Дипломная (вкр): Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН

восстановление данных на чистом компьютере;

- проверка актуальности резервных копий.

Восстановление данных на чистом компьютере - это процесс восстановления полной копии системы на компьютере, на котором нет абсолютно никаких данных - ни операционной системы, ни приложений, ничего. Вообще можно выделить два основных подхода к восстановлению на голом компьютере:

переустановка, за которой следует восстановление, здесь базовая операционная система устанавливается таким же образом, как и на совершенно новый компьютер. Когда операционная система установлена и правильно настроена, оставшиеся диски можно подключить и отформатировать, и восстановить все копии с резервных носителей;

- диск для восстановления системы - это загрузочный носитель некоторого рода (обычно CD-ROM), который содержит минимальное системное окружение и позволяет выполнять самые основные административные задачи. Окружение восстановления содержит необходимые утилиты для разбиения на разделы и форматирования дисков, драйверы устройств, необходимые для обращения к устройству с резервными копиями, и программы, необходимые для восстановления данных с резервных носителей.

Проверка актуальности резервных копий. Все типы копий следует периодически проверять, чтобы убедиться в том, что эти копии можно прочитать и что они являются актуальными на настоящее время. Действительно, иногда копии, по той или иной причине, могут не читаться, чаще всего это обнаруживается только при потере данных, когда требуется резервная копия. Причины этого могут быть самыми разными, например: смещение головки стримера, неправильно настроенная программа резервного копирования и ошибка оператора. Но какова бы не была причина, не проводя периодических проверок, администратор не может быть уверен в том, что действительно есть резервные копии, с которых когда-нибудь позже можно будет восстановить данные.

4.3 Анализ технологий сжатия данных

Основной задачей "Резервирование данных пользователя" является задача выбора технологии сжатия данных.

Технология сжатия влияет на общую производительность подсистемы.

В данном дипломном проекте были проанализированы следующие технологии сжатия данных:

алгоритм словарного сжатия Зива-Лемпела[27];

контекстное моделирование[27];

преобразования Барроуза - Уилера[27].

Алгоритм словарного сжатия Зива-Лемпела (LZW). Данный алгоритм при сжатии (кодировании) динамически создаёт таблицу преобразования строк: определённым последовательностям символов (словам) ставятся в соответствие группы бит фиксированной длины (обычно 12-битные). Таблица инициализируется всеми 1-символьными строками (в случае 8-битных символов - это 256 записей). По мере кодирования, алгоритм просматривает текст символ за символом, и сохраняет каждую новую, уникальную 2-символьную строку в таблицу в виде пары код/символ, где код ссылается на соответствующий первый символ. После того как новая 2-символьная строка сохранена в таблице, на выход передаётся код первого символа. Когда на входе читается очередной символ, для него по таблице находится уже встречавшаяся строка максимальной длины, после чего в таблице сохраняется код этой строки со следующим символом на входе; на выход выдаётся код этой строки, а следующий символ используется в качестве начала следующей строки.

Алгоритму декодирования на входе требуется только закодированный текст, поскольку он может воссоздать соответствующую таблицу преобразования непосредственно по закодированному тексту.

На момент своего появления алгоритм LZW давал лучший коэффициент сжатия, для большинства приложений, чем любой другой хорошо известный метод того времени. Он стал первым широко используемым на компьютерах методом сжатия данных.

Алгоритм был реализован в программе compress, которая стала более или менее стандартной утилитой Unix-систем приблизительно в 1986 году. Несколько других популярных утилит-архиваторов также используют этот метод или близкие к нему.

В 1987 году алгоритм стал частью стандарта на формат изображений GIF. Он также может (опционально) использоваться в формате TIFF.

В настоящее время, алгоритм содержится в стандарте PDF.

Технология контекстного моделирования (PPM). PPM (англ. Prediction by Partial Matching - предсказание по частичному совпадению) - адаптивный статистический алгоритм сжатия данных без потерь, основанный на контекстном моделировании и предсказании. Модель PPM использует контекст - множество символов в несжатом потоке, предшествующих данному, чтобы предсказывать значение символа на основе статистических данных. Сама модель PPM лишь предсказывает значение символа, непосредственное сжатие осуществляется алгоритмами энтропийного кодирования, как например, алгоритм Хаффмана, арифметическое кодирование. Вот уже в течение полутора десятков лет представители семейства РРМ остаются наиболее мощными практическими алгоритмами с точки зрения степени сжатия. Наилучшие результаты алгоритмы РРМ показывают на текстах: отличный коэффициент сжатия при высокой скорости, чему наглядным примером являются компрессоры PPMd и PPMonstr. Кроме того, если стоит задача максимизации степени сжатия определенных данных, то скорее всего РРМ-подобный алгоритм будет наилучшим выбором в качестве основы специа­лизированного компрессора.

Если выйти за рамки частной проблемы сжатия данных, то несомненным достоинством РРМ является возможность получения хорошей статистической модели обработанной последовательности качественных данных (или сгенерировавшего ее источника). Действительно, модель, позволяющую эффективно предсказывать неизвестные символы сообщения, можно применять не только для сжатия, но и для решения задач коррекции текста в системах OCR, распознавания речи, классификации типа текста, семантического анализа текста, шифрования.

Преобразование Барроуза - Уилера (BWT). Технология сжатия данных BWT основана на преобразовании Барроуза - Уилера.

Важнейшей задачей, которая должна быть решена для получения быстрого алгоритма BWT, является задача сортировки строк. При этом следует учесть, что некоторые алгоритмы сортировки строк крайне зависимы от "удачности" входных данных, работают быстро в большинстве случаев, но крайне сильно деградируют в неудачных случаях.

Например, такова довольно удачная в общем случае комбинация "bucket sort+qsort Седжвика в каждой корзине" на входном тексте в виде длинной последовательности ABABABAB - bucket sort создаст 2 корзины для A и B, заполнив каждую почти полностью одинаковыми строками, после чего qsort на таком наборе затянется почти навсегда.

В таких случаях приходится прерывать исполнение "затянувшегося" алгоритма и переходить на другой алгоритм (radix sort), который хуже в удачных случаях, но не подвержен обвальной деградации.

Потребление памяти BWT компрессором главным образом сводится к буферу под ныне сортируемую порцию входных данных, для хорошего качества компрессии (хорошей глубины анализа) это единицы мегабайт, что превосходит потребление памяти всеми остальными звеньями компрессора.компрессор (gzip в максимальном режиме) немного хуже по качеству сжатия и примерно одинаков по скорости, но потребляет значительно меньше памяти.декомпрессор намного быстрее (линейная скорость) и не потребляет значительных объемов памяти, что отличает его от алгоритмов PPM.

4.4 Выбор технологии сжатия данных

Выбор метода - важная задача, которую должен решить разработчик программных средств сжатия данных. Выбор зависит от типа данных, которые предстоит обрабатывать, аппаратных ресурсов, требований к степени сжатия и ограничений на время работы программы.

Прежде всего, следует учитывать, что каждая из рассмотренных технологий сжатия данных допускает модификации, позволяющие существенно изменить параметры компрессора. Так, увеличение порядка модели РРМ приводит к заметному усилению сжатия ценой замедления работы и увеличения расхода памяти. К аналогичному результату приводит увеличение размера словаря LZ77-Meтодов, но при этом время разжатия остается практически неизменным. Свойства компрессоров на основе BWT варьируются в меньшей степени.

Ограничения на время работы программы возникают в зависимости от условий, в которых предстоит работать архиватору. При резервном сохранении данных положение вещей обратно, поскольку ситуация, когда требуется выполнить разжатие, довольно редка. Необходимость оперативной передачи данных по сети обусловливает одинаковые требования к временам сжатия и разжатия; если данные передаются нескольким абонентам, некоторое преимущество имеют архиваторы, обладающие более быстрым алгоритмом разжатия.

Методы семейства LZ77 обладают наибольшей скоростью декомпрессии. Превышение над скоростью сжатия при использовании метода Хаффмана для кодирования результатов работы Ь277-метода - десятикратное. Меньшая разница у методов на основе BWT - в среднем скорость разжатия в 2-4 раза выше скорости сжатия. Декодирование при использовании РРМ на 5-10% медленнее кодирования. Компрессоры на базе частичных сортирующих преобразований малого порядка характеризуются еще большим отставанием разжатия - на некоторых файлах оно в несколько раз медленнее сжатия.

Похожая картина наблюдается, если сравнивать использование памяти при декодировании. В случае применения LZ77 расходы памяти минимальны. Архиваторы на основе РРМ наиболее требовательны - им необходимо столько же памяти, сколько и при кодированииТаким образом, если можно пренебречь степенью сжатия, методы семейства LZ77 наиболее эффективны для создания дистрибутивов, а методы на основе частичных сортирующих преобразований - для резервного копирования.

Выбор метода - важная задача, которую должен решить разработчик программных средств сжатия данных. Выбор зависит от типа данных, которые предстоит обрабатывать, аппаратных ресурсов, требований к степени сжатия и ограничений на время работы программы.

Результатом анализа методов сжатия данных в пункте 4.2 можно составить сравнительную таблицу технологий - таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Сравнительная таблица технологий сжатия данных

4.5 Вывод по четвертому разделу

В данном разделе были проанализированы следующие системы резервирования данных: Amanda, Afbackup, BackupPC; Arkeia; Box Backup.

В результате анализа был сделан вывод о том, что не одна из представленных систем в полной мере не удовлетворяет требованиям, заявленным в пункте 2.1.3, следовательно, было принято о разработке собственной подсистемы резервирования данных, которая удовлетворяла бы предъявленным требованиям.

Так же в данном разделе были проанализированы: технологии резервного копирования, технологии хранения резервных копий и данных, хранение, технологии ввосстановления данных из резервных копий, способы проверки актуальности резервных копий, а так же технологии сжатия данных.

Для выполнения поставленных требований к подсистеме автоматического резервирования данных пользователей было принято решение о комбинированно использовании представленных технологий.

Обоснование выбора технологии сжатия данных приводится в пункте 4.4.

5. Программная реализация подсистемы

5.1 Описание интерфейсов подсистемы

Интерфейс пользователя подсистемы автоматического резервирования данных пользователя и их восстановление после сбоев в ИУС СН.

Для управления оконными интерфейсами можно пользоваться как манипулятором типа "мышь", так и универсальной клавиатурой.

Пользовательский интерфейс представляет собой веб-страницы, представленную на рисунке 5.1.

В интерфейс заложены стандартные элементы управления программами:

кнопка;

выпадающий список.

Элемент "Выпадающий список" может содержать несколько пунктов (строки текста или цифровые значения).

Администратору программы предлагается выбрать необходимые параметры для резервирования или восстановления из "выпадающего списка":

"выбор технических средств";

"выбор метода резервирования";

"выбор режима резервирования".

При добавлении технического средства в расписание необходимо указать, с какой периодичностью и в какое время будет выполняться резервирование путём заполнения соответствующих полей "Периодичность" и "Время". В выпадающем списке, значением которого по умолчанию является "По завершению работы действие не требуется", пользователю предлагается выбрать, какой действие будет совершено с АРМ после завершению резервирования.

Рисунок 5.1 - Пользовательский интерфейс программы

В случае, когда в качестве метода резервирование был выбран метод "Резервирование произвольных файлов", необходимо указать, какие файлы следует резервировать. Для этого при нажатии кнопки "Добавить файлы для резервирования" открывается окно с каталогом файлов.

При нажатии кнопки "Резервировать" происходит резервирование информации АРМ, находящихся в списке, по выбранному методу и режиму резервного копирования. Журнал регистрации событий и список технических средств представлены на рисунке 5.2. Окно восстановления данных представлены на рисунке 5.3.

Рисунок 5.2 - Журнал регистрации событий и список технических средств

Рисунок 5.3 - Окно восстановления данных

5.2 Алгоритмы работы подсистемы

Алгоритм полного восстановления данных включает в себя алгоритм восстановления СПО и алгоритм восстановления произвольных данных. Тоже самое верно и для алгоритма полного резервирования данных.

Алгоритм резервирования данных представлен на рисунке 5.4. Алгоритм восстановления данных представлен на рисунке 5.5.

Рисунок 5.4 - Алгоритм резервирования данных

5.3 Вывод по пятому разделу

В данном разделе были представлены примеры реализации интерфейса подсистемы резервирования данных пользователя и их восстановления после сбоев в ИУС СН, а так же алгоритмы работы программы.

6. Организационно-экономическая часть

6.1     Общие сведения

В данном разделе дипломного проекта необходимо осветить следующие вопросы:

-        создание бизнес-плана проекта, который представляет собой комплексный финансовый документ, перед которым ставятся задачи по обоснованию коммерческой эффективности того или иного проекта. Бизнес-план должен содержать: описание разрабатываемого продукта, возможные рынки сбыта, маркетинговую составляющую проекта, конкурентоспособность будущего программного обеспечения;

         рассмотрение организационного плана, который позволит проследить подробную схему разработки продукта, начиная от получения технического задания и заканчивая созданием технической документации, разделить весь спектр работ между исполнителями;

         расчет договорной цены. Основной задачей на данном этапе станет подсчет всех затрат, необходимых для создания готового продукта: заработная плата исполнителям, дополнительная заработная плата, затраты на приобретение необходимых материалов и изделий, налоги и другие затраты;

         показать целесообразность проведения разработки, обосновать необходимость будущего программного обеспечения, доказать его экономическую выгодность и эффективность.

6.2 Бизнес-план

Целью дипломного проектирование является создание подсистемы автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН, который будет входить в состав программного обеспечения комплекса программ "Эксплуатационное обслуживание" и решать вопрос резервирования данных пользователей и их восстановления после инцидентов.

Использование подсистемы автоматического резервирования данных пользователей позволит выполнять следующие функции:

-        резервирование пользовательских данных на сервере;

         установление регламента резервирования;

         сжатие и передача данных;

         восстановление данных пользователя;

         регистрация событий подсистемы.

Источником средств для основной и дополнительной заработной платы, приобретения материалов, техники и для прочих расходов являются выплаты заказчика. Однако в роли заказчика выступает государственное учреждение (Министерство обороны Российской Федерации), в свою очередь, получающее средства на договор с разработчиком и исполнителем (НИИАА В.С.Семенихина) из бюджета. Таким образом, можно сказать, что у проводимой разработки - прямое сметное бюджетное финансирование. Сметное бюджетное финансирование - это метод безвозмездного и безвозвратного отпуска денежных средств из соответствующего бюджета (в данном случае, федерального) для обеспечения деятельности государственных органов и учреждений, содержащихся за счет государства и осуществляемого на основании финансовых планов - смет расходов.

Разрабатываемая подсистема автоматического резервирования данных пользователе войдет в состав комплекса программ "Эксплуатационное обслуживание", который поставляется в виде программного обеспечения для Министерства Обороны РФ, следовательно, основными потребителями данного программного продукта будут являться различные подразделения Вооруженных Сил: штабы, управления, воинские части и подразделения. Кроме того, на данный момент решается вопрос о возможных поставках комплекса программ в другие государственные органы, а также о возможном выходе на коммерческий рынок программного обеспечения для систем автоматизированного управления.

Комплекс программ "Эксплуатационное Обслуживание" разрабатывается для работы под управлением операционной системы специального назначения "Astra Linux Special Edition", которая является сертифицированной системой. Она предназначена для применения в автоматизированных системах в защищенном исполнении, обрабатывающих информацию ограниченного распространения, включая государственную тайну до степени секретности "совершенно секретно".

6.3 Организационный план

Для проведения работ по созданию комплекса программ "Эксплуатационное обслуживание" было необходимо привлечь группу сотрудников, в которую, кроме ответственных по задаче лиц, войдут специалисты, имеющие опыт работы со средствами разработки приложений. Был сформирован специальный сектор разработки системы "Эксплуатационное обслуживание", состоящий из шести человек:

-        начальник сектора;

         ведущий инженер;

         главный инженер;

         инженер-программист первой категории;

         инженер-программист второй категории;

         инженер-программист третьей категории (дипломник).

Так как подсистема автоматического резервирования данных пользователей входит в состав комплекса программ "Эксплуатационное обслуживание", то для его разработки было принято решение выделить исполнителей из состава сектора разработки комплекса программ "Средства ведения ИЛО" в следующем составе: начальник сектора, главный инженер, инженер-программист третьей категории (дипломник).

Программное изделие является составной частью программного обеспечения информационно-управляющей системы специального назначения. Разработка ведется на персональных компьютерах соединенных в единую локальную вычислительную сеть, с заранее установленным ОСПО и ПО для разработки. Таким образом, при создании программного изделия, вытекает необходимость во взаимодействии с другими подразделениями института, а также представителями заказчика (осуществляется периодический показ результатов). Схема организационного взаимодействия исполнителей разработки изображена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Схема организационного взаимодействия исполнителей разработки

Проведение работ по созданию программного компонента "Эксплуатационное обслуживание" происходит с разбиением на этапы. Перечень основных этапов работы и их трудоемкость представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Перечень основных этапов работы и их трудоемкость

По данным таблицы 6.1 можно построить ленточный план-график разработки, который дает наглядное представление о ходе выполнения разработки, а также позволяет проследить параллельные участки разработки. Ленточный план-график представлен на Рисунке 5.2. Общая длительность разработки по графику уложилась в 93 дня, основная нагрузка при этом ложится на инженера-программиста 3 категории - дипломника.

6.4 Расчет договорной цены

Договорная цена - это цена, которая устанавливается по взаимному соглашению между производителем (НИИАА) или продавцом и заказчиком (МО РФ) или покупателем продукции в порядке, определенном органами ценообразования. Основой договорной цены является себестоимость программной продукции или смета затрат на определенные виды работ. Смета затрат разрабатывается по единой номенклатуре однородных экономических элементов. Состав затрат предприятия конкретной отрасли определяется в соответствии с "Типовыми рекомендациями по учету и калькулированию себестоимости в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, торговле, общественном питании и в других отраслях, разрабатываемыми министерствами (ведомствами) по согласованию с Минфином РФ". Основой договорной цены является себестоимость программной продукции или смета затрат на определенные виды работ. Смета затрат разрабатывается по единой номенклатуре однородных экономических элементов.

Смета затрат на разработку программного обеспечения включает в себя следующие параметры:

         материалы, покупные изделия;

         специальное оборудование;

         основная заработная плата персонала;

         дополнительная заработная плата персонала;

         командировки;

         отчисления на социальные нужды;

         контрагентские расходы;

         накладные расходы.

Рисунок 6.2 - Ленточный план-график

6.1.1     Для расчета затрат на покупку материалов и изделий необходимо составить перечень всех затраченных расходных материалов, таких как: бумага, пищащие принадлежности, компакт диски и другое. Необходимо определить цену всей приобретенной для проектирования продукции и подсчитать её суммарную стоимость. Затраты по статье "материалы, покупные изделия" представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Затраты по статье "Материалы, покупные изделия"

Транспортные расходы (ТР) рассчитываются в размере 15% от стоимости материалов по формуле (6.1)

ТР = 0,15  М, (6.1)

где М - стоимость материалов и покупных изделий.

ТР = 0,15  1600 = 240 (рублей)

Стоимость материалов с учетом транспортных расходов:

СМ = 1600 + 240 = 1840 (рублей)

Основная заработная плата - заработная плата, начисленная рабочим и служащим за фактически отработанное время и выполнение работы на предприятии. Расчет основной заработной платы выполняется на основе трудоемкости выполнения каждого этапа в человеко-днях, представленного в таблице 6.1 и величины месячного должностного оклада исполнителя (ОКЛ). Среднее количество рабочих дней в месяце (ДН_ср) будем считать равным двадцати двум. Следовательно, основная заработная плата (ОЗП) будет рассчитываться по формуле (6.2):

ОЗП = ОКЛ/ДН_ср  ЗН, (6.2)

где ЗН - занятость исполнителя (количество дней, которое исполнитель затратил на участие в проекте).

Общие затраты на основную заработную плату подсчитываются путем суммирования основных заработных плат всех исполнителей. Расчёт основной заработной платы приведён в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Расчет основной заработной платы

На статью сметы "Дополнительная заработная плата" относятся выплаты, предусмотренные законодательством о труде за не отработанное по уважительным причинам время: оплата очередных и дополнительных отпусков и т.п. (принимается в размере 20% от суммы основной заработной платы):

Дзп = 0,2  59700 = 11940 (рублей)

Таким образом, фонд оплаты труда, то есть сумма основной и дополнительной заработной платы равна

ФОТ = 59700 + 11940 = 71640 (рублей)

Затраты по статье "отчисления на социальные нужды" направляются в три внебюджетных фонда - ПФР, ФОМС и ФСС. Затраты по этой статье определяются в процентном соотношении (30%) от суммы основной и дополнительной заработной платы (ФОТ) и вычисляется по формуле (6.3)

ОнСН = 0,3  ФОТ = 0,3  71640= 18620 (рублей) (6.3)

К статье "Накладные расходы" относят расходы по управлению организацией, выполняющей данную разработку

НР = 2,5  59700 = 149250 (рублей)

Итоговая смета затрат приведена в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Итоговая смета затрат

Специальное оборудование - специальное оборудование - многократно используемые в производстве средства труда, которые обеспечивают условия для выполнения специфических (нестандартных) технологических операций. В настоящей работе, специальное оборудование не используется.

Согласно статье 166 Трудового кодекса (ТК) служебная командировка - это поездка работника по распоряжению работодателя на определенный срок для выполнения служебного поручения вне места постоянной работы. В настоящей работе, все операции производятся в месте расположения организации НИИ АА.

Контрагентские расходы определяются на основе контрактов, заключенных со сторонними соисполнителями соответствующих видов работ, однако, в данной работе, сторонние исполнители отсутствуют.

Договорная цена программного продукта равна сумме оптовой цены предприятия, налога на добавленную стоимость и норматива прибыли и рассчитывается по формуле (6.4)

ДЦ = ОЦ + НДС +Н (6.4)

Налог на добавленную стоимость (НДС) - это косвенный налог, которым государство облагает по постоянной ставке (в 18%) добавленную стоимость товара или услуги.

НДС равен стоимости за вычетом материальных затрат умноженной на ставку НДС и деленную на 100% и рассчитывается по формуле (6.5)

НДС = ((СТ - М)  СтНДС)/100% (6.5)

Поскольку в финансирование ведется НИИАА за счет федерального бюджета (прямое сметное бюджетное финансирование), налог на добавленную стоимость не взимается, т.е. в нашем случае НДС равен

НДС = (241350  0%)/100% = 0

Норматив прибыли составляет 30% от стоимости разработки. Таким образом, прибыль равна

ПР = 0.3  241350 = 72405 (рублей)

Договорная цена

ДЦ = 241350 + 0 + 72405 = 313750 (рублей)

6.5 Экономическая целесообразность

Целостность и защищённость данных от потери - вопросы, имеющие огромное значение, и если не уделить им достаточного внимания, последствия могут быть катастрофическими. Особенно это важно для организаций, отвечающих за безопасность целой страны, таких как Министерство Обороны РФ и Вооруженные Силы РФ.

В настоящее время резервирование и восстановление данных представляет собой трудоемкий процесс, который ложиться на самих владельцев информации. Малая эффективность и ненадёжность такого подхода очевидна.

Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после сбоев в ИУС СН создается в рамках модификации программного комплекса "Эксплуатационное обслуживание", с целью автоматизирования резервирования данных пользователей в системе.

Убытки, которые возможны при утери информации, могут быть несоизмеримо большими по сравнению со средствами, затраченными на разработку подсистемы. По данным Gartner, среди компаний, пострадавших от катастроф и переживших крупную необратимую потерю корпоративных данных, 43% не смогли продолжить свою деятельность.

6.6 Вывод по шестому разделу

Для проектирования подсистемы автоматического резервирования дынных пользователей и их восстановление после сбоев в ИУС СН было решено задействовать трех исполнителей, входящих в состав подразделения, работающего над созданием и сопровождением комплекса программ "Эксплуатационное обслуживание": начальника сектора, главного инженера и инженера-программиста 3 категории (дипломника). Основная нагрузка при этом ложится на инженера-программиста 3 категории, который занят над проектом в течение всех 93 дней, в то время, как общие трудозатраты составляют 110 человеко-дней. За свою работу инженер-программист 3 категории получит 48,5 тысяч рублей из всей суммы затраченной на проект в 313,7 тысяч рублей.

7. Экологичность и безопасность

7.1 Общие сведения

В данном дипломном проекте был разработана подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцедентов в ИУС СН. При работе с программой основную роль играет ПЭВМ. Поэтому целесообразно рассмотреть вопросы, связанные с обеспечением безопасности труда и сохранением работоспособности персонала именно при работе с ПЭВМ. Совокупность факторов производственной среды, оказывающая влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда называется условиями труда. Организация и улучшение условий труда на рабочем месте является одним из важных резервов производительности и эффективности труда.

7.2 Характеристика условий труда

В данной работе будет рассматриваться офисное помещение размерами 10x4 м и высотой 2.75 м. В помещении находятся два рабочих места программиста. Окна помещения выходят на север.

7.3 Анализ условий труда на рабочем месте

Условия труда программистов характеризуются возможностью воздействия на них следующих опасных и вредных производственных факторов: шума и вибрации; тепловыделений, причем вред организму могут нанести не только высокие, но и низкие температуры (обморожения); ионизирующих и неионизирующих излучений: рентгеновское, электромагнитное излучение ВЧ и СВЧ

Рисунок 7.1 - План помещения

диапазона, инфракрасного; статического электричества; недостаточной освещенности; визуальные факторы: яркость, контрастность, мерцание изображения, блики и т.д.

В соответствии с санитарными нормами все вредности в работе программиста можно разделить на три группы:

-          параметры рабочего места и рабочей зоны;

-          визуальные факторы (яркость, контрастность, мерцание, блики);

-          излучения (рентгеновское, электромагнитное излучение ВЧ и СВЧ диапазона, гамма-излучение, электростатические поля).

Под микроклиматом производственных помещений понимаются метеорологические условия внутренней среды помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения. Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма. Показателями, характеризующими микроклимат являются: температура воздуха, температура поверхностей (ограждающих конструкций, устройств, технологического оборудования), влажность воздуха, скорость движения воздуха, тепловое облучение (при наличии источников лучистого тепла).

В помещениях, в которых работает программист, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами микроклимата.

Особенностью трудовой деятельности программистов является повышенное зрительное напряжение, связанное со слежением за информацией на экране монитора. Поэтому при такой работе имеет большое значение качество освещенности рабочего места. Трудовая деятельность программистов по задачам зрительной работы относится к работам высокой точности с наименьшим размером объектом 0,3-0,5 мм. Нормированный уровень освещенности для работы с ЭВМ принят 400 лк, КЕО = 4%.

Помещения должны иметь естественное и искусственное освещение, соответствующее требованиям нормативной документации. Для работы в дневное время предусмотрено естественное освещение, боковое одностороннее. Отсутствие естественного света не допускается.

В помещениях, оборудованных ЭВМ, предусматриваются меры для ограничения слепящего воздействия светопроемов, имеющих высокую яркость (800 кд/м2 и более), и прямых солнечных лучей для обеспечения благоприятного распределения светового потока в помещении и исключения на рабочих поверхностях ярких и темных пятен, засветки экранов посторонним светом, а также для снижения теплового эффекта от инсоляции. Это достигается путем соответствующей ориентации светопроемов, правильного размещения рабочих мест и использования солнцезащитных средств.

Рабочие места, работающих с дисплеями, располагают подальше от окон и таким образом, чтобы оконные проемы находились сбоку от них. Окна в помещениях преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток. Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: светорассеивающих штор, регулируемыми жалюзи или солнцезащитной пленкой с металлическим покрытием, занавесей, внешних козырьков и др.

Площадь на одно рабочее место предусматривает: ЭВМ с ВДТ на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) - не менее 6 кв.м; ЭВМ с ВДТ на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные) - 4,5 кв. м.

На рабочем месте программиста размещены дисплей, клавиатура и системный блок. При включении дисплея на электронно-лучевой трубке создается высокое напряжение в несколько киловольт. Поэтому запрещается прикасаться к тыльной стороне дисплея, вытирать пыль с компьютера при его включенном состоянии, работать на компьютере во влажной одежде и влажными руками.

На программистов, работа которых предполагает использование различной техники и оборудования, воздействуют и шум и вибрация.

Шум - беспорядочные звуковые колебания разной физической природы, характеризующиеся случайным изменением амплитуды, частоты и т.д. Шум в помещениях, где работают программисты, создают вентиляторы систем охлаждения и трансформаторы, принтеры, множительная техника, оборудование для кондиционирования воздуха и др. Уровень шума на рабочих местах программистов не должен превышать 50дБА.

7.4 Постановка задачи

В качестве самых значимых факторов, влияющих на безопасность работы программиста, выделим вентиляцию и кондиционирование воздуха. Оба эти фактора сильно влияют на работоспособность человека в замкнутом помещении.

7.5 Разработка технических средств и организационных мероприятий

Условия труда программиста определяются факторами трудового процесса и производственной среды. Факторы производственной среды по воздействию на человека делятся на вредные и опасные.

Помещения должны оборудоваться системами отопления, конденционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

В помещении, где работают программисты, должны поддерживаться следующие климатические условия: температура воздуха - от плюс 15ºС до плюс 35ºС градусов; относительная влажность воздуха от 10 до 80% без конденсации; вибрация max - 0,25 - 55Гц.

Помещения, в которых работают программисты, должны иметь естественное и искусственное освещение. Окна должны быть ориентированы преимущественно на север и северо-восток. Искусственное освещение должно осуществляется системой общего равномерного освещения.

В случаях преимущественной работы с документами, допускается применение комбинированного освещения (дополнительно светильники местного освещения). Освещенность на поверхности стола должна быть от 300 до 500 лк. Следует ограничивать отраженную и прямую блесткость.

В качестве источников искусственного освещения должны применяться преимущественно люминесцентные лампы тип ЛБ. Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.

В помещениях следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп. В помещениях ежедневно должна производится влажная уборка. Звукоизоляция помещений должна отвечать гигиеническим требованиям и обеспечивать нормируемые параметры шума не более 50 дБА.

7.6 Расчетная часть

Для обеспечения требуемого по санитарным нормам качества воздушной среды необходима постоянная циркуляция воздуха в помещении, которая и должна обеспечиваться системой общеобменной вентиляции, т.е. такой системой, в которой воздухообмен осуществляется путем подачи или вытяжки, либо одновременной подачи и вытяжки, воздуха из всего помещения. При проектирование механической общеобменной вентиляции будем учитывать только выделение тепла в помещении, так как влаговыделение в помещение незначительно, а газо- и пылевыделение отсутсвуют. Необходимый воздухообмен, G, м³/ч обеспечивающий удаление избытков тепла, определяется по формуле (7.1)

 (7.1)

С_р- массовая удельная теплоёмкость воздуха (С = 103 Дж/кг*°С);

ρ- плотность приточного воздуха (р = 1,2 кг/м3);_уд -температура удаляемого воздуха;_пр - температура приточного воздуха (t_np = 20°С по СНиП-11-33-75). Температура удаляемого воздуха определяем по формуле (7.2)

(7.2)

где t_рз, - температура в рабочей зоне (t_pз = 22°С по ГОСТ 12.1.005-88);

а - нарастание температуры на каждый метр высоты (а = 1,5 °С/м);

Н - высота помещения (Н = 3,3 м).

Подставив значения в формулу (7.2) получим t_уд=24°С. Количество избыточного тепла определяется по формуле (7.3)

(7.3)

Поступающее в помещение тепло определяется по формуле (7.4)

(7.4)

где Q_обор - тепло от работы оборудования;_л - тепло, выделяемое людьми;

Q_осв - тепло от источников освещения;

Q_рад - тепло от солнечной радиации через окна.

Тепло от работы оборудования рассчитывается по формуле (7.5)

(7.5)

где N - суммарная мощность вычислительной техники (N = 0,45 кВт);

???? - коэффициент тепловых потерь (???? = 0,4).

Подставив значения в формулу (7.5) получим Q_обор = 180 Вт.

Тепло, выделяемое людьми на рабочем месте, рассчитывается по формуле (7.6)

(7.6)

где п - количество людей (п = 2);

q - количество тепла, выделяемое одним человеком (q = 75 Вт). Подставив значения в формулу (7.6) получим Q_л = 150 Вт.

Тепло от источников освещения рассчитывается по формуле (7.7)

(7.7)

где N-суммарная мощность источников освещения (N = 0,22 кВт);

???? - коэффициент тепловых потерь (???? = 0,55 для ламп дневного освещения).

Подставив значения в формулу (7.7) получим Q_ocв =121 Вт.

Тепло от солнечной радиации через окна рассчитывается по формуле

(7.8)

где F_ост - площадь поверхности остекления (F_ocт = 3,2 м²);

q_ост тепловыделение от солнечной радиации (q_ocт = 145 Вт/м2 для окон с двойным остеклением и с деревянными переплётами при ориентации их на юг); A_ост - коэффициент учёта характера остекления (A_ост = 0,25, так как используется зашторивание окон).

Подставив значения в формулу (7.8) получим Q_рад= 116 Вт.

Подставив вычисленные значения выделяемого тепла в формулу (7.4) получим поступающее тепло Q_пост = 567 Вт.

Тепло, удаляемое из помещения, находим по формуле (7.9)

(7.9)

Подставив значения в формулу (7.9) получим Q_yх< = 57 Вт.

Отсюда, по формуле (7.3), находим избыточное тепло Q = 510 Вт.

И, в результате, по формуле (7.1) находим необходимый воздухообмен G = 383 м3/ч.

Имея данные о необходимом расходе воздуха, приступим к проектированию системы межобменной механической вентиляции. Определим и выберем:

конфигурацию вентиляционной сети;

поперечные размеры воздуховодов на участках сети;

величину максимального сопротивления сети;

вентиляторы и электродвигатели для их привода.

Вентиляционная система для помещения, где расположено Рассматриваемое рабочее место программиста, будет состоять из следующих элементов:

-          приточной камеры, в состав которой входят вентилятор с электродвигателем и жалюзийная решётка для регулирования объёма поступающего воздуха; круглого стального воздуховода длиной 1,5 метра;

-          воздухораспределителя для подачи воздуха.

Схема вентиляционной сети представлена на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Схема вентиляционной сети

Поперечные размеры воздуховода определим исходя из формулы (7.10)

(7.10)

где G - необходимый расход воздуха (G=383 м³ /ч);

V - допустимая скорость движения воздуха в воздуховоде (V=3 м/с).

Подставив значения в формулу (7.10) получим f=0,44 м². Исходя из поперечного размера круглого воздуховода, определим его диаметр, который получается равным 0,2 м и соответсвует значениям СНиП.

Для расчета сопротивления в вентиляционной системе воспользуемся формулой (7.11)

(7.11)

где R - удельные потери давления на трение и воздуховоде, Па/м,

l - длина воздуховода (l = 1,5 м);

 - сумма коэффициентов местных потерь;- скорость воздуха в воздуховоде (V = 3 м/с);

 - удельная плотность воздуха ( кг/м²),

Так как d = 0,2 м и V = 3 м/с, то по справочной таблице, приведённой в книге В.П. Титова "Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий", удельные потери давления на трение R = 0,8 Па/м.

Местные потери возни кают в железной решетке (), воздухораспределителе () и калорифере (). Отсюда сумма коэффициентов местных потерь .

Подставив полученные значения В формулу (7.11), получаем Р=27Па.

Требуемое давление, создаваемое вентилятором, с учётом запаса на непредвиденное сопротивление н сети в размере 10%, определяется по формуле (7.12)

(7.12)

А требуемая производительность, с учётом возможных дополнительных потерь или подсоса воздуха в воздуховодах, определяется по формуле (7.13)

(7.13)

И отсюда Р_тр= 30 Па и G_тр= 421 м³/ч.

Основываясь на вышеприведённых расчётах, в качестве вентилятора межобменной вентиляционной системы на рабочем месте для программиста выберем осевой канальный вентилятор низкого давления ВОК-2.0. Данный вентилятор имеет следующие характеристики:

производительность 450 м3/ч;

мощность электродвигателя 10 Вт;

частота вращения 1500 об/мин;

уровень шума 55 дБ;

питание 220 В 50 ГЦ;

масса 2,5 кг.

Корпус вентилятора изготовлен из черной стали с порошковым покрытием. С обеих сторон корпуса имеются фланцы стандартных размеров для крепления к воздуховодам. Рабочее колесо вентилятора изготавливается из алюминия. Вентилятор оборудован двигателем с управляемой скоростью вращения, класс защиты IP 42. Термоконтакты внутри двигателя предохраняют от перегрева.

Для расчёта системы кондиционирования Сначала определим теплопритоки от окна, стен, пола и потолка. Коэффициент q выберем равным 35, так как комната расположена на северной стороне

 (7.14)

Теплопритоки от одного человека в спокойном состоянии составят 0,1 кВт.

 (7.15)

Далее, найдем теплопритоки от бытовой техники. Это компьютеры, тепловыделения от которых составляют 0,3 кВт от каждого.

 (7.16)

Теперь мы можем определить расчетную мощность кондиционера:

 (7.17)

Рекомендуемый диапазон мощности  (от -5% до +15% расчетной мощности Q):

 (7.18)

Нам осталось выбрать модель подходящей мощности. Большинство производителей выпускает сплит-системы с мощностями, близкими к стандартному ряду: 2,0 кВт; 2,6 кВт; 3,5 кВт; 5,3 кВт; 7,0 кВт. Из этого ряда мы выбираем модель мощностью 5,3 кВт - Electrolux EACS - 18 HС/N3.

Характеристики выбранного кондиционера представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Характеристики кондиционера Electrolux EACS - 18 HС/N3

Место расположения кондиционера, представлено на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 - Расположение кондиционера

7.7 Вывод по седьмому разделу

В данной работе были рассмотрены различные параметры, влияющие на безопасность работы с ЭВМ на рабочем месте программиста.

Были произведены расчеты общеобменной механической вентиляции и выбран оптимальный вариант и место установки кондиционера.

Заключение

Темой дипломного проекта является "Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН".

В дипломном проекте разработаны и описаны:

-    структурная схема "Подсистемы автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН";

-       общая схема функционирования работы ПК "Создание и контроль версий ПО";

-       алгоритм функционирования "Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН";

-       алгоритм резервирования;

-       алгоритм восстановления;

-       алгоритм работы программы - агента;

-       интерфейс пользователя.

Проведены анализы технологии резервного копирования, технологии хранения резервных копий и данных, хранение, технологии ввосстановления данных из резервных копий, способы проверки актуальности резервных копий, а так же технологии сжатия данных.

Описаны архитектура, общая схема функционирования и принцип работы "Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН".

Были определены основные функции и разработаны алгоритмы функционирования подсистем ПК "Создание и контроль версий ПО также дано описание интерфейса пользователя.

"Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН" позволяет создавать и хранить резервные копии данных с целью восстановления данных после возможных сбоев и отказов в работе программно-аппаратных средств ИС СН.

"Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН" осуществляет:

-    создание резервных копий данных;

-       хранение резервных копий данных на сервере в хранилище;

-       создание контрольных точек восстановления;

-       регистрация, учет и просмотр событий в журнале программы;

-       восстановление данных после сбоев в ИУС СН.

"Подсистему автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН" можно развивать и дорабатывать в дальнейшем, добавляя новые функции, например: обеспечение резервного копирования определенных форматов файлов, возможность инкрементального резервного копирования, использование фильтров или списков исключения. Усовершенствовать пользовательский интерфейс для удобства использования администратором.

Перечень используемых сокращений

АРМ - автоматизированное рабочее место

АРМ ДЛ - автоматизированное рабочее место должностного лица

БД - база данных

ГОПУ - главный объект подсистемы управления

ДЛ - должностное лицо

ИБ - информационная база

ИЛО - информационно-лингвистическое обеспечение

ИС СН - информационная система специального назначения

КАС - комплект аппаратуры сопряжения со средствами связи

КП - комплекс программ

КП СВ ИЛО - комплекс программ "Средства ведения информационно-лингвистического обеспечения"

ЛВС - локальная вычислительная сесть

НИИ - научно-исследовательский институт

ОИ - объект - исполнитель

ОПО - общее программное обеспечение

ОС - операционная система

ОСПО - общесистемное программное обеспечение

ОУ - объект управления

ПК - программный комплекс

ПК ГОД - программный компонент гипертекстовой обработки данных

ПО - программное обеспечение

ПОУ - промежуточный объект управления

РФ - Российская Федерация

СЗИ - система защиты информации

СПД - средства передачи данных

СПО - специальное программное обеспечение

СУ - система управления

СУБД - система управления базами данных

УК ПАС - унифицированный комплект программно-аппаратных средств

УСК - унифицированный сервер инфокоммуникаций в защищенном исполнении

УСОХД - унифицированный сервер обработки и хранения данных

ЦОД - центр обработки данных

ЭЦП - электронная цифровая подпись

IP - Internet Protocol(англ. HyperText Transfer Protocol) - протокол передачи гипертекста (англ.) - дисковый массив независимых дисков

SAN (англ. Storage Area Network) - сеть хранения данных(англ. Structured Query Language) - язык структурированных запросов

Список используемой литературы

1.      Russell D., DiCenzo C, Аналитика корпоративных систем резервирования\восстановления данных. Уникальный код поиска Gartner RAS Core Research Note G00142739.

.        Техническое задание на ИС СН

.        Документация по ОС Astra Linux : astra-linux.com, http://rus-linux.net

.        Документация по СУБД PostgreSQL: http://postgresql.ru.net/

.        Техническая документация на КП "Эксплуатационное обслуживание".

.        Visual C# 2008: базовый курс. : Пер. с англ. - М.: ООО "И.Д. Вильямс"

.        Microsoft ASP.NET 2.0 с примерами на C# 2005 для профессионалов. : Пер. с англ. - М. : ООО "И.Д. Вильямс", 2008. - 1408 с.

.        Qt 4 на примерах. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 608 с.: ил. + Дистрибутив (на CD-ROM).

.        Методические материалы по повышению надёжности хранения данных на компьютере под управлением ОС Линукс. http://www.linux-backup.net/

.        Описание на официальном сайте http://www.amanda.org

.        Протокол пользовательских дейтограмм. Документация http://tools.ietf.org/html/rfc768

.        Протокол управления передачей. Документация http://tools.ietf.org/html/rfc793

.        Пакет программ, которые позволяют обращаться к сетевым дискам и принтерам на различных операционных системах по протоколу SMB/CIFS Описание на официальном сайте http://www.samba.org/

.        Демон-планировщик задач в UNIX-подобных операционных системах. Руководство http://citforum.ru/operating_systems/manpages/CRON.1.shtml

.        Описание на официальном сайте http://sourceforge.net/projects/afbackup

.        Oracle Database или Oracle RDBMS - объектно-реляционная система управления базами данных компании Oracle. Официальный сайт http://www.oracle.com/ru/index.html

.        Свободная реляционная система управления базами данных. Описание на официальном сайте http://www.mysql.com/

.        Казаков В.Г., Федосин С.А. Выбор оптимального пути восстановления в системах резервного копирования - СПб.: Питер, 2008. - 49 с.

.        Описание на официальном сайте http://backuppc.sourceforge.net

.        Групповой тест: программы для создания резервных копий. Журнал Computer Bild. №16.- 2008г

.        Документация по nginix: http://nginix.org/ru/docs/

.        Описание RAID-массивов http://itc.ua/articles/novye_urovni_raid_cifry_bukvy_i_to_chto_za_nimi_28408/

.        Описание на официальном сайте http://www.fluffy.co.uk/boxbackup

.        Василий Бабернов. Системы резервного копирования. Бином, 2009 г.

.        Сетевые архитектуры http://en.wikipedia.org/wiki/Network_architecture

.        Алгоритмы сжатия и компрессии http://en.wikipedia.org/wiki/Network_architecture

.        Алгоритмы и методы сжатия данных http://www.compression-pointers.ru/compress_116.html

.        В.С. Розанов, А.В. Рязанов. Учебное пособие "Безопасность жизнедеятельности". МИРЭА. 1998г.

.        Система нормативных документов в строительстве, строительные нормы и правила Российской Федерации, естественное и искусственное освещение, СНиП 23-05-95, Министерство строительства Российской Федерации.

.        ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно - гигиенические требования. М.: Изд-во стандартов, 1990

.        Э.Б. Самгин Освещение рабочих мест, текст лекций (методические указания), Москва, Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, 1999 год.