Особенности использования ресурсов информационных систем

Особенности использования ресурсов информационных систем

Проблема эффективности ресурсов информационных систем

Эффективное использование ресурсов необходимо на любом уровне ИС, будь то рабочее место рядового работника или глобальная система. Здесь приводится краткое введение в проблему эффективного использования информационных ресурсов в производственном или «натуральном выражении».

Одним из путей повышения эффективности использования информационных ресурсов (ИР) является интенсификация. Определение сути этого понятия применительно к технологиям обработки информации и предоставления информационно-вычислительных услуг не является тривиальным в силу специфики сферы. В качестве критериев эффективности ИР здесь рассматриваются:

· использование по времени,

· использование по мощности.

В основе любой ИС лежит совокупность приложений, отражающих ее ресурсы и представляющих непосредственный интерес для ее владельца и пользователей. Именно приложения составляют базу информационной системы, а не компьютеры, сети и программы, роль которых на самом деле вторична: если бы можно было получить желаемые услуги как-то иначе (если это можно представить!), то никто не стал бы создавать ИС. Однако иногда ИС выглядит как совокупность элементов технологического назначения, переход от которых к приложениям не всегда эффективен и очевиден. При этом технология может быть определена как процесс преобразования исходных продуктов (материалов, сырья) в требуемые с использованием определенного набора инструментов, оборудования и других ресурсов: материальных, интеллектуальных, финансовых.

Технология состоит из этапов (операций), на каждом из которых должны быть определены их результаты и предусмотрены все необходимые ресурсы. С этих позиций формирование ИТ мало чем отличается от технологических процессов в других производствах. Ясно, что отсутствие или недостаток какого-либо ресурса задерживает или вообще делает невозможным выполнение этапа или всего процесса в целом. В то же время избыточные ресурсы снижают эффективность. В связи с этим при формировании технологии достаточно часто возникают и должны решаться оптимизационные задачи.

В качестве примера можно рассмотреть задачу обоснования варианта архитектуры одной из частей ИС, при этом рассматриваются два варианта технологии. Первый – на основе технологии «файл-сервер» – предполагает наличие клиентского приложения, реализующего задачу, и файл-сервера, предназначенного для хранения и обеспечения доступа пользователей к общим файлам системы. Пусть данный вариант уже применен на предприятии, что определяет и наличие опыта у специалистов.

Недостатки данного варианта: низкая производительность из-за напряженного сетевого трафика, высокие требования к пропускной способности сети и производительности клиентских мест, трудность масштабирования ввиду сложности согласованного наращивания ресурсов, низкие защищенность системы от несанкционированного доступа и надежность.

Второй вариант – на основе технологии «клиент-сервер» – предусматривает наличие сетевой среды, в которой клиент инициирует запрос к серверу, выполняющему запрос. Клиент – приложение, которое отвечает за ввод, отображение и предварительную обработку информации. Сервер – прикладная часть, которая реализует основные функции системы: управление данными, разделение информации, администрирование и политику безопасности.

Рекомендуемые материалы

Достоинствами данного варианта являются: высокая производительность, достигаемая за счет уменьшения сетевого трафика и возможности работы с базой данных наиболее мощной машины сети (сервера), умеренные требования к пропускной способности сети и производительности клиентской части системы, возможность наращивания производительности (масштабирование) системы, высокий уровень безопасности и надежности системы.

Недостатком реализации этого варианта для данного предприятия является необходимость значительных финансовых вложений.

По-видимому, обоснование варианта архитектуры ИС будет естественным на основе многокритериальной задачи принятия решений. Известно, что оптимальное решение принадлежит области компромиссов. Для выбора оптимального варианта следует задать смысл оператора оптимизации или выбрать схему компромисса. Здесь возможны различные варианты. Для корректного решения этой задачи нужно задать и определить достаточно много условий и параметров, характеризующих реальную систему и реальное предприятие: производительность сервера, пропускную способность сети, стоимость внедрения, безопасность, надежность и т.д.

Если предприятию недоступны или крайне нежелательны ощутимые начальные финансовые затраты, необходимые для перехода на технологию «клиент-сервер» и связанные с ее внедрением, архитектура ИС на основе «файл-сервера» будет оптимальной. Если такие затраты доступны и можно не принимать во внимание, что на предприятии уже применяется архитектура на основе «файл-сервера», вариант «клиент-сервер» может оказаться предпочтительнее.

Интенсификация использования ЭВМ и других технологических средств и тем самым достижение высокой эффективности ИС могут быть обеспечены за счет увеличения доли полезного машинного времени (MB) в общем бюджете времени работы машин, поскольку представление о загрузке всех видов ресурсов по времени является естественным и позволяет в первом приближении оценить количественно эффективность их использования. При автономном использовании машин эти показатели эффективности вообще могут оказаться вполне адекватными.

Структура машинного времени

Имеется достаточно работ, в которых предлагаются различные варианты структуры MB, обусловленные особенностями использования ЭВМ. Один из вариантов приводится на рисунке 6.2.

Рис. 6.2 Структура фонда машинного времени

По отношению к структуре фонда MB можно отметить единообразное отношение. Так, календарный фонд времени Т_К согласованно определяется в соответствии с теми или иными отчетными периодами. Аналогично определяется и режимный фонд времени Т_РЖ, под которым понимается количество машино-часов или программо-часов, которое должно отработать средство, техническое или программное, в соответствии с установленным режимом его работы. При этом Т_РЖ отличается от Т_К на величину внережимного фонда времени Т_НРЖ, в которое входят нерабочие дни и межсменные перерывы. Располагаемый фонд времени Т_Р – это время, которым располагает владелец средства для его использования в процессе обработки информации. Если дефицита мощностей нет, они могут находиться в плановом простое – это фонд Т_НР , который состоит из резерва MB и времени пребывания данного средства в состоянии программно-технического обслуживания (ПТО) или ремонта и входит в состав режимного фонда Т_РЖ .

Производительный фонд времени Т_П – это время, которое вычислительное средство фактически отработало, оно отличается от Т_Р на величину внеплановых простоев Т_НП . Учет времени Т_П осуществляется по машинным журналам, оно включает продуктивный фонд времени Т_ПР и время работы на брак Т_НП , которое неизбежно имеет место, но не всегда явно учитывается.

В свою очередь, Т_ПР состоит из эффективного фонда времени Т_Э и времени работы вычислительного подразделения на себя Т_НЭ. Эта составляющая необходима и включает время на работы по развитию средств, отработке технологий, отладке программ и т.п. Без проведения этих работ не может нормально функционировать никакая ИТ. Поэтому следует этот фонд явно выделить и планировать его использование. Фондом товарного MB является время Т_Э, в течение которого вырабатываются те продукты и услуги, которые могут быть непосредственно проданы или отнесены на тот или иной счет.

Каждый из показателей Т_РЖ, Т_Р, T_ПР и Т_Э может служить для описания эффективности использования MB в виде произведения показателя более высокого уровня на соответствующий коэффициент:

Т_РЖ = Т_К * К_ВС ;   Т_Р = Т_РЖ ( К_ПТО.Р + К_Р );                              (6.1)

Т_П = Т_Р * К_АВ ;   Т_ПР = Т_П * К_БР ;   Т_Э = Т_ПР * К_С,Р                               (6.2)

Здесь обозначены коэффициенты соответственно: К_ВС – внесменных простоев; K_ПТО.Р – плановых простоев средств, находящихся в ПТО или ремонте; К_РЗ – плановых простоев резервного средства; К_АВ – внеплановых простоев по причине проведения аварийно-восстановительных работ и несовершенства организации и планирования процесса обработки информации; К_БР - непродуктивной работы по причине выпуска бракованных продуктов и оказания недоброкачественных услуг; К_С.Р.- работы на собственные нужды.

Как видно, из этих соотношений могут быть выражены все составляющие машинного времени в том или ином виде, в частности эффективный фонд времени, представляющий наиболее существенный интерес:

Т_Э = Т_К * К_ВС * (К_ПТО.Р + К_РЗ) * К_АВ * К_БР * К_С.Р                      (6.3)

или

Т_Э = Т_К * К_ИМВ,                                                                      (6.4)

где коэффициент использования машинного времени определяется, как

К_ИМВ = Т_Э / Т_К = К_ВС * (К_ПТО.Р + К_РЗ) * К_АВ * К_БР * К_С.Р           (6.5)

На основе соотношений 6.3 – 6.5 могут быть построены базовые выражения для расчета, планирования и оценки фактических составляющих фонда машинного времени для каждого вычислительного подразделения и каждого предприятия. На этой основе могут строиться также варианты стратегии снижения непроизводительных затрат машинного времени по всем его отдельным составляющим и в совокупности.

Возвращаясь к схеме машинного времени, отметим, что на рисунке не было даже попытки соблюсти пропорции составляющих, рисунок дает представление о многообразии возможных потерь машинного времени. В самом деле, товарное время Т_Э -эффективный фонд времени - может оказаться значительно меньше календарного.

Эксплуатация информационных систем

Износ и деградация систем. При плановой замене вычислительных и всех других средств необходимо постоянно учитывать и так называемый износ - утрату средствами обработки информации их потребительской стоимости.

Рис.6.3 Классификация видов износа

Различают два вида износа: физический и моральный. Под физическим износом понимают снижение или полную утрату изделием своих первоначальных качеств. При этом физический износ имеет место как при использовании, так и при отсутствии такового, т.е. при простое. Износ технических средств при их использовании является естественным и особых разъяснений не требует. Программные средства при их использовании не изнашиваются. В случае бездействия износ технических средств все равно имеет место вследствие воздействия колебаний температуры и движения воздуха, старения материалов, из которых построены технические средства, и т.п. Именно по этим причинам все средства имеют ограниченный срок хранения.

Изделие постепенно теряет свои свойства – наступает его частичный износ. Скорость и степень износа определяются интенсивностью влияния разрушающих факторов, с одной стороны, и активностью обслуживания и ремонтных мероприятий – с другой. Однако наступает такое состояние изделия, когда ремонт уже не в состоянии вернуть ему его свойства – это полный износ. В этих случаях требуется замена изделия.

На ремонтные работы затрачиваются ресурсы: рабочее время, материалы и комплектующие. При нарастании проявлений износа требуется увеличить объем работ по его устранению и затраты на обслуживание. При достижении определенного состояния изношенности дальнейшее использование изделия станет неэффективным или даже убыточным и изделие следует заменить, что тоже потребует затрат. Физический износ I рода проявляется в снижении надежности, II рода – в снижении годовых эффективных фондов времени. Проведение планового технического обслуживания может давать заметное повышение надежности и тем самым снижение числа аварийных ситуаций и объема соответствующих ремонтных работ.

Наряду с физическим имеет место и моральный износ, также I и II рода. Износ I рода проявляется тогда, когда себестоимость производства такого же изделия снижается и оно может быть приобретено дешевле, чем используемое в настоящее. Моральный износ II рода обусловлен научно-техническим прогрессом и появлением новых, более производительных и совершенных средств, имеющих лучшие пользовательские качества. Это приводит к изменениям в технике, технологии производства работ и в организации использования СИ. В последние годы во всех новых поколениях средств ОИ существенно улучшается показатель «цена/производительность». В связи с этим использование морально устаревших средств невыгодно.

Это еще раз показывает, что простои средств обработки информации всегда невыгодны: даже в хорошем техническом состоянии они не дадут их владельцу возможности выстоять в конкурентной борьбе и, более того, они будут прямо или косвенно приносить владельцу убытки.

Обобщая сказанное, можно заметить, что в сложных системах, состоящих из множества разнородных элементов, проявление износа их частей может быть различным: одни могут быть совершенно новыми и самого высокого на данный момент уровня, другие – изношенными и устаревшими, третьи – новыми, но устаревших моделей и т.д.

Организация системы – одно из ее качеств; она тоже может устаревать и становиться неэффективной. В связи с этим для характеристики степени износа сложных систем в целом более подходящим представляется понятие деградация. В качестве меры деградации можно понимать соотношение качеств и свойств рассматриваемой системы как в целом, так и по составляющим ее элементам с достигнутым на данный момент уровнем этих свойств и качеств, идеальным г пи реализованным в каких-либо известных вариантах систем, которые могут приниматься за эталон или за идеал.

Оценка степени износа или деградации системы – проблема не из простых. Для определения степени как физического, так и морального износа могут привлекаться экспертные оценки. В то же время могут использоваться и сведения о средних сроках службы, объемах выпуска новых поколений аналогичных средств, тенденциях применения тех или иных средств конкурирующими фирмами. Весьма информативными могут быть также данные о росте затрат на обслуживание: для планово-профилактических мероприятий и для устранения сбоев, отказов и аварийных ситуаций.

Интенсификация использования ресурсов. При оценке интенсивности использования ресурсов необходимо учитывать степень напряженности технологического процесса ОИ, а также организационные основы соответствующих подразделений и процессов. При этом в значительной степени может быть использован опыт, накопленный в отечественных ВЦ и АСУ.

Как в ВЦ, так и на предприятии в целом следует организовать определенный технологический процесс обработки информации и поддерживать требуемый уровень его эффективности. Необходимый для этого информационный менеджмент может строиться по аналогии с менеджментом производства продукции с заданными показателями процесса производства. Он включает: планирование, контроль (наблюдение), управление средствами производства в информационной инфраструктуре системы.

Особое значение здесь имеет управление ресурсами (менеджмент ресурсов или мощностей): в соответствии с технологическим процессом необходимо иметь в распоряжении нужные средства к определенному времени и на определенное время. Однако, для ИТ свойственна высокая степень неритмичности, что обусловлено наличием множества «разнокалиберных» задач, высоким уровнем случайности обращений к ресурсам по многим из них, случайным характером потребностей в ресурсах даже для одной и той же задачи в разных ситуациях, как правило, относительно невысоким уровнем технологической культуры в сфере ИТ многих пользователей и т.д.

При этом каждый пользователь и каждая задача должны получить возможность выдать своему заказчику ожидаемый от них результат с высокими показателями эффективности. Это весьма непростая проблема для любой, даже вполне ритмично работающей и имеющей достаточные резервы мощностей системы; для сложных многопользовательских неоднородных ИС она становится одной из центральных.

Управление ресурсами предусматривает постоянное наблюдение и анализ реакций системы. Для этого необходимо описать информацию, используемую для выявления состояния системы ОИ и прикладных систем. Это могут быть периодически вводимые в систему специальные сообщения, автоматически выдаваемые служебные сообщения, а также сообщения, вырабатываемые по запросу. Во всех вариантах распределения и использования ресурсов необходимы определение всех видов затрат и контроль производительности как по отдельным операциям ИТ, так и по системе в целом.

В простейшем случае интенсивность использования ресурсов можно оценить в виде отношения

К_ИР = Т_Э / Т_П = Т_Э / (Т_Э + Т_НПР + Т_НЭ),                                    (6.6)

откуда следует, что для повышения интенсивности ресурсов нужно сокращать долю времени, затрачиваемого на собственные нужды Т_НЭ, и снижать брак, т.е. время Т_НПР . Это вполне очевидно.

Однако при этом в явной форме не учитывается мощность ресурса – работа, которая может быть выполнена им в единицу времени. Система в совокупности может быть охарактеризована некоторой достижимой потенциальной мощностью, которую она может развить в том или ином процессе. Эту характеристику определить совсем не просто, так как она включает не только мощности входящих в нее элементов, но учитывает особенности организации взаимодействия. Тем не менее, определив тем или иным способом (на основе элементарных действий, по стандартным тестам и т.п.) мощности элементов, можно оперировать этими характеристиками при расчете мощности как частей системы – подсистем, так и системы в целом.

Конечно, оценка степени использования ресурса системы в целом или ее части в виде показателя загрузки соответствующих мощностей представляет значительный интерес своей наглядностью: приобретенный новый процессор должен работать на пределе производительности; сканер должен сканировать не только все время, но и с использованием в полной мере всех его характеристик; сеть следует загружать, базы данных использовать и т.д.

Вычислить мощность и производительность можно далеко не всегда. Поэтому могут использоваться и статистические оценки показателей на основе стандартных процедур контроля производительности в активном или пассивном эксперименте. Задав такие оценки в качестве начальных значений нормативов, можно в процессе контроля и анализа параметров реальных процессов обработки информации развивать и совершенствовать нормативную базу управления использованием ресурсов ИС.

Обслуживание систем. Обслуживание ИС требует организации контроля их состояния. Однако характер контроля в ИС имеет существенные особенности. В классической постановке контрольные мероприятия ориентированы на результат деятельности, здесь первичной является ориентация на поставленную конечную цель. В соответствии с этим при организации контроля в ИС необходимо задать следующее: механизм образования системы целей для ОИ, принципы структурирования информационных и коммуникационных систем, направления развития требований к измерениям характеристик состояния системы, способы формирования модели контроля.

При таком методическом обеспечении может осуществляться проверка ИС или системы ОИ как часть общего комплекса контрольных мероприятий и проверок на предприятии. Сложность объекта проверки требует создания подходящих инструментальных (технических и программных) средств, например специальных утилит, экспертных систем и т.д. В интересах контроля применяются различные методы получения данных: анализ документов, устные опросы, письменные отчеты, тестирование прикладных систем, специальные испытательные системы и технологии и др.

Все шире внедряется дистанционное обслуживание ЭВМ и других технических средств. Восстановление вычислительного процесса после сбоев и сохранение и восстановление баз данных во многом обеспечиваются операционными системами. Организацию обслуживания обеспечивают ведение журнала эксплуатации ЭВМ и другая эксплуатационная документация.

Как объект обслуживания ИС имеет определенные специфические эксплуатационные свойства. В ИС сложно назначить нормы эксплуатационных показателей: нормы долговечности и технологического обслуживания, распределение норм надежности по компонентам системы. Однако можно построить систему технического обслуживания в составе подсистем профилактики и восстановления; на основе теории надежности могут быть определены нормы запасных элементов из условия достаточности, а также выполнен расчет экономически оптимальных норм запасных элементов.

Менеджмент данных. В настоящее время практически на всех предприятиях имеются достаточно обширные и разветвленные структуры данных. В совокупности накопленные данные начинают представлять все большую ценность для любого предприятия. Для многих предприятий данные со временем могут стать основной их ценностью. В связи с этим на предприятии необходимо организовать и постоянно осуществлять менеджмент данных.

Задачами менеджмента данных могут быть: участие в формировании структур данных, совершенствование информационных структур, прием и занесение данных в соответствующие компоненты информационной структуры (банки данных, базы знаний и др.), устранение выявленных (возникших) ошибок в данных, обеспечение адекватной комплексной защищенности данных, предоставление копий блоков данных в соответствии с ИТ, контроль данных, представляемых для помещения в банки (данные должны быть полными, актуальными, ценными, содержательными, качественными и т.п.), создание и ведение каталога данных и иных средств сервиса, предоставляемых потребителям данных.

Информация в лекции "БЕТХОВЕН Людвиг ван" поможет Вам.

С учетом особой важности для предприятия функции менеджмента данных, как правило, за его осуществление отвечает одно лицо – администратор данных. Для обеспечения успешного выполнения этих функций должна быть создана и постоянно находиться в распоряжении менеджера (администратора) данных специальная технология работы с данными, реализующая названные выше функции менеджмента на технологическом уровне. Это должны быть средства: ведения каталога; формирования структуры (архитектуры) данных; анализа данных по различным аспектам; менеджмента копирования и выдачи; приема, занесения и корректировки; обслуживания пользователей путем локализации и защиты их данных, предоставления инструментальных средств; проектирования и создания банков данных. По целому ряду функций на рынке предлагаются средства их поддержки.

Менеджмент данных не является ни в составе ИМ, ни на фирме в целом некой обособленной локализованной функцией управления, он должен пронизывать все предприятие. В связи с этим важно создание в сфере обращения данных полной и сбалансированной правовой базы. Именно в этой сфере ощущаются значительные недостатки, пробелы и упущения.

Одной из основных проблем менеджмента данных, если вообще не ключевой, является обеспечение защищенности данных, которое вписывается в проблему обеспечения комплексной защищенности ИС. Понятие «защита данных», принятое в отечественной практике (и в литературе) как основное, является весьма емким и нуждается в детализации. Необходимо также рассматривать в контексте защищенности данных все технические и технологические мероприятия, препятствующие потере, порче, искажению данных, несанкционированному доступу к ним и их недозволенной передаче куда-либо и кому-либо. На предприятии эти мероприятия служат прежде всего целям охраны его «фирменных» секретов.

Кроме того, на каждом предприятии должна быть выработана стратегия менеджмента данных в условиях катастроф. При этом необходимо заранее оценить последствия катастроф, определить степень уязвимости данных в таких ситуациях, проанализировать возможности и пути минимизации воздействия катастроф на данные, определить приоритеты и индексы защиты для всех информационных компонентов и т.д. На этом основании нужно заранее разработать ИТ, учитывающие характер воздействия на систему рассматриваемого бедствия и предназначенные для применения во время катастроф. Должны быть при этом определены все лица, принимающие решения, круг их полномочий и компетенция, а также конкретные мероприятия по переводу системы в такой специальный режим и график их проведения. Далее должен вводиться специальный режим по преодолению воздействия катастрофы и ликвидации ее последствий с учетом оценки реальной ситуации: передача данных и других компонентов ИС на другой ВЦ, ввод в действие резервных мощностей, мобилизация работников и т.п.

Для отечественной практики затруднительно даже приблизительно оценить стойкость предприятия при катастрофах. Для ФРГ такая оценка на конец 80-х гг. приведена в литературе: в среднем по стране предприятие могло тогда «прожить» при тотальном выходе из строя ИС только 4,8 дня. Этот весьма короткий срок свидетельствует о том, что ИТ и ОИ играют на предприятиях ФРГ значительную роль. По-видимому, эта роль на предприятиях нашей страны менее значительна, поэтому их стойкость по отношению к тяжелым происшествиям с ИС должна оказаться выше.

Анализ специфики ИТ, особенностей организации ИС предприятия и их взаимодействия с функциональными подразделениями показывает необходимость создания специальной технологической среды, обеспечивающей реализацию целей и задач ИМ. Основой такой среды может быть специализированное автоматизированное рабочее место. В составе первой очереди ИС возможно ограничиться одним комплексом АРМ, реализующим основные цели и задачи ИМ в той их совокупности, которая будет признана первоочередной.