Архитектура и принципы построения распределённых систем

Распределённая информационная система представляет собой совокупность узлов (офисов, отделов, подразделений, филиалов) и коммуникационную сеть.

Для организации доступа к данным используется распределённая СУБД.

Локальные БД предназначена для хранения данных, используемых пользователями данного узла.

Глобальные БД создаются для предоставления информации пользователям различных узлов.

Справочник (каталог распределённой СУБД) служит для хранения метаданных, которые содержат информацию о логической схеме БД, схеме размещения БД и таблиц по узлам системы.

Распределённая СУБД – совокупность СУБД, размещенных в отдельных узлах и предназначенных для предоставления пользователям доступа к корпоративным данным. Если на каждом узле установлена одна и та же СУБД, то такая система называется однородной, в противном случае – неоднородной. В гомогенных системах на всех серверах используются СУБД, поддерживающих один и тот же тип логической модели данных (иерархическая, сетевая, реляционная, объектно-реляционная или объектная). В гетерогенных системах используются разнородные типы моделей.

Принципы построения распределённых систем (правила Дейта):

1) Локальная автономность – доступ к локальным данным узла, обеспечение их целостности и безопасности возлагается на СУД конкретного узла.

2) Децентрализация системы – устанавливает равноправие узлов и отсутствие специальных узлов для реализации определённых сервисов.

3) Независимость от расположения или прозрачность размещения – позволяет пользователям обращаться к объектам БД с помощью глобальных имён, включающее имя сервера, имя владельца и имя объекта. Причём сервер может быть локальным или связанным.

4) Независимость от тиражирования – позволяет пользователю не иметь информации о наличии копий БД и их размещении по узлам сети.

5) Независимость от фрагментации – предполагает отсутствие у пользователя информации об используемых типах фрагментации и распределении фрагментов по серверам сети.

Фрагментация – процесс декомпозиции таблицы на несколько непересекающихся частей или фрагментов. Создание фрагментов позволяет повысить надежность и доступность данных, производительность системы, минимизировать затраты на передачу данных, обеспечить локальность ссылок. Различают горизонтальную, вертикальную, смешанную и горизонтальную производную фрагментацию. Фрагментация является корректной, если выполняются условия полноты, восстановимости и непересекаемости.

6) Независимость от аппаратного обеспечения – предполагает, что информационная система способна успешно функционировать на различных аппаратных платформах.

7) Независимость от операционной системы - указывает на возможность применения в узлах различных операционных систем.

8) Независимость от сетевой архитектуры - указывает на способность системы функционировать в различных видах сетевой архитектуры.

9) Независимость от типа СУБД – указывает на возможность применения в узлах различных СУБД.

10) Обеспечение поддержки различных способов доступа к данным – поддержка средств выполнения удалённых запросов, удалённых транзакций, распределённых транзакций и распределённых запросов, репликации.

Наиболее простым средством доступа к удалённым данным является реализация удалённого запроса, которая предполагает инициирование пользователем SQL-оператора и его выполнение на удалённом узле.

Удалённая транзакция характеризуется тем, что все операторы, входящие в транзакцию, выполняются на удалённом сервере. Ответственность за целостность данных и фиксацию или откат транзакции возлагается на СУБД, установленную на этом узле.

Распределённая транзакция – это транзакция, отдельные операторы которой выполняются на различных серверах и для различных баз данных. Для обеспечения сохранения целостности данных и фиксации или отката транзакции в этом случае применяется механизм двухфазной фиксации транзакции.

На подготовительной стадии сервер, инициирующий транзакцию, принимает на себя роль сервера-координатора, выполнят свою часть транзакции, принимает решение о ее фиксации и передает служебную команду GET READY на все локальные сервера. На каждом сервере журнализируются операции, выполняемые в процессе реализации соответствующего фрагмента распределённой транзакции. Локальные сервера, в случае успешной фиксации своей части транзакции, передают серверу-координатору ответ YES, в противном случае – NO.

На стадии фиксации аналогичным образом, т.е. путём опроса локальных серверов, производится фиксация или откат всей распределённой транзакции.

Распределённый запрос характеризуется тем, что в операторе запроса содержится обращение к различным локальным БД.

Репликация – технология генерации и воспроизведения копий БД или их фрагментов на различных серверах распределённой информационной системы. Эта технология представляет собой альтернативу применению распределённых СУБД.

MRP (Material Requirements Planning) использовался на нескольких предприятиях в Европе еще до начала Второй мировой войны, но не в компьютерном варианте.

1) данные о потребности в изделиях независимого спроса: заинтересованность в получении тех или иных номенклатурных позиций проявляет непосредственно потребитель продукции предприятия, которому эта продукция отгружается. Примерами таких номенклатурных позиций могут быть готовые изделия, запасные части, продаваемые на сторону полуфабрикаты и комплектующие и т. п. Потребность может быть представлена или прогнозом продаж, или уже имеющимися в наличии заказами покупателей, или и тем и другим одновременно. Информация о прогнозах продаж и заказах на продажу является основанием для формирования главного календарного плана производства (Master Production Schedule, MPS), охватывающего все включаемые в план производства номенклатурные позиции. MPS формируется как в объемном, так и в календарном исполнении. В отечественной терминологии соответствующий документ имеет название «Главный план-график производства».

2) данные о запасах продукции, сборочных единиц и материалов, а также информация об открытых заказах. При решении задачи учитываются не только запасы готовой продукции, отгружаемой на сторону, и сырья, закупаемого у поставщиков, но и запасы номенклатурных позиций всех промежуточных стадий производства продукции (полуфабрикаты собственного изготовления, сборочные единицы, узлы и т. п.).

3) данные о составе изделий и нормах расхода сырья, материалов и компонентов на единицу измерения готовой продукции. В теории MRP эта информация получила название BOM (Bill of Material), что является аналогом отечественного термина - «спецификация».

На основании данной информации формируется описание потребности предприятия в производимых и закупаемых номенклатурных позициях, выраженное в виде календарного плана. MRP формирует два массива сообщений:

Плановые заказы предлагают размер заказа, дату запуска (release date) и дату выполнения заказа (due date) как результат работы MRP в том случае, когда MRP встречается с наличием нетто-потребности (net requirements).

Рекомендации - это результат работы системы, определяющий тип действий, необходимых для устранения текущих или потенциальных проблем. Примерами рекомендаций в системе MRP могут служить «запустить заказ», «перепланировать заказ», «отменить заказ».

Основным недостатком на данном этапе развития технологии MRP была невозможность обновить итоговую информацию, получаемую в ходе работы MRP, т. е. подстроиться под изменения, возникающие в случае открытых заказов.

Возможность обновления очень важна, так как среда, в которой используется MRP, весьма динамична, а частые изменения размеров заказов и сроков их выполнения не являются редкостью. Отсюда вытекает необходимость отслеживать текущее состояние дел.

Следующим шагом стала реализация возможности анализировать загрузку производственных мощностей и учитывать ресурсные ограничения производства. Эта технология известна как CRP (Capacity Requirements Planning).

Для работы механизма CRP необходимы три массива исходных данных:

1) данные о календарном плане производства (MPS), содержащие сведения о производственных заказах. Они являются исходными и для MRP. Запуск CRP возможен только после того, как отработало MRP, потому что исходными данными для CRP являются также результаты работы MRP в виде плановых заказов по номенклатурным позициям зависимого спроса, а не только по номенклатурным позициям независимого спроса.

Рабочий центр - это группа взаимозаменяемого оборудования, расположенная на локальном производственном участке. Для организации планирования потребности в мощностях (CRP) и подробного календарного планирования он может рассматриваться как одна производственная единица. Для работы CRP необходимо предварительное формирование рабочего календаря рабочих центров с целью вычисления доступной производственной мощности.

3) данные о технологических маршрутах изготовления номенклатурных позиций. В этих документах указываются все сведения о порядке осуществления технологических операций и их характеристиках (технологические времена, персонал, другая информация). Этот массив данных вместе с первым формирует план загрузки рабочих центров.

CRP информирует обо всех расхождениях между планируемой загрузкой и имеющимися мощностями, позволяя предпринять необходимые регулирующие воздействия. При этом каждому изготавливаемому изделию назначается соответствующий технологический маршрут с описанием ресурсов, требуемых на каждой его операции, на каждом рабочем центре.

CRP не занимается оптимизацией загрузки, осуществляя лишь расчетные функции по заранее определенной производственной программе согласно описанной нормативной информации.

Как MRP, так и CRP - плановые механизмы, позволяющие получать корректный и реальный план-график производства на основе использования опыта и знаний лиц, принимающих решения.

Налаженная технология MRP/CRP при наличии достаточных вычислительных мощностей позволяет осуществлять моделирование ситуации.

Динамическое планирование с учётом результатов - Closed-loop MRP

Основная идея данного усовершенствования технологии MRP заключается в создании замкнутого цикла путём налаживания обратных связей, улучшающих отслеживание текущего состояния производственной системы.

Дополнительная реализация мониторинга выполнения плана снабжения и производственных операций позволила снять ограничения степени достоверности результата планирования, ранее присущие MRP I, которые существовали из-за невозможности отследить состояние открытых заказов.

Рис. Сравнение MRP 1/CRP и «Замкнутого цикла MRP» (планирование продаж и операций (Sales & Operations Planning) в контур MRP I /CRP не входят и приведены лишь для иллюстрации связи MRP I/CRP с вышестоящими уровнями планирования)

В случае с технологией «Замкнутый цикл MRP» в процесс планирования вовлечены только операции, связанные со снабжением и производством, а процессы сбыта (продаж) и финансового учёта технологией не задействованы.

Стандарт MRP II (Manufacturing Resource Planning – планирование производственных ресурсов) позволил развить технологию планирования, ориентированную на применение информационных систем предприятия, очертив полный контур задач управления промышленным предприятием на оперативном уровне. Важнейшая функция MRP II состоит в обеспечении всей необходимой информацией тех, кто принимает решения в сфере управления финансами. MRP I информирует о сроках выполнения заказов на закупку, помогая планировать осуществление расчётов с поставщиками. MRP I / CRP предоставляет информацию о количестве основного производственного персонала, уровне часовых тарифных ставок и нормах времени на выполнение технологических операций (в описании технологических маршрутов), возможных сверхурочных работах и т. д. Все это необходимо для принятия предприятием обязательств по выплате заработной платы. MRP II сообщает об объемах и сроках поставки изделий покупателям, что позволяет прогнозировать поступление денежных средств. Для обеспечения достоверности результатов работы MRP II необходимо обеспечить точность и своевременность входной информации нормативного и оперативного характера.

Механизм MRP II опирается на три базовых принципа:

Иерархичность - это разделение планирования на уровни, соответствующие зонам ответственности разных ступеней управленческой лестницы предприятия. Планы предприятия разрабатываются сверху вниз с одновременным обеспечением надёжного механизма обратной связи.

Интерактивность систем на базе стандарта MRP II обеспечивается заложенным в него блоком моделирования. Существует возможность «проигрывания» вероятных ситуаций на предмет исследования их влияния на результаты деятельности предприятия в целом или его структурных подразделений в частности. Эта возможность имеется на различных уровнях иерархии плановых решений.

Интерактивность поддерживается современными компьютерными технологиями, предоставляющими удалённый доступ к базам данных с рабочих мест специалистов в разных предметных областях. Т.е. вычислительная мощность объединяется со знаниями и опытом специалистов предприятия.

Рис. Планирование ресурсов производства (Manufacturing Resource Planning, MRP II)

Интегрированность обеспечивается объединением всех основных функциональных областей деятельности предприятия на оперативном уровне (в пределах горизонта планирования продолжительностью до одного года), связанных с материальными и финансовыми потоками на предприятии.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: