Технология создания автоматизированной системы, реализующей принципы виртуализации рабочих мест и изоморфного масштабирования комплекса типа 83т50А (шифр ОКР «Пост»)

1. Краткое описание результатов.

Представляемая технология разработки автоматизированных систем (далее - ТРАС), позволяет создавать программные комплексы на основе «типовых» компонентов, которые свободно переносятся в другие комплексы.

Технология, основывается на архитектуре, построенной на независимых программных сущностях - процессах, которые представляют собой эволюционное развитие модулей и развивает компонентную модель, которая по сравнению с другими обладает следующими преимуществами:

• более высокой степенью функциональной гибкости и масштабируемости;
• сокращением сроков и стоимости разработки за счет использования готовых программных модулей;
• повышением качества конечного продукта за счет использования международных стандартов;
• повышением надежности и стабильности работы разрабатываемых программных комплексов.

В состав разрабатываемой технологии создания автоматизированных систем входят:

• методы применения ТРАС при проектировании автоматизированных систем (АС) и разработки программных средств (ПС);
• специальная платформа программного комплекса (СППК);
• система автоматизированного конструирования (САК).

2. Основные функциональные свойства главных компонентов ТРАС.

Основным базовым компонентом является СППК, который определяет главные программные решения, положенные в основу ТРАС. На базе СППК можно построить программные комплексы перспективных КСА без модификации кода самой платформы.

Другим базовым компонентом является система автоматизированного конструирования АС, включающая в себя конструкторы, отладчики и прочие утилиты. САК предназначена для автоматизации функции сборки информационной системы из готовых компонентов и проведение тестирования работоспособности этих компонентов как в режиме одиночного опроса, так и в комплексе с другими, взаимодействующими компонентами.

2.1 Декомпозиция составных частей ТРАС.

В составе СППК определены следующие компоненты:

• система печати;
• транспортная система;
• система защиты информации;
• система графического интерфейса;
• система администрирования;

В состав САК входят две подсистемы:

• подсистема разработки;
• подсистема отладки.

2.2 Принципы построения автоматизированной системы на основе независимых программных компонентов, реализованных отдельными исполняемыми модулями – процессами.

Идея такой архитектуры заключается в максимальной независимости процессов, то есть в их способности загружаться и функционировать автономно. В таком случае, любой компьютер сети может стать средой выполнения процесса, а самому процессу становится безразлично место его физической загрузки.

Каждый процесс обрабатывает поступающую к нему информацию и отдает ее другим процессам. Возникает своего рода конвейер, на котором процессы выполняют свои операции, а на выходе мы получаем уже готовый результат.

Принцип независимости, (автономности) процессов позволяет решать вопрос группировки динамически, то есть во время функционирования АС, не прерывая ее работы. Более того, этот же принцип позволяет проводить реконфигурацию всей системы также без ее перезагрузки.

Общее пространство процессов разделяется на отдельные зоны. Эти зоны также как и процессы могут физически располагаться в пределах АС в произвольном порядке, но с условием не пересечения друг другом. Все процессы одной зоны замыкаются на специальный процесс - диспетчер, который выполняет только служебные функции, то есть является системным элементом АС. Процессы и диспетчера увязываются в единую структуру благодаря типовому процессу. Он определяет основу других процессов и диспетчеров системы, то есть другие процессы и диспетчера являются наследниками класса «типовой процесс». Задача типового процесса заключается, во-первых, в установке связи с диспетчерами и, во-вторых, в приеме и передаче информационных сообщений. Класс наследника использует уже готовые реализации перечисленных выше свойств типового процесса и предоставляет разработчику вызовы функций этих реализаций.

2.3 Интерфейсы взаимодействия процессов друг с другом.

Интерфейс АС, построенной на основе ТРАС, строится на базе семантических элементов, позволяющих обмениваться структурированными и расширяемыми лексемами, реализованными на языке разметки, подобном XML.

Практическая реализация интерфейса пользователя опирается на специализированные процессы, отвечающие за представление и ввод информации на экране перед пользователем. Функциональный процесс отделен от представления информации и фактически может быть отделен от «интерфейсного» процесса территориально (т.е. быть размещен на другой ПЭВМ, в другом помещении, в другом здании). Такая степень независимости процессов позволяет:

• модифицировать графический интерфейс пользователя без затрагивания функциональной части;
• модифицировать функциональную часть без изменения пользовательского интерфейса (исправлять ошибки функционала, вообще менять функционал целиком);
• использовать в качестве оконечного оборудования (пользовательского терминала) вычислительные средства невысокой производительности, что особенно важно для переносимых компьютеров и прочих устройств, стесненных в производительности в силу своих габаритов или иных причин;
• позволяет значительно экономить на апгрейде технических средств, допуская использование не требовательного к ресурсам оборудования;
• повысить надежность системы за счет размещения функциональной части в хорошо защищенных местах.

2.4 Архитектура иерархической системы сетевого взаимодействия программных компонентов системы.

Для обеспечения сетевого взаимодействия в комплексе задействованы специальные процессы – диспетчеры, совокупность которых образует единую среду функционирования комплекса, в которую погружены остальные процессы. Множество процессов, подключенных к одному диспетчеру, образуют АРМ.

По сути, диспетчеры образуют транспортную систему комплекса, которая выполняет две основные задачи:

• обеспечивает сетевое взаимодействие процессов;
• компонует АРМы комплекса.

Транспортная система строится иерархически с единственной вершиной. Каждый процесс (диспетчер) имеет над собой только одного диспетчера, предоставляющего транспортные услуги. Транспортная система в общем случае является многоуровневой и несимметричной, с неограниченным числом уровней является динамически наращиваемой как вниз от вершины (подобно файловой), так и вверх.M

2.5 Варианты системы адресации сообщений транспортной системы.

Система адресации сообщений обеспечивается интерфейсом транспортного уровня. Он реализуется специализированными процессами – диспетчерами, которые образуют иерархическую структуру передачи информационных сообщений – транспортную систему. Суть этого интерфейса в обеспечении «прозрачности» адресации сообщений и осуществление доставки этих сообщений.

Суть интерфейса транспортного уровня в обработке представленным специальным образом информационного сообщения (команды) и пересылке его в соответствии с адресом (процессу или другому диспетчеру). При этом корректировка адресной части производится путем включения в обратный адрес имени диспетчера, через который была произведена передача команды. Транспортная система не хранит таблиц маршрутизации, схема маршрута формируется и хранится в команде в течение цикла ее жизни. Таким образом удается избежать избыточности информации в системе и повысить ее безопасность.

2.6 Вариант реализации скриптовой системы, включающей в себя средства запуска, отладки и директивы скриптового языка.

ПО скриптовой подсистемы выполняет следующие функции:

• создание, редактирование и отладка скриптов;
• выполнение скриптов.

Программное обеспечение скриптовой подсистемы состоит из следующих компонентов:

• графический интерфейс разработчика скриптов;
• отладчик сриптов;
• интерпретатор скриптов.

Графический интерфейс разработчика скриптов реализует следующие функции:

• создание и удаление скриптов;
• редактирование скриптов;

Отладчик скриптов выполняет функции исполнения и отладки скриптов.

Интерпретатор скриптов реализует следующие функции:

• выполнение скриптов из файлов;
• выполнение скриптов по команде;
• выполнение скрипта, передаваемого через параметр командной строки.

Предложенная скриптовая подсистема обеспечивает выполнение пользовательских скриптов – наборов команд для автоматизированной отправки, приёма и обработки команд транспортной системы.

3 Основные технические характеристики изделия.

Применение технологии создания автоматизированной системы, реализующей принципы виртуализации рабочих мест и изоморфного масштабирования комплекса позволяет создавать автоматизированные системы, обладающие:

• высокой надежностью. Средства контроля технических средств комплекса оповещают оператора (системного администратора) о критических событиях и позволяют своевременно реагировать на нештатные ситуации. Кроме того, в состав СППК входят унифицированные автоматизированные места администратора, оператора контроля технических средств и администратора безопасности, основными функциональными обязанностями которых, является обеспечение надежного функционирования комплексов.
• устойчивостью к сбоям. Система поддержки живучести комплекса, входящая в состав СППК, обеспечивает отслеживание работающих компонент и восстановление их после сбоя.
• масштабированием. Возможно оперативное функциональные расширение комплекса без необходимости программных изменений и длительной комплексной отладки за счет использования транспортной системы, предназначенной для организации программной прослойки над сетевыми протоколами и обеспечивающей взаимодействие всех программных компонент комплекса, а так же за счет применения системы протоколов взаимодействия компонентов транспортной системы, реализующая поддержку информационных потоков программного комплекса.
• виртуализацией своих функциональных элементов (рабочих мест). Принцип независимости, (автономности) процессов позволяет решать вопрос группировки динамически, то есть во время функционирования АС, не прерывая ее работы. Более того, этот же принцип позволяет проводить реконфигурацию всей системы также без ее перезагрузки. Независимость процессов, то есть в их способности загружаться и функционировать автономно, позволяет использовать для загрузки процесса любой компьютер сети, а самому процессу становится безразлично место его физической загрузки.
• возможностью поддерживать слияния комплексов, построенных на базовой платформе. В состав СППК включена скриптовая подсистема, включающая средства поддержки метаязыка, отладчик и средства управления скриптами. Она позволяет создавать программные компоненты без редактирования и компиляции исходных текстов комплекса. Скрипты создаются и запускаются динамически без прерывания работы всего комплекса.
•  мультиплатформенностью. Комплекс не зависит от платформы реализации и может объединять в себе несколько различных платформ, функционирующих под различными операционными системами;
• независимостью от языковой реализации. Любые приложения, выполняющие требования представленной технологии в области системы протоколов, могут быть интегрированы в единый программный комплекс, независимо от языка их разработки.

4. Область применения. Потенциальные потребители.

Предлагаемая технология, без дополнительной доработки, может быть использована другими предприятиями при разработке и производстве сложных многопользовательских распределённых систем автоматизации управления, предполагающих широкое заимствование компонент, как в процессе разработки, так и в эксплуатации. При этом использование технологии другими производителями не просто возможно, а весьма желательно. Рост числа систем, использующих предлагаемую технологию, приведёт к кумулятивному росту производительности труда, степени унификации и совместимости систем. В связи с этим целесообразно разработать проекты отраслевых (межотраслевых) руководящих указаний, либо других нормативно-технологических и методических документов, позволяющих организовать широкое внедрение и системное использование предлагаемой технологии.