-динамическая информация, включающая сведения о положении и состоянии управляемых объектов, а также о состоянии внешней среды, наличии деструктивных воздействий и др.;
-условно-постоянная информация, включающая различного рода характеристики объектов, нормативные данные и т.п.
При решении многих расчётных задач, в состав которых входят оптимизационные процедуры, требуется просмотр практически всего объёма динамической информации и значительного объёма условно-постоянных данных. Поэтому время выполнения таких задач, а следовательно - оперативность отработки соответствующих управленческих решений, зависит от того, как распределена информация в АСУ. Если за каждым элементом данных процедура обращается в систему с запросом на XML, то вполне очевидно, что оперативность решения задачи не будет удовлетворительной. Особенно, если система построена на радиоканалах относительно невысокого быстродействия.
С учётом специфики функционирования специализированной АСУ, по-видимому, возможен компромисс между общим подходом СОА и частным решением отдельных вопросов организации информационно-вычислительных работ (ИВР). Так, например, при существующих параметрах запоминающих устройств ЭВМ вполне возможно дублирование необходимых условно-постоянных данных и некоторых программных средств в тех узлах системы, где часто возникает потребность в их использовании. Причем оформление соответствующих элементов информации может быть осуществлено в соответствии с требованиями СОА и XML. Это также упростит выполнение требований устойчивости системы.
Обратимся теперь к рассмотрению фактора качества автоматизированного управления. Качество управления зависит от того, насколько качественно оказывается поддержка должностным лицам органов управления при отработке управленческих решений.
Для оценки качества управления посредством АСУ часто используют степень оптимальности принимаемых решений (разрабатываемых планов). В некоторых случаях такая оценка может быть построена достаточно просто. Например, в случаях, когда оптимизационная задача решается некоторым приближённым методом. В этой ситуации используемый метод может быть оценен apriori путем сравнения в эксперименте результатов, полученных используемым методом и теоретически строгим методом.
В общем же случае непосредственная оценка качества отрабатываемых в АСУ решений весьма затруднительна. И такую оценку осуществляют косвенным путём, например, по степени автоматизации рутинных и творческих функций управления.
Отметим, что автоматизация рутинных функций управления позволяет сократить затраты времени должностных лиц на выполнение этих функций, освободив тем самым дополнительное время для творческой деятельности. В конечном счёте, это способствует повышению качества отрабатываемых решений.
Автоматизация творческих функций управления способствует повышению качества решений за счёт использования математических методов оптимизации, ранее накопленного опыта квалифицированных специалистов (при использовании экспертных систем поддержки решений) и т.д.
Однако в любом случае отработка сложных решений по управлению объектами в автоматизированном режиме требует использования всей имеющейся на соответствующий момент релевантной информации как динамической, так и условно-постоянной. Поэтому вопросы рациональной организации информационно-вычислительных процессов в распределённой системе пунктов и объектов управления, функционирующих в рамках идеологии СОА, приобретают важное значение как с точки зрения устойчивости управления и оперативности отработки решений, так и с точки зрения качества принимаемых решений. Решение этих вопросов требует использования аппарата математического моделирования процессов функционирования распределённых систем обработки данных (СРОД).
Многие существующие методы моделирования СРОД, как правило, требуют слишком детального описания моделируемой системы и, соответственно, - задания значительного объёма исходных данных, которые не всегда возможно получить на практике. Однако в последние годы появились наработки, где удалось достичь разумного компромисса между строгостью учёта основных особенностей моделируемой системы и объёмом исходных данных для осуществления необходимых расчётов [5,6].
Дополнительные сложности возникают при рассмотрении требования оперативности функционирования системы управления. Здесь необходимо учитывать два основных аспектах проблемы:
-увеличение объёма передаваемых информационных сообщений в системе за счёт использования в СОА стандартизованных языковых средств (XML и средства на его основе);
-увеличение трафика в системе за счёт введения центрального элемента - реестра сервисов и процедур связывания абонентов.
Увеличение количества сообщений в системе при использовании СОА связано с тем, что введение посредника неизбежно приводит к появлению дополнительных «служебных» сообщений. И хотя длина таких сообщений невелика, однако их количество может быть значительным, особенно при больших списках оповещения.
Учёт влияния указанных факторов на оперативность функционирования АСУ неизбежно приводит к необходимости поиска новых решений при построении системы связи в АСУ.
Таким образом, реализация классической схемы организации ИВП при СОА вступает в противоречие с общими требованиями, характерными для многих специализированных АСУ. Жёсткое следование этой схеме не обеспечивает безусловное выполнение таких основополагающих требований, как устойчивость автоматизированного управления, оперативность отработки решений по управлению и др.
В этом свете возникает актуальная проблема исследования вопросов адаптации СОА к требованиям АСУ. Иными словами, необходимо исследовать, каким образом можно обеспечить выполнение основных требований АСУ и в то же время сохранить те преимущества, прежде всего в плане упрощения модернизации и развития АСУ, которыми обладает СОА.
4. Возможные пути адаптации СОА к требованиям АСУ
Обеспечение устойчивости и оперативности АСУ. Прежде всего необходимо отметить, что в системе целесообразно реализовать горячее резервирование реестра сервисов. Это связано с той ролью диспетчера, которая отведена реестру. В простейшем случае схема функционирования реестра сервисов может быть такой. Пусть в одном из узлов АСУ (узел 1) ведётся основная копия реестра. Резервная копия пусть, например, размещается в узле 2. Абоненты системы постоянно работают с основной копией. В случае же выхода из строя узла 1 функции основной копии передаются узлу 2. При этом одновременно формируется новая копия реестра сервисов, размещаемая, например, в узле 3. Подобная схема может быть распространена и на более сложные ситуации, обусловленные поражением нескольких узлов системы управления.
Отметим, что в рассмотренной схеме ведения реестра сервисов роль узла, отвечающего в каждый конкретный момент времени за основную копию реестра, гораздо шире, чем это заложено в общей схеме СОА. В самом деле, из логики функционирования АСУ вытекает, что этот узел должен отслеживать состояние объектов в системе и вносить необходимые изменения в реестр при выходе отдельных объектов из строя. Иными словами, функции реестра сервисов как системного диспетчера (администратора) в АСУ должны быть расширены. Конкретные алгоритмы такого диспетчирования (как и возможные другие схемы функционирования реестра сервисов) должны быть исследованы и рассмотрены отдельно.
Обратимся теперь к вопросам формирования и размещения в системе базы данных (БД). В состав БД АСУ входит вся информация, необходимая для отработки необходимых управленческих решений, как динамическая, так и условно-постоянная. Для обеспечения устойчивого управления необходимо дублирование БД. Организация дублирования информации в системе существенным образом связана и с оперативностью её функционирования. Здесь следует учитывать два основных процесса:
- корректировка динамической информации;
- её использование для решения задач управления.
Оперативность реализации первого из них тем выше, чем меньше копий необходимо корректировать. Оперативность второго, наоборот, тем выше, чем больше копий имеется в системе. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что при наличии необходимой копии информации в узле отсутствует потребность в её запрашивании из вне. Компромисс между этими процессами достигается путём построения сбалансированного варианта организации ИВП в системе на основе решения соответствующих задач оптимизации.
Таким образом, вопросы рациональной организации функционирования АСУ на базе СОА требуют тщательного количественного анализа и поиска наиболее рациональных вариантов построения информационного взаимодействия в системе.
Организация информационного взаимодействия в рамках сервис-ориентированной архитектуры (СОА). Принятая в СОА трёхзвенная организация информационного взаимодействия, когда любые обращения типа потребитель-поставщик реализуются через посредника (реестр сервисов), ориентирована на большие корпоративные системы, в которых невозможно предусмотреть заранее все потребности в информационном взаимодействии абонентов, как текущих, так и перспективных. Что касается рассматриваемых специализированных АСУ, то здесь большое значение имеет установление устойчивых взаимосвязей между узлами. Это означает, что нет необходимости обращаться к реестру сервисов «за каждым чихом», а однажды установленное соединение (с помощью реестра сервисов) может поддерживаться самостоятельно нужное время.
Будем различать два основных режима функционирования АСУ:
-начальная настройка (инициализация) системы на текущее состояние системы управления, функциональной системы и текущей обстановки;
-оперативный режим, т.е. режим функционирования системы в реальных условиях обстановки.
В режиме начальной настройки формируется начальное состояние БД (основная копия и резервные), реестр сервисов (основная копия и резервные) и осуществляется связывание основных процессов в соответствии с идеологией СОА. Последний момент является крайне важным в плане рационального построения ИВП в АСУ. Поскольку рассматриваемая система является специализированной АСУ, в которой процессы информационного взаимообмена в достаточной степени регламентированы, то «опробование» основных взаимосвязей в системе возможно осуществить заранее. Это позволяет установить необходимое связывание абонентов заранее, что позволяет исключить частые обращения к посреднику - реестру сервисов. Иными словами, начальное состояние системы может быть сформировано на основе реализации классической для СОА схемы взаимодействий. При этом в качестве событий могут выступать моменты инициализации процедур заполнения БД, ввода картографической информации, решения расчётных задач и т.д. При этом необходимо учитывать целесообразность связывания запросов к конкретной информации из узлов, где хранятся резервные копии этой информации собственно к таким копиям, а не к основной копии.
При функционировании системы в оперативном режиме существенным образом используется информация, полученная в режиме настройки. В самом деле, если осуществлено связывание объектов по какому-то виду взаимодействия, то очевидно, что такое связывание следует сохранять и для последующих взаимодействий.
В оперативном режиме функционирования АСУ осуществляется реализация режима управления в соответствии с предназначением АСУ. При этом имеется ряд особых моментов, обусловленных спецификой АСУ как специализированной системы. Остановимся на некоторых из них, представляющихся наиболее важными.
Прежде всего, заметим, что выход из строя отдельных узлов системы не должен существенно нарушать её функционирование. Особенно это касается реестра сервисов как главного диспетчера системы. При выходе из строя узла с основной копией реестра должны быть реализованы процедуры перевода резервной копии реестра в основную и формирования новой резервной копии.
Аналогичные процедуры должны быть реализованы и в отношении ситуаций, связанных с выходом из строя узла с основной копией БД. При этом отслеживание работоспособности узлов должно осуществляться автоматически из узла-реестра, а факт выхода из строя этого узла должен отслеживаться из узла-копии реестра. Соответствующие оповещения абонентов также должны осуществляться автоматически. Отдельный вопрос представляет реализация корректировки связывания при выходе из строя узла-провайдера. Здесь возможны, по-видимому, разные варианты. Например, такой. Узел-потребитель сервиса при обращении к узлу-провайдеру получает отказ по связи. После этого потребитель обращается к реестру сервисов за получением нового адреса провайдера и осуществляет новое связывание.
Аналогичным образом может отслеживаться факт выхода из строя узла-реестра сервисов. При отказе по связи обращения к этому узлу возможно осуществить обращение к резервной копии реестра.
Заключение
Таким образом, предварительный анализ показывает, что эффективное функционирование систем на базе СОА, включая обеспечение устойчивости и оперативности управления и высокого качества отработки решений по управлению объектами посредством АСУ, требует грамотного учёта возможностей и ограничений СОА при построении информационно-вычислительных процессов в АСУ.
При этом необходимо обеспечить компромисс между полномасштабной реализацией общих принципов СОА и частной реализацией отдельных вопросов построения и организации функционирования АСУ.