО КС
Математическая модель двухуровневой задачи в общем виде для сложных изделий различного назначения рассмотрена в [2]. Аналогично, применительно к системному ПО, двухуровневая задача унификации может быть сформулирована следующим образом. Пусть Х={\,2,...,п} - множество видов различных ППС, использующих различные ОС; /={1,2,..., т) — исходное множество типов ПМ, входящих в состав ОС, применяемых для обеспечения функционирования ППС из множества X.
Будем считать, что различные ОС, используемые для удовлетворения некоего спроса (обеспечения функционирования различных ППС), в принципе могут комплектоваться разным числом ПМ различного типа. Предположим, что каждый такой комплект характеризуются значением некоторых К показателей и что для всякого комплекта (q\,q2,..-, qm), где число ПМ типа і в данном комплекте, значение к-го показателя, где к = 1,..., К, при фиксированному, (jeX), определяется по значению некоторой функции bjg{q\,..., qm). Считаем, что комплект (g\,qt — Qn) обеспечивает функционирование ППС j-го вида, если выполняется соотношение btj(q\, ..., qj Ьщ, к=\,...К, где Ъщ (к = 1,..., К) - известные величины. Каждому такому комплекту можно поставить в соответствие вполне конкретную ППС. Причем, количество вариантов комплектов, отличающихся друг от друга значениями соответствующих показателей, равно количеству видов ППС, в которых они могут применяться. Предположим также, что для всякого і є U известны величины g , и с,- , означающие соответственно фиксированные затраты, связанные, например, с разработкой ПМ г -го типа, и затраты на внедрение одного такого МП. Через gj{q) обозначим затраты на сопровождение (эксплуатацию) комплекта (q\,..., qm), где q = q, , (і = 0,l,2,...,/w) при обеспечении этим комплектом j-ойППС.
Необходимо формально записать задачу выбора типов ПМ, позволяющих сформировать комплекты, которые с наименьшими затратами обес 56 печивают выполнение все функции ППС определенного вида. Чтобы вычислить величину суммарных затрат, необходимо знать, из каких типов ПМ состоит комплект СПО, обеспечивающий ППС каждого вида.
Введем переменные ху є {О,1,2,...}, і є U, je X. Величина xv , принимая неотрицательные целые значения, указывает на то, сколько ПМ типа / входят в комплект СПО, обеспечивающий функционирование ППС вида у . Понятно, что для переменных хи должны выполняться следующие ограничения: b]g{x\j ,..., xmj) bkj, jeX,k=l,...,K, Понятно также, что если (ху ,..., xmj) представляет собой комплект СПО, обеспечивающий функционирование ППС /-го вида, то величина затрат, связанная с обеспечением этим комплектом ППС /-го вида, вычисляется по формуле 2 , -х +g(Ix) (2Л) ieU J ieU v Однако одних переменных xv ещё не достаточно для записи целевой функции, поскольку в ней должен быть отражен факт наличия фиксированных затрат на создание программных модулей каждого типа. Введем поэтому переменные XJS {О, 1}, г є U. Величина х,- равна 1, если ПМ г -ro типа участвует в формировании комплекта СПО, и равна О-в противном случае. Формально задача выбора оптимальной номенклатуры ОС представляет собой двухуровневую задачу унификации и может быть сформулирована следующим образом: найти такие оптимальные значения параметров оптимизации х,- и ху , которые минимизируют функцию
Первое ограничение естественно рассматривать как ограничение на число модулей в комплекте СПО, а второе трактовать, например, как ограничение на эффективность комплекта. При этом вид левой части второго ограничения указывает на то, что эффективность комплекта складывается из эффективности входящих в него ПМ.
Двухуровневую задачу унификации можно решить путем комплекс ного применения метода динамического программирования и метода ветвей и границ. Этот алгоритм предполагает ряд существенных допущений в рассматриваемой задаче. Существует еще один подход - снижение вычислительной сложности за счет декомпозиции двухуровневой задачи на две одноуровневые и применения простых алгоритмов их решения.
На верхнем уровне сокращается номенклатура операционных систем, а затем унифицируются ПМ, используемые в заданных ОС. Динамика потребностей в новых образцах компьютерной техники и появление новых видов прикладных программных систем приводит к необходимости создания новых ОС. Сложившаяся практика, когда вначале осуществляется перспективное планирование развития систем, а затем на основе этих планов предусматриваются работы по унификации, не отвечает современным требованиям. Результаты раздельного решения оптимизационных задач, соответствующих такой схеме, трудно использовать на практике: рекомендации по унификации не всегда являются оптимальными, и их подготовка запаздывает относительно сроков разработки новой техники и ГШС. В этом случае сократить номенклатуру уже созданных ПМ крайне сложно, так как она связана с номенклатурой СПО для компьютерных сетей, уже находящихся в эксплуатации.
Выходом из такого положения может служить применение технологий виртуализации для сокращения номенклатуры СПО уже существующих компьютерных сетей. Однако, в условиях большого количества различных фирм-разработчиков ПО на рынке появляются значительное число разнотипных ППС, работающих под управлением разнотипных ОС, состав которых на уровне ПМ, а иногда и общая организация ОС, существенно отличаются друг от друга. Поэтому в настоящее время целесообразно пока вести речь о применении виртуальных технологий для унификации только на уровне системного ПО. Такая унификация обеспечивает возможность управлять некоторыми прикладными программными системами даже после сокращения количества разнотипных ОС в существующей компьютерной сети, что позволит сократить суммарные затраты на внедрение и сопровождение системного ПО все компьютерной сети предприятия в условиях появления новых ППС.
В связи с вышесказанным, а также с учётом анализа характера зависимости эффекта от унификации программного обеспечения от степени унификации (рисунок 1.5) в диссертации основное внимание уделяется математической модели одноуровневой задачи унификации системного ПО, алгоритмы решения которой будут рассмотрены в пункте 2.2.
Как отмечено в разделе 1, к наиболее предпочтительным методам получения точного решения задачи (1.4) - (1.7) относится метод ветвей и границ. Среди известных подходов к формализации алгоритма этого метода, изложенных в [2] выделяется способ, основанный на сведении задачи (1.4) -(1.7) к задаче минимизации полинома от булевых переменных. Указанный способ более всего приспособлен для программной реализации алгоритма решения задач на ЭВМ. Для сведения задачи (1.4) - (1.7) к задаче минимизации полинома от булевых переменных целевая функция записывается в ви G» де полинома, соответствующего исходной матрице
Особенности программной реализации имитационной модели в среде GPSS/PC
При разработке программы имитационной модели для реализации ее на ПЭВМ выбран специальный язык имитационного моделирования GPSS/PC, позволяющий наиболее гибко учитывать структуру моделируемой системы и обеспечивающий сбор исчерпывающей статистической информации о моделируемых процессах [56]. Для удобства разработки алгоритмов и программ в основу построения модели положен модульный принцип, при осуществлении которого каждый блок модели обеспечивает реализацию функционально законченной части модели. В результате, разработан набор типовых программных сегментов на языке GPSS/PC, каждый программный сегмент имитирует элементарный процесс соответствующего типа. Схемы типовых программных сегментов с применением символов GPSS приведены в Приложении 2.
Обобщенная структура имитационной модели в виде совокупности взаимосвязанных типовых сегментов представлена на рис. 3.2.
Сегмент генерации функциональных задач имитирует процесс возникновения потребности в решении той или иной ФЗ в каждом узле сети в соответствии с общим комплексом задач управления, решаемых в исследуемой АИС. Закон распределения случайных промежутков времени между отдельными транзактами, имитирующими ФЗ, принят равномерным, но может быть произвольным и несложно изменяется в зависимости от задач исследования.
Далее транзакты поступают в сегмент генерации маршрутов передачи информации по сети, где происходит определение маршрута его продвижения по сети в зависимости от выбранной топологии (в модели выбрана кольцевая топологическая структура сети). В следующем сегменте происходит имитация процесса формирования запроса либо информационного сообщения, а далее имитация его передачи по каналам связи в соответствии с выбранным маршрутом. При этом в узлах сети могут образовываться очереди на обслуживание или на передачу информации. В процессе обработки запросов и сообщений в узлах сети или их передачи по каналам связи ТСА могут отказывать. Имитация отказов и восстановления ТСА и программных модулей (ПМ) имитируются соответствующими сегментами. После отказа обработка или передача запросов и сообщений прекращается, ТСА и ПМ некоторое время могут находиться в состоянии скрытого отказа, после этого происходит их восстановление и нормальное функционирование возобновляется. Функции распределения случайных промежутков времени между отказами, случайного времени, затрачиваемого на восстановление, выбираются в соответствии с задачей исследования.
С целью сокращения размера программы в модели применены матричные величины, задающие характеристики технических средств и программных модулей, процессов обработки информации, отказов и восстановлений ТСА и ПМ. Это позволяет использовать один и тот же программный участок для имитации процессов функционирования различных узлов сети и каналов связи. Значения показателей, которые необходимо получить в процессе моделирования, накапливаются в сегменте сбора статистической информации. Ряд показателей, связанных с загрузкой узлов сети и каналов связи, с характеристиками очередей и т.д., помещаются в стандартные выходные таблицы GPSS-модели.
Адекватность концептуальной модели процесса функционирования перспективной АСУ специального назначения на базе компьютерной сети с точки зрения ее функциональной полезности и пригодности, исходя из постановки задач исследования, а также ограничений и допущений, принятых в модели, подтверждаются результатами исследования разработанной модели. Обоснование изоморфизма моделируемого процесса и моделирующего алгоритма осуществляется путем проверки соответствия внутренней структуры модели принятой гипотезе о взаимодействии элементов модели [60].
Кроме того, адекватность программы модели на языке GPSS/PC проверялась методом установления соответствия временной диаграммы работы органов управления АИС, при различных входных параметрах, результатам, полученным в ходе практической проверки модели с помощью трассировки сложных моделируемых процессов средствами языка GPSS/PC. Временная диаграмма, отображающая процессы передачи и обработки информации в сети, представлена на рисунке 3.3. Анализ диаграммы показывает, что взаимодействие событий и их последовательность в программе модели соответствует моделируемому процессу функционирования АИС предприятия. Непротиворечивость физическому смыслу получаемых с помощью модели показателей подтверждается результатами экспериментальной проверки разработанной модели и сравнением их с данными натурного эксперимента на реальной сети.
Для оценки точности результатов имитационного моделирования в системе GPSS/PC, а также при определении необходимого количества реализаций (прогонов модели) для заданной точности можно воспользоваться общепринятыми в статистическом моделировании способами, дополненными особенностями моделирования на языке GPSS. Ниже, с учетом указанных особенностей, рассматривается наиболее рациональный способ, использованный при разработке модели на этапе оценки точности результатов проведения экспериментов с моделью.
Экспериментальная проверка алгоритмов и программ решения задач унификации ПО КС
Равноценность условий сравнения различных методов и стратегий обеспечена единым подходом к формализации алгоритмов и программной реализации всех стратегий, выбор которых в процессе исследования осуществляется параметрической настройкой программы. Кроме того, программа позволяет генерировать случайные числа для заполнения матриц исходных данных. Результаты сравнения стратегий иллюстрируются графически (Приложение 9). Повышение быстродействия алгоритма ветвей и границ с применением стратегии III, по сравнению с известным способом построения нижней границы (стратегия I), достигает 12%. Требования к объему оперативной памяти во всех случаях одинаковы.
Аналогичный подход применен к проверке работоспособности и исследованию эффективности использования усовершенствованного способа построения нижней границы в приближенных алгоритмах решения задачи (1.4) - (1.7), изложенных в пункте 2.2. Применение наиболее эффективного третьего приближенного алгоритма, рассмотренного в [29], обеспечивает решение задачи 50x50 лишь за 5 мин. 22.5 сек. с точностью s= 2.8 %. Включение в 3-й алгоритм усовершенствованного способа построения нижней границы повышает его быстродействие в 8-10 раз при такой же точности результатов.
Результаты проверки алгоритма отбора переменных при решении многомерной задачи унификации (1.4) - (1.7) в сравнении с другими алгоритмами иллюстрируются графическим способом (Приложение 10). Схема алгоритма отбора переменных приведена в приложении 11.
Быстродействие получения точного решения задач большой размерности методом отбора переменных в 5-7 раз выше быстродействия метода ветвей и границ. Анализ эффективности разработанных алгоритмов позволяет сделать вывод о целесообразности применения схемы ветвей и границ с усовершенствованным способом построения нижней границы для точного решения за 127 дачи унификации ПО КС на уровне системного программного обеспечения, а усовершенствованных приближенных алгоритмов - на уровне программных модулей, входящих в состав системного ПО, так как в этом случае значительно возрастает размерность задачи. Для получения точного решения задач большой размерности предпочтительнее применять алгоритм отбора переменных.
С целью проверки наиболее трудоемкой части методики обоснования рациональной степени унификации ПО КС решалась частная задача (1.4) - (1.7) сокращения числа типов операционных систем в КС АИС предприятия по экономическому критерию.
На первом этапе методики решения задачи унификации по экономическому критерию формировались исходные данные. Процесс формирования исходных данных приведен в приложении 12. При этом использовались графики зависимостей (см. приложение 12), полученные на основе экспериментального исследования имитационной модели процесса функционирования КС.
Данные эксперимента показывают, что задержка сообщения в сети возрастает с увеличением интенсивности возникновения запросов на узлах сети и ростом количества виртуальных ОС.
По результатам моделирования можно установить возможность замены реальной ОС на виртуальную. Эти сведения используются при подготовке исходных данных дл решении задачи унификации ПО КС. Область возможных замен ОС для решения задачи задаётся в исходной матрице
N1 С другой стороны, задача унификации ОС КС АИС предприятия, как правило, решается после решения задачи рационального технического оснащения КС, то есть, ранее выбранные параметры и характеристики реальных ОС уже обоснованы с точки зрения допустимости их значений для решения задач конкретного вида. Поэтому необходимость моделирования для определения множеств D z. и D3 в задаче (1.1) - (1.3) в данном случае от 1 J падает. Моделирование может понадобиться в случае выработки требований по унификации к вновь разрабатываемым ОС. В настоящей диссертации на примере решения частной задачи проверяется работоспособность разработанных алгоритмов и методики примени 129 тельно к задаче унификации существующих ОС, сведения о характеристиках которых известны и доступны [82,83]. При расчете элементов матрицы у и вектора С, использовались формулы, приведенные в пункте 1.3.2 диссертации. На втором этапе методики обоснования рациональной степени унификации ПО КС решалась задача (1.4) - (1.7) методом ветвей и границ.
Результаты решения задачи показывают, что при унификации на уровне ОС рациональным сокращением числа типов ОС является сокращение с 8-ми типов до 3-х. В таблице П12.1 (Приложение 12) оставшиеся после унификации типы ОС выделены. Такое сокращение дает снижение значения суммарных затрат на 22 % от исходного. Дальнейшее сокращение числа типов ОС может привести к увеличению экономического эффекта, но также будет увеличивается и время реакции системы на запросы пользователей.
