Введение к работе
Расширение состава распределенных интегрированных информационных систем и увеличение числа задач, решаемых такими системами, неразрывно связаны с ростом активности пользователей, что в свою очередь вызывает резкое повышение нагрузки на компьютерные сети систем и может привести к ухудшению показателей качества обслуживания пользователей.
Одним из наиболее значимых источников нагрузки на компьютерную сеть распределенной информационной системы являются запросы пользователей, связанные с поиском информации, которые требуют передачи и обработки больших объемов данных.
Для поиска требуемой информации пользователь, как правило, неоднократно обращается к ресурсам сети (каналы связи, серверы) с различными запросами. Поиск, обычно, имеет итерационный характер, и число итераций (продолжительность поиска) равное числу запросов к системе для получения требуемых данных, может использоваться как мера эффективности поисковых процедур. Продолжительность поиска зависит от наличия в распоряжении пользователя априорных данных о возможном месте размещения искомой информации и алгоритмов обработки поисковых запросов.
Запросы пользователей (первичные) могут адресоваться либо к одному или нескольким специализированным узлам (поисковым серверам), где находятся данные для обработки запросов и формирования новых (вторичных) запросов, либо непосредственно к узлам хранения информации.
Применение специализированных поисковых серверов позволяет проводить целенаправленный поиск за счет предварительного сбора и классификации данных для обработки запросов пользователей и сократить продолжительность поиска, но подготовительные операции также загружают сеть, а качество дополнительных (вторичных) запросов и их количество зависят от предварительной классификации получаемой серверами информации.
Непосредственный поиск, в зависимости от информированности пользователя, может либо сократить продолжительность поиска, либо наоборот, значительно увеличить число итераций в зависимости от размерности сети, числа узлов хранения данных.
Кроме того, как в первом, так и во втором случаях возможны различные алгоритмы (процедуры) поиска, связанные с возможностью применения специализированных поисковых серверов и имеющейся у пользователя априорной информацией о возможных местах хранения требуемых данных.
Поскольку количество информационных систем и размещаемых там данных постоянно возрастает, нагрузка на их сети увеличивается, представляется актуальной задача разработки методов анализа и повышения эффективности поисковых процедур в зависимости от применяемых алгоритмов поиска, методов сбора и представления информации для обработки поисковых запросов. Это позволит формировать корпоративные поисковые системы с учетом особенностей хранимой информации и возможностей средств формирования и обработки поисковых запросов.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка методов оценки нагрузки на компьютерную сеть при поиске информации в корпоративной интегрированной системе, позволяющих обоснованно выбирать алгоритмы поиска и повышать эффективность процедур поиска информации в распределенных системах.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
-
Анализ процедур поиска, применяемых в современных корпоративных интегрированных информационных системах.
-
Разработка комплекса математических моделей для анализа и расчета характеристик алгоритмов поиска и нагрузки на компьютерную сеть в зависимости от алгоритма поиска.
-
Разработка имитационных моделей для расчета продолжительности поиска и нагрузки на компьютерную сеть, расширяющих возможности математических моделей.
-
Разработка программного обеспечения для реализации расчетов по математическим и имитационным моделям, визуализации результатов моделирования
Методы исследований. При решении поставленных в диссертации задач
использованы методы теории вероятностей, математического
программирования, теории очередей, методы объектно-ориентированного
программирования, а также современные методы создания распределенных интегрированных информационных систем.
На защиту выносятся:
результаты анализа поисковых процедур, применяемых в современных корпоративных интегрированных системах хранения данных, позволившие выделить базовые алгоритмы поиска;
комплекс математических моделей для расчета характеристик базовых алгоритмов поиска, позволяющий оптимизировать характеристики алгоритмов, обоснованно выбирать алгоритм для конкретной системы;
комплекс программного обеспечения для имитационного моделирования алгоритмов поиска, дающий возможность расширить сферу применения моделей, путем снятия ряда ограничений на параметры алгоритмов.
Научная новизна результатов диссертации заключается в определении базовых алгоритмов поиска информации в распределенных системах, установлении зависимостей между параметрами алгоритмов, априорной информацией о нахождении искомых данных, имеющейся у пользователя, и их характеристиками, и разработке на этой основе математических и имитационных моделей для оценки и оптимизации характеристик алгоритмов поиска.
Практическая значимость и реализация результатов работы состоит в разработке моделей поисковых процедур, позволяющих прогнозировать продолжительность поиска требуемых данных и нагрузку на компьютерную сеть в распределенной интегрированной системе в зависимости от имеющейся априорной информации о размещении искомых данных, алгоритма поиска. Обоснованно выбирать параметры алгоритмов поиска и методы представления дополнительной информации для обработки поисковых запросов для конкретных информационных систем.
Достоверность и обоснованность результатов диссертации основаны на соответствии построенных математических и имитационных моделей реальным процессам, происходящим в распределенных системах при поиске информации; строгом математическом обосновании построенных моделей; согласованностью с имеющимися результатами других авторов; соответствии результатов расчетов
по математическим и имитационным моделям и, наконец, данными об их практическом применении при анализе поисковых процедур в реальных системах.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на научно-техничесих конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (Москва, 2007, 2008 г.г.), Международной научно-технической конференции «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций, (Рязань 2008 г.), обсуждались на научно-технических семинарах кафедры ВСиС МИЭМ.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 10 опубликованных печатных работах, в том числе в двух рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка литературы из 117 наименований. Объем диссертации 133 страницы.
