Лекция 8. Архитектура информационных систем. Часть 1


8.1. Общие сведения

Рассмотрим определение "архитектуры информационной системы", которое дают различные источники.

• 
  Архитектура ИС – это организационная структура системы.
  
• 
  Архитектура ИС – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.
  
• 
  Архитектура ИС – это базовая организация системы, воплощенная в ее компонентах, их отношениях между собой и с окружением, а также принципы, определяющие проектирование и развитие системы.
  
• 
  Архитектура ИС – это набор значимых решений по поводу организации системы программного обеспечения, набор структурных элементов и их интерфейсов, при помощи которых компонуется система, вместе с их поведением, определяемым во взаимодействии между этими элементами, компоновка элементов в постепенно укрупняющиеся подсистемы, а также стиль архитектуры, который направляет эту организацию – элементы и их интерфейсы, взаимодействия и компоновку.
  
• 
  Архитектура программы или компьютерной системы – это структура или структуры системы, которые включают элементы программы, видимые извне свойства этих элементов и связи между ними.
  
• 
  Архитектура ИС – это структура организации и связанное с ней поведение системы. Архитектуру можно рекурсивно разобрать на части, взаимодействующие посредством интерфейсов, связи, которые соединяют части, и условия сборки частей. Части, которые взаимодействуют через интерфейсы, включают классы, компоненты и подсистемы.
  
• 
  Архитектура программного обеспечения системы или набора систем состоит из всех важных проектных решений по поводу структур программы и взаимодействий между этими структурами, которые составляют системы. Проектные решения обеспечивают желаемый набор свойств, которые должна поддерживать система, чтобы быть успешной. Проектные решения предоставляют концептуальную основу для разработки системы, ее поддержки и обслуживания.
  
• 
  Архитектура ИС – это базовая организация системы, воплощенная в ее компонентах, их отношениях между собой и с окружением, а также принципы, определяющие проектирование и развитие системы.
  
• 
  Структура организации и связанное с ней поведение системы – это архитектура ИС.
  

---

Хотя определения несколько отличаются, можно заметить определенную степень сходства. Например, большинство определений указывают на то, что архитектура связана со структурой и поведением, а также только со значимыми решениями, может соответствовать некоторому архитектурному стилю, на нее влияют заинтересованные в ней лица и ее окружение, она воплощает решения на основе логического обоснования.

В дальнейшем под архитектурой ИС будем понимать совокупность решений относительно:

• 
  организации информационной системы;
  
• 
  выбора структурных элементов, составляющих систему, и их интерфейсов;
  
• 
  поведения этих элементов во взаимодействии с другими элементами;
  
• 
  объединения этих элементов в подсистемы;
  
• 
  архитектурного стиля, определяющего логическую и физическую организацию системы: статические и динамические элементы, их интерфейсы и способы их объединения.
  

Архитектура информационной системы охватывает не только ее структурные и поведенческие аспекты, но и правила ее использования и интеграции с другими системами, функциональность, производительность, гибкость, надежность, возможность повторного применения, полноту, экономические и технологические ограничения, а также вопрос пользовательского интерфейса.

Архитектуру ИС по выполняемым функциям можно разделить на три слоя: слой представления, слой бизнес-логики и слой доступа к данным (рис. 1).

Слой представления (пользовательский интерфейс) - все, что связано с взаимодействием приложений с пользователем: нажатие кнопок, движение мыши, вывод изображений, вывод результатов поиска и т.д.

Бизнес-логика – правила и алгоритмы реакции приложений на действия пользователя или на внутренние события, правила обработки данных.

Слой доступа к данным – правила хранения, выборки, модификации и удаления данных, связанных с решаемой прикладной задачей.


Рис. 1.

По мере развития информационных систем все большее значение приобретает их интеграция друг с другом с целью построения единого информационного пространства предприятия. Как можно видеть из вышеприведенных определений интеграция является важнейшим элементом архитектуры.

Рассмотрим

---

классификацию информационных систем по их архитектуре:

• 
  Централизованная архитектура;
  
• 
  Архитектура "файл-сервер";
  
• 
  Двухзвенная архитектура "клиент-сервер";
  
• 
  Многозвенная архитектура "клиент-сервер";
  
• 
  Архитектура распределенных систем;
  
• 
  Архитектура Веб-приложений;
  
• 
  Сервис-ориентированная архитектура.
  

Следует заметить, что, как и любая классификация, данная классификация архитектур информационных систем не является абсолютно жесткой. В архитектуре любой конкретной информационной системы часто можно найти влияния нескольких общих архитектурных решений. Далее подробно рассмотрим особенности каждой архитектуры.


8.2. Централизованная архитектура

Централизованная архитектура вычислительных систем была распространена в 70-х и 80-х годах и реализовывалась на базе мейнфреймов (например, IBM-360/370 или их отечественных аналогов серии ЕС ЭВМ), либо на базе мини-ЭВМ (например, PDP-11 или их отечественного аналога СМ-4). Характерная особенность такой архитектуры – полная "неинтеллектуальность" терминалов. Их работой управляет хост-ЭВМ (центральный компьютер).

Работа информационной системы, имеющей централизованную архитектуру, построена следующим образом:

• 
  база данных в виде набора файлов находится на жестком диске компьютера;
  
• 
  все обращения к базе данных идут через СУБД;
  
• 
  приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов;
  
• 
  основные функциональные компоненты приложения располагаются в единой среде и комбинируются внутри одной исполняемой программы.
  

Достоинства такой архитектуры:

• 
  пользователи совместно используют дорогие ресурсы ЭВМ и дорогие периферийные устройства;
  
• 
  централизация ресурсов и оборудования облегчает обслуживание и эксплуатацию вычислительной системы;
  
• 
  отсутствует необходимость администрирования рабочих мест пользователей.
  

Главным недостатком для пользователя является то, что он полностью зависит от администратора центральной ЭВМ (хост-ЭВМ). Пользователь не может настроить рабочую среду под свои потребности – все используемое программное обеспечение является коллективным. Использование такой архитектуры является оправданным, если хост-ЭВМ очень дорогая, например, супер-ЭВМ. Классическое представление централизованной архитектуры показано на рис.2.

---

Центральная ЭВМ должна иметь большую память и высокую производительность, чтобы обеспечивать комфортную работу большого числа пользователей. Все приложения, работающие в такой архитектуре, полностью находятся в основной памяти хост-ЭВМ. Терминалы являются лишь устройствами ввода-вывода и таким образом в минимальной степени поддерживают интерфейс пользователя.


Рис. 2. Классическое представление централизованной архитектуры
8.3. Архитектура "файл-сервер"

База данных хранится на сервере, клиент обращается к серверу с файловыми командами, механизм управления всеми информационными ресурсами находится на компьютере клиента – так распределены функции в ИС, имеющих архитектуру «файл-сервер».

Файл-серверные базы данных могут быть доступны многим клиентам через сеть. Сама база данных хранится на сетевом файл-сервере в единственном экземпляре. Для каждого клиента во время работы создается локальная копия данных, с которой он манипулирует. При этом возникают проблемы, связанные с воз­можным одновременным доступом нескольких пользователей к одной и той же информации. Эти проблемы решаются разработ­чиками приложений баз данных (каждый раз при обращении к данным проверяется их доступность).

Файл-серверные приложения – приложения, схожие по своей структуре с локальными приложениями и использующие сетевой ресурс для хранения программы и данных. Функции сервера - хранения данных и кода программы. Функции клиента - обработка данных и все операции, относящиеся к уровню средств управления БД.

Классическое представление информационной системы в архитектуре «файл-сервер» представлено на рис. 3.




Рис. 3. Классическое представление архитектуры "файл-сервер"

Архитектура файл-сервер обладает значительными недостат­ками. Одним из них является непроизводительная загрузка сети. При каждом запросе клиента данные в его локальной копии полностью обновляются из базы данных на сервере. Даже если запрос относится всего к одной записи, обновляются все записи базы данных. Если записей в базе данных много, то и при неболь­шом числе клиентов сеть будет загружена, что серьезно скажется на скорости выполнения запросов. В результа­те циркуляции в сети больших объемов избыточной информации резко возрастает нагрузка на сеть, что приводит к соответству­ющему снижению ее быстродействия и производительности ин­формационной системы в целом.

---

Другой недостаток связан с тем, что забота о целостности дан­ных при такой организации работы возлагается на программы клиентов, что приводит к их усложнению. Если они недостаточно тщательно продуманы, в базу данных легко занести ошибки, которые могут отразиться на всех пользователях.

Кроме того, в файл-серверной архитектуре изменения, сделан­ные в базе данных одним пользователем, не видны другим поль­зователям. Пока один пользователь редактирует какую-либо за­пись, она заблокирована для других клиентов. Возникает необхо­димость синхронизации работы отдельных пользователей, свя­занная с блокировкой записей.

И еще один недостаток – управление базой данных осущест­вляется с разных компьютеров, поэтому в значительной степени затруднена организация контроля доступа, соблюдения конфи­денциальности, что также усложняет поддержку целостности базы данных.

Организация информационных систем на основе использования выделенных файл-серверов все еще является распространенной в связи с наличием большого количества персональных компьютеров разного уровня развитости и сравнительной дешевизны связывания PC в локальные сети.

Основным достоинством данной архитектуры является простота организации. Проектировщики и разработчики информационной системы находятся в привычных и комфортных условиях IBM PC в среде MS-DOS, Windows или какого-либо облегченного варианта Windows Server. Имеются удобные и развитые средства разработки графического пользовательского интерфейса, простые в использовании средства разработки систем баз данных и/или СУБД.

Достоинства такой архитектуры:

• 
  многопользовательский режим работы с данными;
  
• 
  удобство централизованного управления доступом;
  
• 
  низкая стоимость разработки;
  
• 
  высокая скорость разработки;
  
• 
  невысокая стоимость обновления и изменения ПО.
  

Недостатки:

• 
  проблемы многопользовательской работы с данными: последовательный доступ, отсутствие гарантии целостности;
  
• 
  низкая производительность (зависит от производительности сети, сервера, клиента), в частности, непроизводительная загрузка сети;
  
• 
  плохая возможность подключения новых клиентов;
  
• 
  ненадежность системы.
  

.

---

Смотрите также файлы

• Вид работы Рефератрецензия Название дисциплины Маркетинг Тема возможности инвестирования временно свободных денежных средств. Рыбалкин Д. А. Основная часть.doc

• Лекция по теме 7. Ч Теоретико методологическая философия в системе медицинского познания.docx

• Сж таырыбы Емшекпен емізу. Емшекпен емізуді 10 принциптері. Ддс ны принциптеріне сай емхана жадайында емшекпен емізуге дайынды..pptx

• Вопросы для анализа Определите, какие возрастные и индивидуальнопсихологические особенности необходимо учитывать.doc

• Курсовая работа по дисциплине Организация работы органов и учреждений социальной защиты населения и органов Пенсионного фонда рф.docx