Лекция №1 Информационные системы

Термин «информационная система» соответствует системе, используемой для получения нужной в данный конкретный момент времени информации. В настоящее время информационные системы (ИС) функционируют на ЭВМ (компьютерах).

Информационные системы можно разделить на:

1. одиночные;

2. групповые;

3. корпоративные.

Одиночные системы реализуются на персональных компьютерах (ПК), содержат БД и несколько простых приложений, рассчитаны на работу одного пользователя, создаются с помощью “настольных” СУБД (Foxpro, Paradox, Access, Dbase, Clarion, Clipper).

Групповые системы ориентированы на коллективное использование информации, строятся как локальная вычислительная сеть ПК или централизованная вычислительная система (в основе большая ЭВМ и множество терминалов (ПК), обращающихся к этой ЭВМ). Совместное использование информации из БД организуется с помощью блокировок записей и таблиц (файлов). Для разработки ИП используются многопользовательские “настольные” СУБД и серверы БД для рабочих групп, а также инструментальные средства разработки.

Корпоративные системы поддерживают территориально разнесенные узлы сети, используют архитектуру клиент-сервер со специализацией серверов, а также независимые многоплатформенные инструментальные средства (PowerBuilder, Visual Basic, Visual C и др.), интерфейсы, драйверы и шлюзы для связи с разными СУБД.

Основные типы ИС:

1. Обработка транзакций (OLTP):

А) оперативная обработка транзакций;

Б) пакетная обработка транзакций (на больших ЭВМ).

2. Системы поддержки принятия решений (DSS) – технология OLAP:

А) Оперативная аналитическая обработка;

Б) Экспертные системы.

3. Информационно-справочные системы:

А) системы электронной документации;

Б) географические информационные системы;

В) гипертекстовые системы.

4. Офисные информационные системы:

А) документальные системы;

Б) автоматизация делопроизводства;

В) управление документооборотом.

В нашем курсе рассматриваются первые 2 типа ИС (обработка транзакций и оперативная аналитическая обработка), где фундаментом ИС является БД.

Информационное приложение (ИП) - прикладная программная подсистема, ориентированная на сбор, хранение, поиск и обработку текстовой и/или структурированной информации, работающая с пользователем в диалоговом режиме.

В ИП входят следующие программные компоненты:

1. Средства представления диалогового ввода/вывода – PS (текстовый терминал или ПК в режиме эмуляции);

2. Логика представления диалогового ввода/вывода – PL (взаимодействие пользователя с ЭВМ: выбор пункта меню, нажатие кнопки, выбор элемента из списка и т.д.);

3. прикладная логика обработки данных – BL (набор правил для принятия решений, вычислений и операций приложения);

4. логика управления данными – DL (операции с БД: SELECT, UPDATE, INSERT, DELETE, реализующие прикладную логику обработки данных);

5. операции с БД – DS ( определение данных, манипулирование данными, фиксация или откат транзакций, компиляция SQL-операторов и др.);

6. функции ОС – FS (дисковые операции чтения и записи данных для СУБД, обеспечение взаимодействия узлов сети и др.).

Значительная часть возможностей приложения закладывается в системном программном обеспечении, в библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки. Однако обязательна часть ИП, специфичная для конкретной предметной области.

Кроме программной составляющей в ИП есть информационная составляющая, задающая:

1. структуру данных;

2. атрибутику и типизацию данных;

3. ограничения целостности БД.

Информационная составляющая тесно связана с логикой управления данными, поэтому CASE-средства для приложений отдают приоритет информационной модели.

Существует 7 вариантов построения ИП:

1. многотерминальные централизованные вычислительные системы;

2. файл-серверные приложения;

3. системы с архитектурой клиент-сервер;

4. системы с распределенными вычислениями;

5. офисные системы;

6. системы на основе Internet/Intranet-технологий;

7. средства автоматизации проектирования приложений.

I Многотерминальные централизованные системы

В централизованной системе терминал реализует функции PS, а остальные функции (PL, BL, DL, DS, FS) – центр (большая ЭВМ). ИП разрабатываются с помощью традиционных систем программирования представлены 3GL (C, Pascal, Basic и др.). Для создания полноценных ИП необходимо расширение за счет библиотек диалога и доступа к БД, а также встроенного языка SQL.

В этих системах имеются две большие проблемы:

1. трудно обеспечить графический интерфейс;

2. каждый дополнительный пользователь и ИП вносят существенную нагрузку на сервер (теряется масштабируемость).

II Файл-серверные приложения

Объектами разработки в файл-серверном приложении являются компоненты PL, BL и DL. Каждый новый клиент добавляет вычислительную мощность к сети. Для разработки ИП используется инструментальное окружение «настольных» СУБД (FoxPro, Access, Paradox и др.). Эти средства предоставляют 3 уровня доступа:

1. к языку 3GL добавляются некоторые возможности языков 4GL;

2. создание и ведение структуры БД и индексов, а также интерактивная генерация ИП и его компонентов;

3) использование диалоговой среды и генераторов конечными пользователями для создания, ведения и просмотра БД, а также формирования несложных запросов и отчетов.

Однако “файл-сервер” имеет 3 недостатка:

1. некоторые запросы к БД могут перекачивать всю БД, что создает значительный сетевой трафик и время реакции;

2. проблема “толстого клиента” (Windows-интерфейс, СУБД и само ИП) - возможна перегрузка ПК;

3) “настольные” СУБД не поддерживают транзакции (не отвечают требованиям сохранности данных).

III Приложения клиент-сервер

Особенности “клиент-сервера”:

1. использование выделенных серверов БД, понимающих SQL-операторы;

2. выполнение поиска, сортировки и агрегирования информации серверами без перекачки данных на рабочие станции;

3. сервер БД содержит словарь-справочник данных, в котором записаны структура БД, ограничения целостности данных, форматы и серверные продукты обработки данных.

Для эффективной реализации двухзвенной модели «клиент-сервер» ИП располагается на клиенте, а СУБД - на сервере. Т.е. компоненты PS, PL (диалога) и BL, DL (логики) располагают на клиенте, а компоненты управления данными DS и FS - на сервере. Сложные ИП могут перегрузить клиента и сеть, поэтому компонент BL можно переместить на сервер, оформив эту логику в виде хранимых процедур. Хранимые процедуры улучшают целостность приложений и БД, а также безопасность доступа к данным.

Среды разработки ИП для серверов БД – это системы программирования 4GL или инструментальные средства быстрой разработки ИП - RAD.

Двухзвенные схемы «клиент-сервер» имеют следующие проблемы:

1. необходимость администрирования приложений для большого числа клиентов;

2. чрезмерное использование хранимых процедур снижает масштабируемость сервера и не способствует переносимости ИП;

3. возрастает время реакции для диалоговых пользователей во время работы пакетных заданий;

4. обеспечение целостности распределенной транзакции в неоднородной распределенной БД.

IV Распределенные вычисления

Распределенные вычисления выполняются с помощью трехзвенной архитектуры «клиент-сервер», где явно выделяется сервер приложений, на котором выполняются процедуры, запросы и задания клиента.

Клиент выделен для выполнения компонент PS и PL и имеет программный интерфейс для вызова ИП на сервере приложений. Сервер приложений выполняет BL и с которого DL вызывает операции с БД - DS. Сервер БД выделен для DS и FS.

Достоинства трехзвенной архитектуры:

1. централизация логики приложения упрощает администрирование и сопровождение, а также обеспечивает доступ к ресурсам по именам;

2. четко разделяются платформы и инструменты для реализации интерфейса и прикладной логики, что позволяет с наибольшей отдачей реализовать их специалистам узкого профиля;

3. изменения прикладной логики не затрагивают интерфейса, и наоборот;

4. границы между PL, BL и DL размыты, поэтому прикладная логика может появиться во всех трех звеньях;

5. сервер приложений с помощью монитора транзакций обеспечивает интерфейс с клиентами и другими серверами, может управлять транзакциями и гарантировать целостность распределенной БД путем двухфазной фиксации в неоднородной среде;

6. средства удаленного вызова процедур обеспечивают вызов из любого узла сети прикладной процедуры, расположенной на другом узле, передачу параметров, удаленную обработку и возврат результатов;

7. сервер приложений управляет асинхронными очередями сообщений, которые обеспечивают надежное завершение транзакций.

К средствам поддержки распределенных приложений относятся:

1. интерфейсы доступа к БД ODBC и IDAPI;

2. шлюзы для СУБД;

3. протоколы и команды мониторов обработки транзакций;

4. почтовые интерфейсы MAPI, VIM, MHS, X.400 и EDI;

5. средства обмена сообщениями MOM;

6. протоколы связывания и включения объектов OLE и динамического обмена данными DDE;

7. протоколы удаленного вызова процедур RPC и именованных конвейеров Named Pipes;

8. средства коммуникационного ввода-вывода BSD Sockets и WinSock.

Инструментальные наборы для разработки приложений клиент-сервер необходимо выбирать, исходя из следующих критериев:

1. объектно-ориентированная инфраструктура;

2. распределение приложений между клиентом и сервером;

3. поддержка мониторов транзакций;

4. CASE-репозитарий;

5) возможность переноса приложений и контроль версий.

V Офисные системы

В офисных системах для хранения информации, обрабатываемой с помощью текстовых процессоров и электронных таблиц, используется файловый или почтовый серверы. В системах управления электронными документами файл-сервер используется для хранения документов, а сервер БД служит для ведения библиотеки карточек документов. Существуют универсальные серверы БД, которые интегрируют структурированную и неструктурированную информацию.

VI Информационные системы на основе Internet/Intranet-технологии

В этой технологии клиент выполняет функции интерфейса пользователя и обеспечивает доступ к Internet. БД HTML-документов - это часть файловой системы, которая содержит текстовые файлы в формате гипертекста и связанные с ними графику и другие ресурсы.

При работе с приложениями БД адрес URL указывает не на Web-страницу, а на программу (сценарий), которая запускает запрос к БД и преобразует результаты (отчет по запросу) в формат HTML. Затем Web-сервер посылает полученную HTML-страницу Web-клиенту.

VII Средства автоматизации проектирования приложений

Для автоматизации проектирования ИП используются CASE-системы, которые поддерживают целостность системы в течение жизненного цикла, обеспечивают коллективную разработку, параллельное внесение изменений, откат к предыдущей версии и контроль доступа.