Геоинформационные технологии организации обслуживания клиентов сети

Модель  файлового сервера является наиболее простой и характеризует не столько способ образования информационной системы, сколько общий способ взаимодействия компьютеров в локальной сети. Один из компьютеров сети выделяется и определяется файловым сервером, т.е. общим хранилищем любых данных. Суть FS - модели иллюстрируется схемой, приведенной на рис.

 

 

Рисунок 1 - Модель файлового сервера.

 

В FS-модели все основные компоненты размещаются  на клиентской установке. При обращении  к данным ядро СУБД, в свою очередь, обращается с запросами на ввод-вывод  данных за сервисом к файловой системе. С помощью функций операционной системы в оперативную память клиентской установки полностью или частично на время сеанса работы копируется файл базы данных. Таким образом, сервер в данном случае выполняет чисто пассивную функцию.

Достоинством  данной модели являются ее простота, отсутствие высоких требований к производительности сервера (главное, требуемый объем дискового пространства). Следует также отметить, что программные компоненты СУБД в данном случае не распределены, т.е. никакая часть СУБД на сервере не инсталлируется и не размещается.

Недостатки  данной модели - высокий сетевой  трафик, достигающий пиковых значений особенно в момент массового вхождения  в систему пользователей, например в начале рабочего дня. Однако более существенным недостатком, с точки зрения работы с общей базой данных, является отсутствие специальных механизмов безопасности файла (файлов) базы данных со стороны СУБД. Иначе говоря, разделение данных между пользователями (параллельная работа с одним файлом данных) осуществляется только средствами файловой системы ОС для одновременной работы нескольких прикладных программ с одним файлом.

Несмотря  на очевидные недостатки, модель файлового  сервера является естественным средством расширения возможностей персональных (настольных) СУБД в направлении поддержки многопользовательского режима и, очевидно, в этом плане еще будет сохранять свое значение

Модель  удаленного доступа к данным основана на учете специфики размещения и  физического манипулирования данных во внешней памяти для реляционных  СУБД. В RDA-модели компонент доступа к данным в СУБД полностью отделен от двух других компонентов (компонента представления и прикладного компонента) и размещается на сервере системы.

Компонент доступа к данным реализуется в виде самостоятельной программной части СУБД, называемой SQL-сервером, и инсталлируется на вычислительной установке сервера системы. Функции SQL-сервера ограничиваются низкоуровневыми операциями по организации, размещению, хранению и манипулированию данными в дисковой памяти сервера. Иначе говоря, SQL-сервер играет роль машины данных. Схема RDA-модели приведена на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 - Модель удаленного доступа к данным (RDA-модель).

 

В файле (файлах) базы данных, размещаемом  на сервере системы, находится также и системный каталог базы данных, в который помещаются в том числе и сведения о зарегистрированных клиентах, их полномочиях и т.п.

На  клиентских установках инсталлируются программные части СУБД, реализующие  интерфейсные и прикладные функции. Пользователь, входя в клиентскую часть системы, регистрируется через  нее на cepвере системы и начинает обработку данных.

Прикладной  компонент системы (библиотеки запросов, процедуры обработки данных) полностью  размещается и выполняется на клиентской установке. При реализации своих функций прикладной компонент формирует необходимые SQL-инструкции, направляемые SQL-серверу. SQL-сервер, представляющий специальный программный компонент, ориентированный на интерпретацию SQL-инструкций и высокоскоростное выполнение низкоуровневых операций с данными, принимает и координирует SQL-инструкции от различных клиентов, выполняет их, проверяет и обеспечивает выполнение ограничений целостности данных и направляет клиентам результаты обработки SQL-инструкций, представляющие, как известно, наборы (таблицы) данных.[3]

Таким образом, общение клиента с сервером происходит через SQL-инструкции, а с  сервера на клиентские установки  передаются только результаты обработки, т.е. наборы данных, которые могут быть существенно меньше по объему всей базы данных. В результате резко уменьшается загрузка сети, а сервер приобретает активную центральную функцию. Кроме того, ядро СУБД в виде SQL-сервера обеспечивает также традиционные и важные функции по обеспечению ограничений целостности и безопасности данных при совместной работе нескольких пользователей.

Другим, может быть неявным, достоинством RDA-модели является унификация интерфейса взаимодействия прикладных компонентов информационных систем с общими данными. Такое взаимодействие стандартизовано в рамках языка SQL специальным протоколом ODBC (OpenDatabaseConnectivity - открытый доступ к базам данных), играющим важную роль в обеспечении интероперабельности (многопротокольность), т.е. независимости от типа СУБД на клиентских установках в распределенных системах.

Интероперабельность (многопротокольность) СУБД - способность СУБД обслуживать прикладные программы, первоначально ориентированные на разные типы СУБД. Иначе говоря, специальный компонент ядра СУБД на сервере (так называемый драйвер ODBC) способен воспринимать, обрабатывать запросы и направлять результаты их обработки на клиентские установки, функционирующие под управлением реляционных СУБД других, не "родных" типов.

Такая возможность существенно повышает гибкость в создании распределенных информационных систем на базе интеграции уже существующих в какой-либо организации локальных баз данных под управлением настольных или другого типа реляционных СУБД.

К недостаткам RDA-модели можно отнести высокие требования к клиентским вычислительным установкам, так как прикладные программы обработки данных, определяемые спецификой предметной области информационной системы, выполняются на них.

Другим  недостатком является все же существенный трафик сети, обусловленный тем, что с сервера базы данных клиентам направляются наборы (таблицы) данных, которые в определенных случаях могут занимать достаточно существенный объем.

Развитием PDA-модели стала модель сервера базы данных. Ее сердцевиной является механизм хранимых процедур. В отличие от PDA-модели, определенные для конкретной предметной области информационной системы события, правила и процедуры, описанные средствами языка SQL, хранятся вместе с данными на сервере системы и на нем же выполняются. Иначе говоря, прикладной компонент полностью размещается и выполняется на сервере системы. Схематично DBS-модель приведена на рисунке 3.

 

 

Рисунок3 -  Модель сервера базы данных (DBS-модель).

 

На  клиентских установках в DBS-модели размещается  только интерфейсный компонент (компонент представления), что существенно снижает требования к вычислительной установке клиента. Пользователь через интерфейс системы на клиентской установке направляет на сервер базы данных только лишь вызовы необходимых процедур, запросов и других функций по обработке данных. Все затратные операции по доступу и обработке данных выполняются на сервере и клиенту направляются лишь результаты обработки, а не наборы данных, как в RDA-модели. Этим обеспечивается существенное снижение трафика сети в DBS-модели по сравнению с RDA - моделью.

Следует заметить, что на сервере системы  выполняются процедуры прикладных задач одновременно всех пользователей  системы. В результате резко возрастают требования к вычислительной установке  сервера, причем как к объему дискового  пространства и оперативной памяти, так и к быстродействию. Это основной недостаток DBS-модели.

К достоинствам же DBS-модели, помимо разгрузки  сети, относится и более активная роль сервера сети, размещение, хранение и выполнение на нем механизма  событий, правил и процедур, возможность  более адекватно и эффективно "настраивать" распределенную информационную систему на все нюансы предметной области.

Также более надежно обеспечивается согласованность  состояния и изменения данных и, вследствие этого, повышается надежность хранения и обработки данных, эффективно координируется коллективная работа пользователей с общими данными.

Чтобы разнести требования к вычислительным ресурсам сервера в отношении быстродействия и памяти по разным вычислительным установкам, используется модель сервера приложений.

Суть AS-модели заключается в переносе прикладного компонента информационной системы на специализированный в  отношении повышенных ресурсов по быстродействию дополнительный сервер системы. Схема AS-модели приведена на рисунке 4.

 

 

Рисунок 4 - Модель сервера приложений (AS-модель).

 

Как и в DBS-модели, на клиентских установках располагается только интерфейсная часть системы, т.е. компонент представления. Однако вызовы функций обработки  данных направляются на сервер приложений, где эти функции совместно  выполняются для всех пользователей  системы. За выполнением низкоуровневых операций по доступу и изменению данных сервер приложений, как в RDA-модели, обращается к SQL-серверу, направляя ему вызовы SQL-процедур, и получая, соответственно, от него наборы данных.

Как известно, последовательная совокупность операций над данными (SQL-инструкций), имеющая отдельное смысловое  значение, называется транзакцией.

В этом отношении сервер приложений управляет  формированием транзакций, которые  выполняет SQL-сервер. Поэтому программный  компонент СУБД, инсталлируемый на сервере приложений, еще называют монитором обработки транзакций (TransactionProcessingMonitors - TRM), или просто монитором транзакций.

AS-модель, сохраняя сильные стороны DBS-модели, позволяет оптимально построить вычислительную схему информационной системы, однако, как и в случае RDA-модели, повышает трафик сети.

В практических случаях используются смешанные модели, когда простейшие прикладные функции и обеспечение ограничений целостности данных поддерживаются хранимыми на сервере процедурами (DBS-модель), а более сложные функции предметной области (так называемые правила бизнеса) реализуются прикладными программами на клиентских установках (RDA-модель) или на сервере приложений (AS-модель).

 

2 Геоинформационные  технологии организации обслуживания  клиентов сети

 

Конкурентоспособные провайдеры, занимающиеся созданием и обеспечением средств передачи данных, сегодня строят свою работу на создании слаженно функционирующего поточного процесса работы, который позволяет пользователю интегрировать информацию в маркетинговых и прогнозных целях, а также в целях оперативного принятия решений. Хотя провайдеры в большинстве своем имеют одну конечную цель – обеспечение пользователей данными, организация передачи данных существенно изменяется от компании к компании [4].

Исторически компании, занимающиеся передачей данных, использовали определенный набор информационных систем – некоторые своей собственной разработки, некоторые покупались, что создавало определенные проблемы в их совместной работе. Когда эти системы внедрялись, на рынке не существовало требований к совместному использованию данных. Сегодня провайдеры используют сети с оборудованием от различных производителей, а также арендуют каналы других компаний. Слияние компаний или их кооперация требует объединения, или, по крайней мере, взаимодействия сетей с различными характеристиками.

Потребность в совместном использовании информации в пределах компаний, а также в  обеспечении взаимодействия между  различными системами была признана индустрией телекоммуникаций очень давно. Первоначально основанный в 1865 году как Международное Телеграфное Объединение, Международный союз по телекоммуникациям (ITU) разработал стандарты на оборудование, которые гарантируют возможность совместной работы различных систем связи. Чтобы увеличить возможности взаимодействия, Международный союз по телекоммуникациям разработал сеть управления телекоммуникациями (TMN) метод стандартизации организации бизнес-процесса. Это иерархия систем обеспечения бизнес-процессов по способности к взаимодействию через стандартные промышленные протоколы. Для того, чтобы ГИС могла успешно работать в среде передачи данных, приложения, использующие географически распределенные данные, должны поддерживать такой же уровень взаимодействия, как и вся среда, соответствующая стандартам TMN.

Большое количество существующих ГИС-приложений в индустрии телекоммуникаций изначально разрабатывались как ведомственные  инструментальные средства, которые работали в пределах четкого определенной сферы. Эти приложения помогли автоматизировать бизнес-процессы и увеличить их эффективность. Ниже представлены способы интеграции ГИС в рамках процесса передачи данных, использовавшиеся различными телекоммуникационными компаниями.

2.1 Планирование  телекоммуникационной среды

 

При решении данной задачи необходимо провести подробный анализ расположения потенциальных  клиентов будущей сети, спроса на предлагаемые услуги компании, осуществить прогноз дальнейшего развития. Для этого требуется обработать огромный объем пространственно распределенных данных:

- размещение жилых массивов и административных зданий;

- виды и количество  транспорта, месторасположение вокзалов  и аэропортов;

- планируемые  застройки;

-группы населения;