Область применения и задачи, решаемые распределенными информационными системами

Введение

В фильме “Матрица. Перезагрузка” герой говорит: “Одни машины помогают нам жить, а другие убивают нас. Любопытно, правда? Способность даровать жизнь и лишать ее”. Безусловно, что эта фраза заставляет задуматься каждого из нас.
Сегодня, в любой стране становление нормальных рыночных отношений просто видится невозможным без применения современных информационных систем и технологий, которые уже “прочно обосновались” абсолютно во всех социально значимых сферах жизнедеятельности человека, особенно в сфере бизнеса.
Нельзя не сказать о том, что отличительным знаком нашего времени является появление различных новых и усовершенствованных информационных технологий, а также создание огромного числа так называемых технических ноу-хау. Сегодня то, что не так давно было для нас необычным, перестает быть роскошью и становится обычной частью нашей жизни.
Современное российское общество в условиях информатизации познает совершенно новые способы создания и распространения информации, что, безусловно, ведет к тому, что возрастает потребность в обработке большого количества информации. Соответственно, в данной ситуации актуальной стала проблема бесконечных потоков информации, а точнее, возможность ее адекватного и оперативного отслеживания, обработки и качественного, а главное, точного анализа.
Так, широкое применение информационных технологий привело к пониманию важности задач, которые непосредственно связаны с анализом, а также обработкой накопленной информации с целью извлечения новых знаний. Как правило, для анализа данных требуются достаточно сложные математические методы, поэтому их практическое использование часто бывает затруднено.
Исходя из вышесказанного следует, что в настоящее время современное общество испытывает острую необходимость как в повышении качества и скорости обработки данных, прежде всего, «больших данных», так и данных в распределенных системах. Соответственно, роль и значение распределенных систем хранения и обработки данных в качестве средства решения вышеуказанной проблемы только возрастает.
Так, одной из ключевых задач совершенно любой распределенной системы является анализ свойств полученных данных, которые не могут быть оценены на одном узле в силу ряда причин. Поэтому с целью достижения указанной цели, а также ускорения времени обработки, прежде всего, необходимо на первом этапе разослать данные на распределенные узлы системы, а на втором собрать данные из распределенных узлов и затем уже агрегировать эти данные в общее глобальное представление.
Цель работы – изучить область применения и задачи, решаемые распределенными информационными системами. Поставленная цель предполагает решение следующих задач:
рассмотреть понятие распределенных информационных систем;
исследовать задачи и область применения корпоративных информационных систем;
рассмотреть территориально распределенные рабочие места и производственные объекты;
проанализировать высоконагруженные системы и балансировка нагрузки;
исследовать системы, имеющие требования к отказоустойчивости и доступности.
Объект исследования – распределенные информационные системы. Предмет исследования – особенности применения и задачи, решаемые распределенными информационными системами.
При написании работы использовались такие методы, как теоретическое обоснование темы, изучение научных источников, а также их сравнительный анализ.


1 Понятие распределенных информационных систем
Начнем с того, что распределенная информационная система – это множество баз данных, которые дистанционно удалены друг от друга и которые имеют ряд общих параметров. Данные системы функционируют по общим правилам, определенными централизованно одновременно для всех баз данных, включенных в информационную систему.
Если рассматривать понятие в узком смысле, то распределенная информационная система с позиции программного обеспечения представляет собой совокупность взаимодействующих друг с другом программных компонент [2, с. 55]. Каждая из которых, в свою очередь, может рассматриваться как программный модуль, исполняемый в рамках отдельного процесса. Обмен информацией выполняется согласно правилам, определенных централизованно (рисунок 1).

Рисунок 1 – Архитектура распределенных систем
Распределённые информационные системы, в свою очередь, разделяют на [3]:
файл-серверные информационные системы (информационные системы с архитектурой «файл-сервер») (рисунок 2);

Рисунок 2 – Классическое представление архитектуры «файл-сервер»
клиент-серверные информационные системы (информационные системы с архитектурой «клиент-сервер»).

Рисунок 3 – Двухуровневая клиент-серверная архитектура
В файл-серверных информационных системах база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения находятся на функционирующих станциях.
В клиент-серверных информационных системах база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся только клиентские приложения. В свою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.
В двухзвенных информационных системах всего два типа «звеньев»: сервер базы данных (на котором находятся БД и СУБД), и рабочие станции (на которых находятся клиентские приложения). Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую.
В многозвенных информационных системах добавляются промежуточные «звенья»: серверы приложений. Пользовательские клиентские приложения не обращаются к системам управления базами данных напрямую, а взаимодействуют с промежуточными звеньями.
Классическим примером использования трёхзвенной архитектуры являются современные Web-приложения, которые используют базы данных. В данных приложениях кроме звена СУБД и клиентского звена, который выполняется в Web-браузере, имеется еще как минимум одно промежуточное звено – Web-сервер соответствующим серверным программным обеспечением.
Организация распределенной информационной системы необходима для предприятий, которые занимаются различными видами деятельности. Потребность во внедрении этой системы также может возникать при необходимости объединения в общей базе данных информации, которая содержится в базах данных юридических лиц, состоящих в структуре организации.
Это делается с целью дальнейшего анализа данных, а также формирования отчетов из одной базы, как по предприятию в целом, так и в отдельности по каждому юридическому лицу.
Реализуется подобная ИС при необходимости введения централизованных изменений структуры и конфигурации правил работы базы данных для функционирования всех удаленных подразделений и юридических лиц. В данном случае имеется риск запрета возможности изменения некоторых правил непосредственно из отдаленных подразделений. Внедрение распределенной информационной системы осуществляется при необходимости обеспечения контроля над изменением данных в дистанционно удаленных подразделениях организации.
2 Задачи и область применения корпоративных информационных систем
Корпоративная информационная система представляет собой совокупность различных программно-аппаратных платформ, универсальных и специализированных приложений различных разработчиков, которые интегрированы в единую информационно-однородную систему, наилучшим образом решающая в определенном смысле уникальную задачу конкретного предприятия

. Другими словами, внедрение корпоративной информационной системы направлено, прежде всего, на решение задач управления ресурсами предприятия, а также удовлетворения материальных и профессиональных потребностей сотрудников компании.
Ее основная задача – обеспечение бесперебойной и системной работы внутриорганизационных подразделений, также и в организаций контроля поступающими на компанию ресурсами для достижения нужного результата (рисунок 4) [4, с. 81].

Рисунок 4 - Схема интегрированной деятельности служб компаний
Теперь попробуем определить контекст системы взаимодействия. В связи с тем, что автоматизация исполнения должностных обязанностей и отдельных поручений фактически стала в последнее время стандартом де – факто, особую остроту приобретает проблема автоматизации непосредственно управленческих функций. Корпоративная система взаимодействия представляет собой комплекс организационных, методических и информационных средств, поддерживающих процессы управления персоналом в организации.
Преимущества внедрения:
Получение оперативной информации о деятельности сотрудников;
Повышение эффективности управления сотрудниками;
Сокращение затрат рабочего времени на выполнение рутинных рабочих задач;
Повышение эффективности работы компании за счет более рациональной ее организации.
Таким образом, выбор конкретного варианта проекта корпоративной информационной системы представляет собой достаточно трудоемкий процесс, который требует существенное количество ресурсов, тщательного анализа не только текущих запросов и финансовых возможностей организации, но и перспективных планов развития. Эффективность внедрения корпоративной информационной системы возможна при комплексном подходе к решению проектных задач, а также максимальной заинтересованности персонала организации в успехе всего проекта.


3 Территориально распределенные рабочие места и производственные объекты
В современном мире развитие крупной компании уже не «влазит» в привычные рамки, с каждым годом структура организации только усложняется. Сейчас тяжело себе представить современно развивающуюся компания с одним головным офисом. С каждым годом география все больше расширяется, филиалы крупных федеральных компаний открываются в новых городах, странах и даже континентах. К числу таких компаний относятся строительные и добывающие организации, торговые организации с наличием розничных точек, туристические агентства, банковский сектор и многие другие.
Для эффективной работы удаленных подразделений возможностей аналоговых телефонных станций уже явно недостаточно. И вполне закономерно, что все больше предприятий прибегают к внедрению модернизированных систем связи на базе современных программных продуктов.
Так, территориально-распределенный информационный комплекс – (рисунок 5) это ИТ-инфраструктурный комплекс, который объединен в единое целое общим информационным полем. Он строится с учетом реальных бизнес-процессов и информационных потоков в компании.

Рисунок 5 - Территориально-распределенный информационный комплекс
Специфика нашей страны заключается, в частности, в том, что в России существует большое количество крупных предприятий, занимающих обширные территории. Подобные объекты, как и обычные, необходимо оснащать системами контроля и управления доступом. Чем же должны отличаться данные системы от "обычных" (хотя, следует заметить, "обычных" СКУД не бывает).
Чтобы понять, какими должны быть СКУД на крупных объектах, следует обратить внимание на отличительные особенности таких объектов, ведь они самым непосредственным образом влияют на характеристики выбираемых систем.
Конечно, во-первых, к числу таких особенностей следует отнести сами раз меры объекта (наличие протяженного, как правило, защищаемого периметра и большая занимаемая площадь). 
Большое количество корпусов и сооружений, стоящих друг от друга на значительном расстоянии, либо несколько (немного) огромных корпусов. Необходимо учитывать тот факт, что системы безопасности отдельных корпусов должны тесно взаимодействовать с системами безопасности остальных корпусов объекта. 
Следующая особенность заключается в необходимости организации нескольких постов наблюдения и управления с различными схемами разделения полномочий между ними. 
Высокий уровень внешних ЭМ помех (как в помещениях, так и на открытом воздухе). 
Наличие, как правило, нескольких разнесенных КПП/проходных на объекте. 
Наличие на объектах опасных веществ (материалов) или ценностей в количествах, привлекающих внимание внутренних/внешних нарушителей. Особо следует отметить потенциальную опасность крупномасштабных краж или диверсии/террористического акта. 
Наличие одного или нескольких основных объектов (менее 10) и нескольких десятков мелких объектов, которые располагаются на несвязанных между собой территориях. 
По ряду причин на мелких объектах могут не присутствовать сотрудники, но этот факт не делает данные объекта менее важными. Всеми из вышеописанных особенностей или их частью обладают объекты нефтегазовой отрасли, порты, аэропорты, крупные заводы, научно-исследовательские центры, пансионаты, всевозможные склады и, конечно же, большинство объектов государственной важности.
Прежде чем рассматривать технические особенности, продиктованные описанной выше спецификой, назовем ряд задач, характерных для систем контроля на крупных протяженных объектах. Среди таких задач: 
поддержка функции antipassback для всех помещений/областей объекта; контроль сотрудниками СБ территории/периметра объекта; как следствие этого - необходимость контроля сотрудников СБ на предмет добросовестного выполнения обязанностей; 
защита средств охраны периметра от саботажа (со стороны внутреннего нарушителя); 
организация уличных точек доступа на территорию объекта; 
организация связанных между собой общими алгоритмами точек доступа на объектах, расположенных на расстоянии в десятки километров.
К каким же техническим требованиям к СКУД приводит описанная выше специфика? В первую очередь, эти требования диктуются, конечно, самими размерами объекта. Такие объекты, как правило, имеют большое количество точек доступа и протяженные расстояния между ними. Зачастую проблематична даже возможность попасть на отдаленные точки, "когда пожелаешь". Порой климатические условия в местах расположения объектов довольно жесткие, и на многих отдельных точках доступа невозможно создать локальные "тепличные" условия. Вполне очевидно, что в этой ситуации особую важность приобретает надежность оборудования на соответствие заявленным ТТХ, а также простота обслуживания, время замены/ремонта. Стоит обратить внимание и на температурный диапазон предлагаемого оборудования.
4 Высоконагруженные системы и балансировка нагрузки
Для планирования использования ресурсов компьютерных систем с целью решения вычислительных задач в настоящее время используется комплекс различных методов [6, с