Введение к работе
Актуальность работы. Широкое внедрение локальных
вычислительных сетей (ЛВС), распределенных баз данных и систем передачи информации, в значительной степени вызвано потребностями в новых технологиях обработки данных, повышением требований к оперативности и устойчивости управления организационными системами, а также качественными изменениями в структуре современных автоматизированных информационных систем (АИС), внедрением персональных ЭВМ, «интеллектуальных» терминалов, с резким снижением затрат на функционирование распределенных систем.
Интенсивное развитие процесса информатизации
управленческой деятельности в различных сферах деятельности приводит к осознанию роли и возможностей средств автоматизации в процессе управления, переосмысления взглядов на проблему создания, внедрения и эксплуатации АИС . Это требует разработки высокоэффективной технологии проектирования, позволяющей создавать надежные системы различной сложности и назначения в сжатые сроки при минимальных затратах труда.
Задачи организации информационно-вычислительного процесса
(ИВП) и повышения его устойчивости в системе вычислительных
средств ЛВС и задачи структурного построения специального
математического и программного обеспечения (СМПО) решаются в основном независимо и изучены с различной степенью глубины. Работы, проведенные в этом направлении к настоящему времени обладают рядом существенных недостатков.
1. Не разработан комплексный подход к проектированию
программного и информационного обеспечения (ПО и ИО) задач
автоматизации, одновременно учитывающий их внутренние свойства и
надежностные характеристики ЛВС, что приводит к не полному
использованию эмерджентных свойств систем с распределенной
обработкой информации.
-
Недостаточно формализованы способы и методы обеспечения гибкости систем с распределенной обработкой информации, работающие в режиме решения одной задачи.
-
Существующие постановки указанных задач предполагают их решение в процессе синтеза ЛВС. Исходя из этого, к разрабатываемым методам и алгоритмам их решения не предъявляется достаточно жестких
требований по времени решения. Вместе с тем, такие задачи возникают в процессе эксплуатации и применения средств автоматизации управления, а их реализация связана с решением дискретных, зачастую нелинейных задач большой размерности в короткие сроки. Это, в свою очередь, порождает проблему дискретности, многомерности и большой размерности задач проектирования оптимальных распределенных систем обработки данных и разработки эффективных методов их решения.
Научной задачей, решаемой в диссертации, является разработка формализованных моделей и методов структурного резервирования программного и информационного обеспечения АИС , функционирующих на базе ЛВС.
Объектом исследования в диссертации являются процессы функционирования АИС, а предметом исследования явились теоретические, методические и практические вопросы структурного резервирования программного и информационного обеспечения АИС.
Целью диссертационной работы является повышение надежностных и временных характеристик функционирования ПО и ИО АИС, построенных на базе ЛВС.
Методы исследования основаны на использовании аппарата теории исследования операций, теории матриц, теории графов, а также на проведении практических и экспериментальных расчетов на ЭВМ.
Основными научными результатами, выносимыми на защиту являются:
1. Модели повышения гибкости ПО и ИО АИС , включающие
модели повышения безопасности логической структуры распределенной
системы обработки данных в условиях действия дестабилизирующих
факторов за счет использования структурно-технологического резерва.
-
Модели виртуально- восстановительного резервирования данных, основанные на организации распределения входной информации в системе вычислительных средств АИС , функционирующих на базе ЛВС, позволяющие повысить оперативность обработки данных и их сохранность с учетом изменения качества входной информации.
-
Методы и алгоритмы решения задач структурного резервирования данных, основанные на идеях методов «ветвей и границ» и «вектора спада», и обеспечивающие решение задач проектирования оптимального структурного резерва ПО и ИО АИС в условиях ограниченного времени.
Научная новизна.
В результате проведенных исследований, анализа и обобщения опыта проектирования и эксплуатации автоматизированных информационных систем различного класса и назначения разработан комплекс моделей и методов структурного резервирования данных для ЛВС. В отличие от известных методов повышения устойчивости информационно-вычислительного процесса впервые разработан и выделен специальный класс моделей оптимизации - модели повышения безопасности структур ПО и ИО в условиях действия дестабилизирующих факторов и изменения качества входной информации, учитывающие возможность параллельной обработки данных в ЛВС. В рамках методов структурного резервирования разработаны модели, основанные на применении структурно-технологического и виртуально-восстановительного резервирования данных. Практическая ценность.
Разработанные в диссертации модели и методы структурного резервирования ПО и ИО АИС позволяют определить рациональную структуру СМПО, повысить эффективность и качество АИС , функционирующих на базе ЛВС, за счет оптимизации их проектных и эксплуатационных характеристик (в частности, вероятностно-временных).
Разработанные методы, алгоритмы и программные средства могут быть также использованы при создании модульных распределенных АИС , функционирующих на базе ЛВС, в научно-исследовательских институтах, проектных организациях и вычислительных центрах, разрабатывающих, внедряющих и эксплуатирующих системы обработки данных и методы их автоматизированного проектирования; а также в информационно- управляющих центрах комиссий и комитетов по чрезвычайным ситуациям.
Внедрение и апробация результатов. Полученные результаты диссертационного исследования использованы для обеспечения сохранности программного и информационного обеспечения в войсковой части и в учебном процессе Военного университета.
Основные теоретические положения и выводы диссертации получили
свое отражение в публикациях автора общим объемом 2.8 п.л., а также
представлены диссертантом в научных сообщениях на заседаниях кафедры
Информатики и управления Военного университета, кафедры
информационных систем управления и вычислительной техники Академии
труда и социальных отношений, кафедры Информационно-вычислительных систем Российского государственного гуманитарного университета
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы.
