Содержание к диссертации
Введение
1. Концепция организации региональных центров обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки сотрудников системы МЧС России 15
1.1. Информационные ресурсы для первоначальной профессиональной подготовки сотрудников МЧС России. Анализ предметной области 15
1.2. Анализ методов формирования информационных ресурсов 22
1.3. Концепция региональных центров обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров в системе МЧС России 35
1.4. Анализ путей повышения эффективности информационного обслуживания сотрудников МЧС России 40
Выводы по 1 главе 42
2. Проектирование региональных центров обмена информационными ресурсами для подготовки сотрудников МЧС России 48
2.1. Модель регионального центра обмена информационными ресурсами для подготовки кадров системы МЧС России 48
2.2. Задача оптимизации функционирования регионального центра обмена информационными ресурсами при первоначальной профессиональной подготовке сотрудников МЧС России 55
2.3. Выбор способов хранения и передачи информации в региональных центрах обмена информационными ресурсами 61
2.4. Определение состава программно-аппаратных средств необходимых для создания регионального центра обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров МЧС России з
2.5. Разработка программного обеспечения регионального центра обмена информационными ресурсами 75
2.6. Предложения по практическому внедрению регионального центра обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров МЧС России 77
Выводы по 2 главе 82
3. Алгоритмы управления информационными потоками в региональном центре обмена информационными ресурсами 85
3.1. Цели и задачи управления эффективностью функционирования регионального центра обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров МЧС России 85
3.2. Алгоритм частичной (оперативной) передачи информационных ресурсов между узлами регионального центра обмена 95
3.3. Алгоритм полной передачи баз данных автоматизированных информационных систем в региональный центр обмена (режим синхронизации)... 104
3.4. Алгоритм передачи информационных ресурсов из регионального центра обмена по запросу сотрудника МЧС России, проходящего первоначальную профессиональную подготовку 107
3.5. Алгоритм распределения массивов статистической информации в региональном центре обмена 111
Выводы по 3 главе 113
Заключение 115
Список литературы
- Концепция региональных центров обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров в системе МЧС России
- Выбор способов хранения и передачи информации в региональных центрах обмена информационными ресурсами
- Предложения по практическому внедрению регионального центра обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров МЧС России
- Алгоритм полной передачи баз данных автоматизированных информационных систем в региональный центр обмена (режим синхронизации)...
Концепция региональных центров обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров в системе МЧС России
Как уже было показано выше, основной задачей информационного обмена в контексте территориально-распределенных сетей является повышение качества первоначальной профессиональной подготовки сотрудников МЧС России. Основными факторами, влияющими на качество информационного процесса первоначальной профессиональной подготовки сотрудников МЧС России, являются следующие:
1. Вид (формат) предоставляемых ИР. Влияет на удобство использования информационного ресурса его потребителем, а также на возможности поиска этого ресурса в процессе первоначальной профессиональной подготовки кадров в системе МЧС России. В процессах поиска информации важно использование структурированных ИР, что позволяет применять многокритериальные условия поисковых запросов. Формат ИР также должен удовлетворять требованиям унификации (по крайней мере, в пределах единого обмена ИР). Обеспечение унификации формата ИР требует использования единых стандартов и правил формирования ИР, справочников, авторитетных и нормативных файлов. Несоблюдение требований унификации ведет к значительному снижению возможностей поиска информации.
2. Скорость поиска информации. Определяется объемом представляемых поисковых услуг (числом критериев поиска, возможностью построения сложных поисковых запросов, средствами отбора найденной информации и т.д.), а также собственно скоростью обработки поисковых запросов. В случае использования в процессе поиска средств автоматизации скорость обработки поисковых запросов зависит как от применяемых алгоритмов поиска, так и от возможностей программно-аппаратных комплексов, обслуживающих выполнение запросов.
3. Скорость доставки информации. При использовании средств автоматизации зависит, прежде всего, от скорости каналов передачи информации и задержек на узлах, между которыми передаются ИР.
Исходя из выделенных факторов, определяющих качество информационного обслуживания в условиях территориально-распределенных информационных сетей, сформулированы следующие критерии эффективности (в порядке убывания их значимости): 1. Скорость доставки ИР конечному потребителю. Чем выше скорость доставки ИР, тем выше качество обслуживания. 2. Унификация ИР. Обеспечивает единую форму представления информации для конечного пользователя, а также позволяет снизить время поиска за счет снижения числа запросов, требуемых для нахождения информации. 3. Скорость поиска ИР. Чем выше скорость поиска, тем выше качество обслуживания. 4. Структурированность ИР. Глубокая структурированность ИР обеспечивает расширенные возможности построения поисковых запросов и в большинстве случаев приводит к снижению времени поиска. 1.1.4. Классификация потребителей информационных ресурсов
В вопросе повышения эффективности доставки информации важнейшую роль играет учет особенностей ее конечного потребителя. Различные категории обучаемых предъявляют свои, зачастую, уникальные требования к необходимой им информации: «Цели и мотивы, которыми руководствуются проходящие первоначальную профессиональную подготовку сотрудники МЧС России самые разные» [10]. В связи с этим встает необходимость учета потребностей различных классов пользователей в процессе взаимодействия их с информационными ресурсами.
На уровне традиционных информационных технологий эти задачи решаются достаточно давно, в то время как в области автоматизации информационных процессов, и, тем более, в области автоматизированного информационного обслуживания, данная проблема является очень актуальной.
Классификация потребителей ИР позволит учитывать потребности каждого из классов пользователей путем предоставления дополнительной необходимой именно данному обучаемому информации, повышения скорости доступа к информации (при необходимости), предоставления доступа к специализированным базам данных и т.п. К тому же, потребности некоторых категорий пользователей лежат и в области получения специализированных услуг, которые могут быть предоставлены им индивидуально.
На данном этапе, для целей организации процессов обмена информацией в соответствии с анализом результатов социологических исследований в области информационных потребностей сотрудников МЧС России, проходящих первоначальную, профессиональную подготовку [22] выделяются следующие категории пользователей:
1. Профессорско-преподавательский состав. К этой категории относится профессорско-преподавательский состав учебных заведений, осуществляющий первоначальную профессиональную подготовку сотрудников МЧС России. 2. Профильный контингент учебных заведений МЧС России. Сюда можно отнести тех специалистов или тех пользователей, на которых ориентирована конкретная специализированная база данных.
3. Курсанты и слушатели. Пользователи этой категории должны рассматриваться отдельно, поскольку именно в этой среде необходимо формировать потребность в использовании современного мирового информационного потенциала. Тем более, что проходящие первоначальную профессиональную подготовку составляют одну из наиболее значительных категорий пользователей по статистике посещений.
4. Специалисты учебных заведений МЧС России. Данная категория выделена потому, что зачастую, именно специалисты по информационным системам учебных заведений МЧС России занимаются поиском информации для обучаемых. Соответственно, им необходимо получать специализированную информацию, влияющую на процессы поиска.
5. Прочие категории. Пользователи этой категории могут обслуживаться на общих основаниях, поскольку учет их потребностей в рамках тех информационных ресурсов, которые им требуются, затруднителен. В случае возникновения необходимости в индивидуальном подходе к проблемам поиска и получении информации этим пользователям целесообразно обратиться к специалисту.
Выбор способов хранения и передачи информации в региональных центрах обмена информационными ресурсами
Задача статического синтеза сети регионального центра обмена информационными ресурсами для подготовки кадров системы МЧС России заключается в построении оптимальной структуры программно-аппаратного комплекса РЦО. В процессе синтеза сети РЦО необходимо учитывать множество факторов различного рода: экономических, технических, социальных. Прежде всего, необходимо помнить, что основная задача РЦО - обслуживание конечного потребителя информации. Следовательно, важнейшим критерием эффективности правильно спроектированного РЦО будет являться качество обслуживания сотрудника МЧС России в процессе обучения [63, 64]. В терминах модели РЦО качество обслуживания можно представить, как время обслуживания запросов пользователей. Время обслуживания запросов, в свою очередь, складывается из времени ожидания запроса в очереди на обслуживание и собственно времени обслуживания. При существующей технологии обслуживания запросов в РЦО время обслуживания практически постоянно при заданной мощности оборудования, поэтому важнейшим критерием эффективности становится время нахождения запроса в очереди. На этот параметр помимо мощности и числа обслуживающих приборов (серверов) влияет также выбранная дисциплина обслуживания [32]. Поскольку потребители информации РЦО делятся на классы, очевидно, необходимо предоставить различные приоритеты обработки запросов для каждого из классов пользователей. В связи с этим в модели РЦО была использована дисциплина обслуживания с учетом приоритетов. Чем выше приоритет запроса определенного класса пользователей, тем быстрее он будет обслужен за счет того, что запросы с меньшим приоритетом будут дольше находиться в очереди, пропуская вперед запросы с более высокими приоритетами.
Конечно, с точки зрения эффективности обслуживания, не менее важна абсолютная величина времени нахождения запроса в системе. Поэтому в качестве основного ограничения в процессе синтеза РЦО необходимо использовать максимальную величину математического ожидания времени нахождения запроса определенного класса пользователей в системе.
Необходимо в процессе синтеза РЦО также учитывать экономический фактор. В данном случае, требуется при достижении заданных технических параметров функционирования РЦО сохранить разумную стоимость необходимого оборудования. В то же время, очевидно, что стоимость системы напрямую зависит от количества выбранных вычислительных средств и их мощности (производительности).
Исходя из перечисленных требований можно сформулировать задачу синтеза РЦО следующим образом: создание технически реализуемой систе 57 мы программно-аппаратных комплексов, удовлетворяющей установленным ограничениям на технические характеристики аппаратной составляющей РЦО на основе критерия минимизации стоимости системы, ориентированной на заданный поток заявок. Иначе говоря, заданы набор ограничений: матрица максимальных значений математического ожидания времени пребывания требований всех max і. і „ , классов в системе на каждом узле snk ,к-і,...,г, и функция стоимости рг(ц), представляющая собой стоимость вычислительного оборудования мощности \і и носящая экспоненциальный характер. Требуется минимизировать функционал, представляющий собой критерий эффективности: 0(M,S) = pr(ju)-S (2.11) с учетом ограничений на время нахождения запроса в системе: Продолжителъность пребывания в СМО \К] е,к = \,...,г, (2.12) то есть найти такие значения д и S, при которых выполняется условие (2.12), а значение (2.11) минимально.
Для решения данной задачи предлагается следующий алгоритм: 1. На этапе проектирования системы производится анализ существующих программно-аппаратных решений и/или имеющейся в распоряжении участников вычислительной техники и СУБД. Результаты анализа в виде массива соотношений производительности вычислительных комплексов и их стоимости используются в качестве соответственно аргументов и результатов функции стоимости рг(ц). При этом производительность вычислительных комплексов оценивается в числе обрабатываемых в единицу времени запросов пользователей. Приблизительную оценку данной величины можно получить, используя информацию о количестве транзакций, обрабатываемых СУБД в составе конкретных комплексов. Пересчет количества транзакций в единицу времени в число запросов в единицу времени произ 58 водится по формуле: Vi=Qjpd, (2.13) где pd - программно аппаратный комплекс, состоящий из вычислительного средства р и СУБД d, Tpd - производительность программно-аппаратного комплекса pd, выраженная в числе транзакций в секунду, Qd -коэффициент пересчета числа транзакций СУБД d в количество обслуживаемых запросов в секунду. Вычисление коэффициента Qd производится для каждой из рассматриваемых СУБД и зависит, в основном, от применяемого в СУБД языка запросов и методов выполнения этих запросов. В рамках данной работы с этой целью проводился анализ двух СУБД: Cache 2.2.1, Oracle 8.0.6, а также подмножества СУБД Cache с расширением SQL [125, 103]. Результатами данного анализа являются коэффициенты пересчета, которые могут быть использованы в следующем выражении:
Предложения по практическому внедрению регионального центра обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров МЧС России
Компоненты узла РЦО, взаимодействующие непосредственно с базой данных узла, должны быть разработаны применительно к конкретной СУБД, функционирующей на всех узлах РЦО. Эти компоненты обеспечивают взаимодействие между сервером доступа РЦО и самой базой данных. Перечислим основные функции этих компонентов: 1) добавление блока информации в БД; 2) удаление блока информации из БД; 3) изменение блока информации в БД; 4) передача СУБД запроса на поиск от сервера доступа; 5) передача информации из БД серверу доступа по запросу. Пункты 1, 2 и 3 реализуются методом трансляции запросов из формата протокола LXP в вызовы клиента СУБД. Соответственно, после этого производится обратная трансляция результатов выполнения запросов в ответы LXP.
При передаче запросов на поиск дополнительно создается запрос с использованием синтаксиса конкретной СУБД, а также постоянный набор результатов данного запроса для дальнейшего использования и передачи обучаемым найденной информации.
Передача информации осуществляется как по запросам на извлечение результатов поиска, так и по запросам общего характера, таким как извлечение информации из справочников, баз описания ресурсов РЦО, баз, содержащих статистическую информацию.
Все разработанные модули должны отвечать спецификациям ПО РЦО по взаимодействию с вызывающими программами.
Под средствами коммуникации понимаются программные модули, обеспечивающие сетевое взаимодействие на уровне серверов доступа. Поскольку функционирование РЦО возможно в сетях с различными наборами сетевых протоколов, необходима реализация шлюзов для каждого из видов протоколов с сервером доступа узла. Шлюзы требуются для протоколов HTTP, FTP, SMTP/POP3, Z39.50.
Шлюз протокола SMTP представляет собой модуль, обрабатывающий поступающие на адрес РЦО почтовые сообщения. В процессе обработки определяется место назначения информации, содержащейся в сообщении, и прочие характеристики, а затем управление передается серверу доступа. Осо 77 бенности функционирования конкретного почтового шлюза зависят от операционной системы коммуникационного сервера, а также от ПО почтового сервера.
Шлюз протокола FTP производит регулярную проверку состояния каталогов FTP, предназначенных для обмена информацией, обнаруживает новые поступления, определяет место их назначения и параметры и также передает управление серверу доступа, а затем помещает файлы с информацией, полученной от сервера доступа, в соответствующие каталоги сервера FTP.
Шлюз протокола HTTP представляет собой программный модуль, выполняющийся на коммуникационном сервере по пользовательскому запросу, поступающему на сервер HTTP. Этот модуль производит анализ запроса, преобразует его в формат запроса LXP и передает серверу доступа. Результаты обработки запроса преобразуются в формат HTML и передаются пользователю. Основное назначение шлюза HTTP - предоставление доступа к каталогам РЦО из ГСГЩ (в частности, из глобальной сети Интернет).
Шлюз Z39.50 реализуется в составе ПО РЦО, поскольку не содержит компонентов, зависимых от ПО коммуникационного сервера.
Предложения по практическому внедрению регионального центра обмена информационными ресурсами для первоначальной профессиональной подготовки кадров МЧС России В процессе пробной эксплуатации и внедрения РЦО должны быть проведены следующие работы: 1) формирование сводного каталога (СКат) нескольких участников проекта; 2) организация ручной доставки ИР в сводный каталог; 3) установка режима автоматической передачи модифицированных записей ИР серверу доступа РЦО; 4) организация ручной выборки записей ИР из сводного каталога в АИС участников РЦО; 5) установка режима автоматической передачи записей ИР из БД РЦО в АИС участников; 6) мониторинг параметров функционирования РЦО; 7) поэтапное подключение остальных участников РЦО.
Формирование сводного каталога (СКат) нескольких участников проекта. Цель проведения этой работы - тестирование модулей расширения АИС участников РЦО по преобразованию записей ИР в коммуникативный формат и их передаче на сервер доступа узла РЦО, а также программного обеспечения РЦО, отвечающего за межузловое взаимодействие. Формирование сводного каталога проводится следующим образом: с помощью модулей расширения АИС выгружаются базы данных участников, которые планируется разместить в сводном каталоге, в файлы в коммуникационном формате. Специализированными утилитами производится проверка структуры этих файлов. При выявлении на этом этапе отклонений производится доработка модулей расширения, отвечающих за преобразование записей АИС в КФ.
Алгоритм полной передачи баз данных автоматизированных информационных систем в региональный центр обмена (режим синхронизации)...
При достижении узла, содержащего необходимую информацию, производится ее поиск (отбор) в соответствии с поступившим запросом. Процедура поиска подробно описана выше в разделе 3.1 (обработка поисковых запросов узлами РЦО).
Результаты отбора заносятся во временную БД, содержащую ключевые атрибуты (идентификаторы) записей ИР и/или сортирующие элементы, определяемые конкретным запросом. Результаты хранятся в этой БД до истечения заданного периода времени с момента последнего обращения к этой БД. Условно результат выполнения запроса называется курсором (термин заимствован из терминологии реляционных БД). Время хранения результата задается в запросе, но должно находиться в диапазоне, задаваемом администраторами узлов и РЦО для конкретных БД РЦО. Каждому курсору ставится в соответствие уникальный в пределах РЦО идентификатор, состоящий из идентификатора узла, обслуживающего запрос, временной метки (timestamp), созданной в момент начала выполнения запроса.
Администратор узла, выполняющего запрос, может задать ограничение на количество одновременно существующих в системе запросов и суммарное количество отобранных записей по всем курсорам с целью гарантированного обеспечения ресурсами обслуживающихся запросов. По результатам применения ПО РЦО рекомендуется устанавливать максимальное количество одновременно выполняющихся запросов не менее, чем в два раза превосходящим среднее число запросов поступивших за среднее время обработки одного запроса. То есть: 2.ЛГ.7 (3.1) где Npq - максимальное число одновременно выполняемых запросов, Nq - среднее число запросов за единицу времени, Tq - среднее время выполнения одного запроса. При задании минимального значения Npq к немедленной обработке не принимается в среднем 0,5% запросов. Увеличение числа курсоров при неизменном Nq позволяет снизить это значение, но следует учитывать, что чрезмерно высокое число курсоров способно привести к перегрузке сис темы обработки запросов в том случае, если Nq будет расти.
Передача отобранных записей ИР осуществляется по требованию клиента. В запросе на передачу указывается порядковый номер записи ИР и число записей в порядке отбора. При поступлении запроса в РЦО формируется массив указанных записей из заданного курсора, записи преобразуются в вид, указанный в запросе (например, RUSMARC, UNIMARC, USMARC, SUTRS, GRS и т.п.).
Прием запроса и передача результатов не сопровождаются дополнительными подтверждениями, поэтому узел-клиент по истечении заданного периода времени либо повторяет передачу запроса в РЦО, либо выдает диагностическое сообщение о невозможности получения информации и прекращает попытки ее получения. Последовательно поступающие запросы на выдачу информации могут быть объединены в один запрос при задании соответствующего режима администратором узла. В этом режиме исполнение запроса начинается по истечении указанного в запросе периода ожидания. Данный режим предназначен для компенсации задержек при передаче информации в низкоскоростных каналах связи.
С целью увеличения скорости доставки информации к конечным потребителям, а также с целью уменьшения нагрузки на каналы передачи информации в РЦО применена схема частичного динамического или статического перераспределения массивов ИР по узлам-участникам РЦО. Данное перераспределение основывается на результатах автоматического накопления и анализа ряда статистических параметров, относящихся как к содержимому массивов ИР, так и к режимам их использования конечными потребителями.
Массивы статистической информации распределены по узлам РЦО и описывают содержащиеся на данных узлах ИР. Ниже приведена структура таблицы статистики потребления записей ИР, являющейся основным компонентом системы статистики РЦО: - Индекс массива ИР. Содержит идентификатор массива ИР, к кото 112 рому производится обращение. - Значение ключевого поля (например, кафедра вуза ГПС (цикл в УЦ ГПС или среднем пожарно-техническом училище)). Содержит значение того ключевого поля, по которому накапливается статистика обращений. Как правило, в это поле заносится информация о кафедрах или разделах в процессе первоначальной профессиональной подготовки сотрудника системы МЧС России и т.п. Требуется наличие единых по РЦО авторитетных файлов по выбранным ключевым полям с целью обеспечения однозначной идентификации отдельных частей массивов ИР. Если в записи РЦО содержится более одного ключевого поля, то обновляются (накапливаются) все значения таблицы статистики, соответствующие этим полям. То есть, в случае накопления статистики по кафедрам (разделам первоначальной профессиональной подготовки) при выполнении запроса обновляется таблица статистики по всем значениям поля кафедры (раздела) для каждой записи массива ИР. - Узел-потребитель. Поле содержит идентификатор узла, обращающегося с запросом к обслуживающему узлу. Этот атрибут используется при перераспределении части массивов ИР на узлы «массового» (то есть превышающего заданный порог) потребления. - Число обращений. Содержит счетчик числа обращений с конкретного узла к записи, включающей указанное значение ключевого поля.
