Телекоммуникационные технологии

По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:

- одноранговая архитектура;

- классическая архитектура «клиент-сервер»;

- архитектура «клиент-сервер» на основе Web-технологии.

В качестве основных средств доступа к информационным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требовалось никаких специальных действий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.

Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре и развитие инструментальных средств привели к появлению вычислительных систем с архитектурой «клиент-сервер». Особенность данного класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети. Создание данного класса систем связано с появлением персональных компьютеров, взявших на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появилась возможность создания глобальных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональные компьютеры (клиенты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компьютеры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для общего использования.

Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:

1. компонент представления, реализующий интерфейс с пользователем;

2. прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;

3. компонент доступа к информационным ресурсам, или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.

На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры «клиент-сервер»:

- модель доступа к удаленным данным;

- модель сервера управления данными;

- модель комплексного сервера;

- трехзвенная архитектура «клиент-сервер».

Модель доступа к удаленным данным (рис. 7.13), при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:

- невысокая производительность, так как вся информация обрабатывается на рабочих станциях;

- снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.

Рис. 7.13 Модель доступа к удаленным данным

При использовании модели сервера управления данными (рис. 11) кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (например, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (например, SQL в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети менеджеру ресурсов (например, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. Наиболее существенные особенности данной модели:

- уменьшение объемов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;

- унификация и широкий выбор средств создания приложений;

- отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.

Рис. 7.14 Модель сервера управления данными

Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объемов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.

Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером.

Преимущества модели комплексного сервера:

- высокая производительность;

- централизованное администрирование;

- экономия ресурсов сети.

Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объемов информации.

Архитектура «клиент-сервер», при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.

При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него может быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трехзвенной архитектуре «клиент-сервер». Первое звено - компьютер-клиент, второе - сервер приложений, третье - сервер управления данными. В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуг.

Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете.

В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web -документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-браузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бумажной Web-страница может быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:

- другую часть Web -документа;

- другой Web-документ или документ другого формата (например, документ Word или Ехсеl), размещаемый на любом компьютере сети;

- мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);

- программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;

- любой другой сервис - электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.

Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Таким образом, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.

CASE-технологии

На данный момент в технологии разработки программного обеспечения существуют два основных подхода к разработке информационных систем, отличающиеся критериями декомпозиции: функционально-модульный (структурный) и объектно-ориентированный.

Функционально-модульный подход основан на принципе алгоритмической декомпозиции с выделением функциональных элементов и установлением строгого порядка выполняемых действии. Главным недостатком функционально-модульного подхода является однонаправленность информационных потоковой недостаточная обратная связь. В случае изменения требовании к системе это приводит к полному перепроектированию, поэтому ошибки, заложенные на ранних этапах, сильно сказываются на продолжительности и стоимости разработки. Другой важной проблемой является неоднородность информационных ресурсов, используемых в большинстве информационных систем. В силу этих причин в настоящее время наибольшее распространение получил объектно-ориентированный подход.

Объектно-ориентированныйподход основан на объектной декомпозиции с описанием поведения системы в терминах в действия объектов.

Под САSЕ-технологиейпонимается комплекс программных средств, поддерживающих процессы создания и сопровождения программного обеспечения, включая анализ и формулировку требований, проектирование, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом (САSЕ-средство может обеспечивать поддержку только в заданных функциональных областях или в широком диапазоне функциональных областей) [7].

В связи с наличием двух подходов к проектированию программного обеспечения существуют САSE-технологии ориентированные на структурный подход, объектно-ориентированный подход, а также комбинированные. Однако сейчас наблюдается тенденция переориентации инструментальных средств, созданных для структурных методов разработки, на объектно-ориентированные методы, что объясняется следующими причинами:

- возможностью сборки программной системы из готовых компонентов, которые можно использовать повторно;

- возможностью накопления проектных решений в виде библиотек классов на основе механизмов наследования;

- простотой внесения изменений в проекты за счет инкапсуляции данных в объектах;

- быстрой адаптацией приложений к изменяющимся условиям за счет использования свойств наследования и полиморфизма;

- возможностью организации параллельной работы аналитиков, проектировщиков и программистов.

Идеальное объектно-ориентированное САSЕ-средство должно содержать четыре основных блока: анализ, проектирование, разработка и инфраструктура [8].

Основные требования к блоку анализа:

- возможность выбора выводимой на экран информации из всей совокупности данных, описывающих модели;

- согласованность диаграмм при хранении их в репозитарии;

- внесение комментариев в диаграммы и соответствующую документацию для фиксации проектных решений;

- возможность динамического моделирования в терминах событий;

- поддержка нескольких нотаций (хотя бы три нотации - Г.Буча, И.Джекобсона и ОМТ).

Основные требования к блоку проектирования:

- поддержка всего процесса проектирования приложения;

- возможность работы с библиотеками, средствами поиска и выбора;

- возможность разработки пользовательского интерфейса;

- поддержка стандартов ОLE, ActiveX и доступ к библиотекам HTML или Java;

- поддержка разработки распределенных или двух- и трехзвенных клиент-серверных систем (работа с CORBA, DCOM, Internet).

Основные требования к блоку реализации:

- генерация кода полностью из диаграмм;

- возможность доработки приложений в клиент-серверных САSЕ-средствах типа Power Builder;

- реинжиниринг кодов и внесение соответствующих изменений в модель системы;

- наличие средств контроля, которые позволяют выявлять не соответствие между диаграммами и генерируемыми кодами и обнаруживать ошибки как на стадии проектирования, так и на стадии реализации.

Основные требования к блоку инфраструктуры:

- наличие репозитория на основе базы данных, отвечающего за генерацию кода, реинжиниринг, отображение кода на диаграммах, а также обеспечивающего соответствие между моделями и программными кодами;

- обеспечение командной работы (многопользовательской работы и управление версиями) и реинжиниринга.

Сравнительный анализ САSЕ-систем показывает, что на сегодняшний день одним из наиболее приближенных к идеальному варианту САSЕ-средств является семейство Rational Rose фирмы Ration Software Corporation. Следует отметить, что именно здесь работают авторы унифицированного языка моделирования Г. Буч, Д. Рамбо и И. Джекобсон, под руководством которых ведется разработка нового САSЕ-средства, поддерживающегоUML.

Выделим основные критерии оценки и выбора САSЕ-средств.

1. Функциональные характеристики:

- среда функционирования: проектная среда, программное обеспечение/технические средства, технологическая среда;

- функции, ориентированные на фазы жизненного цикла: моделирование, реализация, тестирование;

- общие функции: документирование, управление конфигурацией, управление проектом;

2. Надежность;

3. Простота использования;

4. Эффективность;

5. Сопровождаемость;

6. Переносимость;

7. Общие критерии (стоимость, затраты, эффект внедрения, характеристики поставщика).