Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System
Approaches to creation of integrated interdepartmental information system, which takes into account possible variants of interaction of departmental information system components in its bounds, are proposed. Analytical comparison of these variants and their use in such a system’s implementation is p...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут програмних систем НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/22 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Problems in programming |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Problems in programming| id |
pp_isofts_kiev_ua-article-22 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| resource_txt_mv |
ppisoftskievua/7f/98b6752f43fb207a2f239de832ecfd7f.pdf |
| spelling |
pp_isofts_kiev_ua-article-222018-10-09T11:26:06Z Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System Организация схем взаимодействия ведомственных информационных систем в интегрированной межведомственной информационной системе Організація схем взаємодії відомчихінформаційних систем в інтегрованій міжвідомчій інформаційній системі Alekseev, V.A. Ilyin, S.A. Myagkova, L.A. Tereshchenko, V.S. UDC 681.3 УДК 681.3 УДК 681.3 Approaches to creation of integrated interdepartmental information system, which takes into account possible variants of interaction of departmental information system components in its bounds, are proposed. Analytical comparison of these variants and their use in such a system’s implementation is provided. Предложен подход к созданию интегрированной межведомственной информационной системы, учитывающий возможные варианты схем взаимодействия в рамках системы ее компонентов – ведомственных информационных систем. Приводится сравнительная оценка вариантов схем взаимодействия и их использование при реализации такой интегрированной системы. Пропонується підхід до створення інтегрованої міжвідомчої інформаційної системи, який враховує можливі варіанти схем взаємодії в межах системи її компонентів — відомчих інформаційних систем. Подається порівняльний аналіз варіантів схем взаємодії та їхнього застосування при реалізації такої інтегрованої системи. Інститут програмних систем НАН України 2015-07-01 Article Article application/pdf https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/22 PROBLEMS IN PROGRAMMING; No 3 (2003) ПРОБЛЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ; No 3 (2003) ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ; No 3 (2003) 1727-4907 uk https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/22/26 Copyright (c) 2015 ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ |
| institution |
Problems in programming |
| baseUrl_str |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/oai |
| datestamp_date |
2018-10-09T11:26:06Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
UDC 681.3 |
| spellingShingle |
UDC 681.3 Alekseev, V.A. Ilyin, S.A. Myagkova, L.A. Tereshchenko, V.S. Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System |
| topic_facet |
UDC 681.3 УДК 681.3 УДК 681.3 |
| format |
Article |
| author |
Alekseev, V.A. Ilyin, S.A. Myagkova, L.A. Tereshchenko, V.S. |
| author_facet |
Alekseev, V.A. Ilyin, S.A. Myagkova, L.A. Tereshchenko, V.S. |
| author_sort |
Alekseev, V.A. |
| title |
Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System |
| title_short |
Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System |
| title_full |
Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System |
| title_fullStr |
Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System |
| title_full_unstemmed |
Organization of the Schemes of Interaction of Departmental Information Systems in the Integrated Interdepartmental Information System |
| title_sort |
organization of the schemes of interaction of departmental information systems in the integrated interdepartmental information system |
| title_alt |
Организация схем взаимодействия ведомственных информационных систем в интегрированной межведомственной информационной системе Організація схем взаємодії відомчихінформаційних систем в інтегрованій міжвідомчій інформаційній системі |
| description |
Approaches to creation of integrated interdepartmental information system, which takes into account possible variants of interaction of departmental information system components in its bounds, are proposed. Analytical comparison of these variants and their use in such a system’s implementation is provided. |
| publisher |
Інститут програмних систем НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/22 |
| work_keys_str_mv |
AT alekseevva organizationoftheschemesofinteractionofdepartmentalinformationsystemsintheintegratedinterdepartmentalinformationsystem AT ilyinsa organizationoftheschemesofinteractionofdepartmentalinformationsystemsintheintegratedinterdepartmentalinformationsystem AT myagkovala organizationoftheschemesofinteractionofdepartmentalinformationsystemsintheintegratedinterdepartmentalinformationsystem AT tereshchenkovs organizationoftheschemesofinteractionofdepartmentalinformationsystemsintheintegratedinterdepartmentalinformationsystem AT alekseevva organizaciâshemvzaimodejstviâvedomstvennyhinformacionnyhsistemvintegrirovannojmežvedomstvennojinformacionnojsisteme AT ilyinsa organizaciâshemvzaimodejstviâvedomstvennyhinformacionnyhsistemvintegrirovannojmežvedomstvennojinformacionnojsisteme AT myagkovala organizaciâshemvzaimodejstviâvedomstvennyhinformacionnyhsistemvintegrirovannojmežvedomstvennojinformacionnojsisteme AT tereshchenkovs organizaciâshemvzaimodejstviâvedomstvennyhinformacionnyhsistemvintegrirovannojmežvedomstvennojinformacionnojsisteme AT alekseevva organízacíâshemvzaêmodíívídomčihínformacíjnihsistemvíntegrovaníjmížvídomčíjínformacíjníjsistemí AT ilyinsa organízacíâshemvzaêmodíívídomčihínformacíjnihsistemvíntegrovaníjmížvídomčíjínformacíjníjsistemí AT myagkovala organízacíâshemvzaêmodíívídomčihínformacíjnihsistemvíntegrovaníjmížvídomčíjínformacíjníjsistemí AT tereshchenkovs organízacíâshemvzaêmodíívídomčihínformacíjnihsistemvíntegrovaníjmížvídomčíjínformacíjníjsistemí |
| first_indexed |
2025-07-17T09:49:27Z |
| last_indexed |
2025-07-17T09:49:27Z |
| _version_ |
1838409585024565248 |
| fulltext |
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
© В.А. Алексєєв, С.А. Ільїн, Л.А. Мягкова, В.С. Терещенко, 2003
ISSN 1727-4907. Проблемы программирования. 2003. № 3 71
УДК 681.3
В.А. Алексєєв, С.А. Ільїн, Л.А. Мягкова, В.С. Терещенко
ОРГАНІЗАЦІЯ СХЕМ ВЗАЄМОДІЇ ВІДОМЧИХ
ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ В ІНТЕГРОВАНІЙ
МІЖВІДОМЧІЙ ІНФОРМАЦІЙНІЙ СИСТЕМІ
Пропонується підхід до створення інтегрованої міжвідомчої інформаційної систе-
ми, який враховує можливі варіанти схем взаємодії в межах системи її компонентів
— відомчих інформаційних систем. Подається порівняльний аналіз варіантів схем
взаємодії та їхнього застосування при реалізації такої інтегрованої системи.
Вступ
При вирішені задач пошуку ін-
формації, яка відсутня у базі даних ві-
домчої інформаційної системи (ВІС),
оскільки не є профільною для даного ві-
домства, виникають проблеми, пов'язані
зі звертанням до ВІС інших відомств, де
така інформація може бути. Проблем
цих велика кількість. Достатньо сказа-
ти, що вони можуть лежати у різних
площинах: від організаційних до техніч-
них, від правових до територіально-
адміністративних, від програмних до
лінгвістичних. І все це на тлі наявності
або відсутності каналів зв'язку, джерел
фінансування, систем захисту інфор-
мації тощо. Не будемо розглядати все
коло проблем, зупинемось лише на од-
ній його частині, а саме на програмно-
технічному аспекті, а точніше — на
архітектурі інтегрованої міжвідомчої
інформаційної системи (ІМІС), що до-
зволяє реалізувати пошук необхідної
інформації у відомчих базах даних,
оскільки вона інтегрована з ними і
працює в інтересах відомств (так би
мовити, членів—засновників цієї ІМІС),
підключених до неї.
Відомо, що основною частиною
будь-якої інформаційної системи є база
даних. Її архітектура накладає відбиток
на проектні рішення щодо архітектури
всієї автоматизованої інформаційної
системи (ІС), взаємодії окремих її ком-
понентів. Для ІМІС ця залежність осо-
бливо характерна.
При проектуванні БД ІМІС і ви-
значенні її архітектури, на наш погляд,
можуть бути застосовані п'ять основ-
них варіантів створення інтегрованих
міжвідомчих інформаційних систем, які
враховують можливі схеми взаємодії
між ВІС в рамках ІМІС і базуються на
— "віртуальній" міжвідомчій ба-
зі даних (МБД);
— "віртуальній" міжвідомчій ба-
зі даних з центром обробки запитів;
— окремій спеціально створеній
міжвідомчій базі даних;
— територіально розподіленій,
інтегрованій у відомчі БД міжвідомчій
базі даних з центром обробки запитів;
— інтегрованій з БД ВІС міжві-
домчій базі даних.
Кожний з варіантів має свої по-
зитивні сторони, але має й вади. Тому
при побудові конкретної інформаційної
системи треба дуже ретельно проаналі-
зувати позитивні й негативні сторони
цих підходів.
1. Перший варіант архітектурної схе-
ми міжвідомчої ІС
Перший варіант (ІМІС на "вірту-
альній" міжвідомчій базі даних) вихо-
дить з того, що саму міжвідомчу базу
даних будувати не треба. Достатньо
тільки організаційних домовленостей
та технічних двосторонніх узгоджень
між зацікавленими відомствами з ін-
формаційної взаємодії між відомчими
інформаційними системами. Навіть
програмних засобів не треба розробля-
ти. Для передачі запитів від ВІС-
кореспондента одного відомства до БД
ВІС-абонента іншого та відповідей від
БД ВІС-абонента до ВІС-кореспондента
достатньо лише певних каналів зв'язку:
виділених, комутованих або мережі
передачі даних (МПД) з телекомуніка-
ційними центрами. Але при цьому у
кожній ВІС, що працює в режимі ко-
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
72
респондента, необхідно мати фахівців,
які б при формуванні інформаційного
запиту (наприклад, у SQL-форматі) до
БД ВІС-абонента іншого відомства доб-
ре орієнтувались у структурі тієї БД,
куди цей запит адресовано, і мали від-
повідний доступ до неї. Тут і почина-
ються труднощі.
По-перше, ніхто з володарів БД
не хоче пускати "сусіда у свій город",
не кажучи вже про різного роду сис-
теми захисту відомчої інформації та
про грифи доступу до неї. І це не тіль-
ки “психологічний фактор”. Багаторіч-
ний досвід свідчить, що доступ до
структури бази даних можна дозволяти
тільки проектувальникам та її розроб-
никам. Для користувачів залишається
базова інформація тільки в режимі чи-
тання при санкціонованому доступі. В
режимі вводу нових даних цей процес
треба всіляко захищати. Для цього, як
правило, використовуються: програмні
засоби з системою паролів від несанк-
ціонованого доступу до БД; засоби
вводу інформації, що запобігають руй-
нуванню її цілісності, наприклад вимо-
га обов’язкового застосування систем
меню при вводі значень якісних пара-
метрів або реквізитів (і, отже, класифі-
каторів, відповідних цим меню); навіть
при вводі кількісних параметрів доціль-
но застосовувати віконця в режимі
“скролінг” для вибору цифрових зна-
чень і лише у крайньому разі – клаві-
атури; перевірка якості інформації,
відповідності даних області визначення
їх значень; фіксування реквізитів опе-
раторів вводу тощо.
По-друге, БД є програмний про-
дукт, а кожний програмний продукт
підлягає загальновизнаному закону
програмної інженерії – закону еволю-
ції, котрий формулюється таким чи-
ном: кожна діюча програмна система з
часом потребує змін або перестає ви-
користовуватись [1]. Тому практично
на кожній базі даних весь час ведуться
доопрацювання (з метою модернізації і
удосконалення існуючої БД або для ви-
лучення похибок, що виявились у про-
цесі її експлуатації), що так чи інакше
впливають на структуру БД, а це вима-
гає весь час інформувати фахівців вза-
ємодіючих ВІС зацікавлених відомств
про зміни в БД. Тут і “втручається”
людський фактор, який часто приво-
дить до збоїв у відпрацюванні інфор-
маційних запитів, до збоїв у взаємодії
ВІС, і, як результат, при достатньо ве-
ликій кількості взаємодіючих ВІС, зна-
чній кількості запитів та змін у БД таку
ІМІС буде весь час лихоманити. І на-
впаки, якщо взаємодіє невелика кіль-
ВІС - 1
ВІС - 2
ВІС - N
ВІС - N-1
ВІС …
ВІС - і
ВІС - 3
ВІС …
Рис. 1. Схема взаємодії ВІС через мережу виділених
каналів зв’язку при першому варіанті проектування
ІМІС з “віртуальною” МБД
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
73
кість ВІС і потік запитів невеликий, то
цей варіант може бути найліпшим, бо
не потребує великих фінансових ви-
трат і реалізувати його можна у най-
коротший термін. Кількісна оцінка –
"велика кількість", "невелика кількість"
– цілком залежить від поглядів, досві-
ду розробників, результатів обстежен-
ня обсягів інформаційних потоків між
взаємодіючими ВІС та пропускної
спроможності каналів зв’язку.
Блок-схема такої ІМІС з “вірту-
альною” базою даних (насправді такої
окремої фізичної МБД в цьому випадку
не передбачається) у вигляді мережі
виділених каналів для з'єднань взаємо-
діючих ВІС ("кожний з кожним") пред-
ставлена на рис. 1. Кількість ВІС виб-
рана довільно, лише для легкого сприй-
няття і лаконічності графічних засобів.
У цьому варіанті, як і в інших,
кожна ВІС може виступати і як клієнт
по відношенню до своєї БД та БД ін-
ших ВІС (в архітектурі “клієнт — сер-
вер”), і як сервер БД по відношенню до
своєї ВІС та ВІС інших членів—заснов-
ників МІС.
На рис. 2 представлена блок-
схема такої ж самої ІМІС, але взаємо-
дія між ВІС здійснюється через мере-
жу передачі даних. І хоча схема ради-
кально змінила вигляд, це не вплинуло
на суть взаємодії (“кожний з кожним”).
Кореспондент формує і направляє свій
запит конкретному абонентові, а через
канал чи через МПД – це вже функ-
ціонально не суттєво для вибраного
варіанту.
Залучимо до опису вже наведе-
них схем взаємодії символіку нормаль-
ного запису. Хай iℑ – поле профіль-
ної інформації (зовнішня позамашинна
інформаційна база), в якому працює
і-те відомство, тоді iI – частина цього
поля (машинна інформаційна база), для
зберігання та обробки якого існує і-та
ВІС, а iS – програмно-технічні засоби
(сервери) БД цієї ВІС.
При цьому для першого варіанта
побудови схеми взаємодії (МІС на "вір-
туальній" міжвідомчій базі даних) ін-
формаційне поле І, на якому працює
МІС, являє собою загальне інформа-
ційне поле (об’єднання інформаційних
полів) всіх БД ВІС:
∪
N
i
iII
1=
⇔ при }{ ,iiI ℑ⊆ }{Ni∈ ,
де N – кількість ВІС, задіяних у ІМІС,
а програмно-технічні засоби віртуаль-
ної МБД – засоби всіх БД ВІС:
ВІС - 1
ВІС - 2
ВІС - N
ВІС - N-1
ВІС …
ВІС - і
ВІС - 3
ВІС …
МПД
Рис. 2. Схема взаємодії відомчих БД через МПД при першому
варіанті проектування ІМІС з “віртуальною” МБД
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
74
∪
N
i
iSS
1=
⇔ .
Це затрачені інформаційні та
програмно-технічні ресурси. Залиша-
ється додати ще затрачені людські
(трудові) ресурси (скажімо, інтеграль-
ний показник LR , виражений в певно-
му вартісному вимірі) за певний період
(на розробку, супровід, експлуатацію
МІС) та врахувати ще додаткові витра-
ти V (на різноманітні аварійні та не-
штатні ситуації теж у вартісному вимі-
рі), і буде повний набір витрачених ре-
сурсів.
А які ресурси користувач отри-
мує? Інформаційний документ-відпо-
відь і-го ВІС-абонента (інформаційний
ресурс 1
jD ) на запит з j-го ВІС-корес-
пондента є невеличка частина поля iI :
[ ] jij ID ⇔1 при }{Nj∈ .
Якщо запит складний і адресу-
ється декільком (n) абонентам, то на
клієнтському боці (на боці ВІС-
кореспондента) відбувається об’єднан-
ня інформаційних полів відповідей (ін-
формаційний ресурс n
jD ):
[ ] ji
n
i
n
j ID ∪
1=
⇔ при }{Nn∈ .
Залишається лише помножити ці
отримані інформаційні ресурси на кіль-
кість запитів за той же самий певний
період:
∑
=
×=
N
j
j
n
j mDD
1
)( ,
де jm – кількість запитів від j-го клі-
єнта, і визначити повний набір отри-
маних інформаційних ресурсів.
Тепер можна скласти рівняння
між отриманими ресурсами та витра-
ченими, не забувши при цьому переве-
сти їх у вартісний вимір за допомогою
певних вартісних коефіцієнтів:
1 1
NN
n
j j O i V
j i
D m k I k
= =
× × = × +
∑ ∪
1
N
i S L
i
S k R V
=
+ × + +
∪
або
VRkSkIkD LSVO ++×+×=× ,
де SVO kkk ,, – коефіцієнти перерахун-
ку у вартісний вимір відповідно отри-
маного інформаційного ресурсу, ви-
траченого інформаційного ресурсу, ви-
траченого програмно-апаратного ре-
сурсу;
LR – інтегральний показник за-
трачених людських (трудових) ресур-
сів, виражений у вартісному вимірі;
V – додаткові витрати на різно-
манітні аварійні та нештатні ситуації.
Таке теоретико-множинне рів-
няння можна назвати узагальненим ба-
лансом ресурсів при створенні та екс-
плуатації МІС, якщо застосувати пер-
ший варіант.
2. Другий варіант архітектурної схеми
міжвідомчої ІС
При другому варіанті проекту-
вання міжвідомчої інформаційної сис-
теми (МІС на "віртуальній" міжвідом-
чій базі даних з центром обробки за-
питів) теж не треба будувати окрему
МБД, як і у першому випадку, але тре-
ба організувати центр обробки запитів
(ЦОЗ). Кожна ВІС повинна створити
“віртуальні” таблиці, де буде задано
параметри даних, які власники ВІС
можуть надати для загального користу-
вання. У ЦОЗ будуть знаходитися дані
про структуру цих “віртуальних” таб-
лиць кожної ВІС. Запити від i-ї ВІС до
j-ї ВІС будуть формуватися у встанов-
леному форматі ЦОЗ, надходити до
ЦОЗ, автоматично перетворюватися у
формат, властивий СКБД j-ї ВІС (зале-
жно від структури “віртуальної табли-
ці”) і направлятися до ВІС, де є інфор-
мація для відповіді на цей запит. Відпо-
відь на запит надходить у форматі, вла-
стивому j-й ВІС, перетворюється засо-
бами ЦОЗ на формат ЦОЗ і направля-
ється до i-ї ВІС. Тобто при цьому і клі-
єнтська частина функціонує у два ета-
пи. Необхідний зовнішній інтерфейс
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
75
між ЦОЗ та сервером БД підтримуєть-
ся засобами моніторингу колективного
користування в програмній системі
ЦОЗ шляхом виконання наступних ос-
новних функцій:
— прийом запитів з АРМ ВІС-
кореспондента з перевіркою їх синтак-
сичної правильності та семантичної не-
суперечності;
— сортування прийнятих запи-
тів за адресатами, пріоритетами та чер-
говістю обробки;
— формування запиту у форма-
лізованому форматі, маршрутизація та
пересилка його до місць обробки ВІС-
абонента з підтвердженням правильно-
сті пересилки;
— ініціювання процесів оброб-
ки, керування обробкою і формування
відповідей на запити;
— видача відповідей для зворот-
ного мережевого транспортування до
ВІС-кореспондента.
При цьому значно зменшується
кількість фахівців, що повинні знати
структуру баз даних "сусідів", тож і кі-
лькість можливих збоїв у взаємодії між
ВІС теж значно зменшиться. Інші не-
доліки першого варіанту залишаються.
При другому варіанті проекту-
вання ІМІС з “віртуальною” МБД,
блок-схема взаємодії відомчих інфор-
маційних систем при якому представ-
лена на рис. 3, теоретико-множинне
рівняння узагальненого балансу ресур-
сів буде мати такий вигляд:
∪
N
i
iII
1=
⇔ , де }{ iiI ℑ⊆ ;
ЦОЗ
N
i
i SSS +⇔
=
∪
1
;
[ ] ji
n
i
n
j ID ∪
1=
⇔ (об’єднання відбу-
вається в ЦОЗ);
∑
=
×=
N
j
j
n
j mDD
1
)( ,
де ЦОЗS – програмно-технічні засоби
ЦОЗ;
VRkSS
kIkmD
LSЦОЗ
N
i
i
V
N
i
iO
N
j
j
n
j
++×
++
+×
=×
×
=
==
∑
∪
∪
1
11
або
VRkSkIkD LSVO ++×+×=× .
3. Третій варіант архітектурної схеми
міжвідомчої ІС
При третьому варіанті проекту-
вання міжвідомчої інформаційної сис-
теми (ІМІС на окремій спеціально
створеній міжвідомчій базі даних) роз-
ВІС - 1
ВІС - 2
ВІС - N
ВІС - N-1
ВІС …
ВІС - i
ВІС - 3
ВІС …
ЦОЗ
Рис. 3. Схема взаємодії ВІС через центр обробки запитів
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
76
робляється окрема база даних, інфор-
мація в якій постійно оновлюється в
заздалегідь обумовлені строки і обумо-
влених обсягах з відомчих баз даних.
Кожна БД ВІС буде мати і підтримува-
ти своєрідний локальний кеш в про-
грамно-технічних засобах МБД. Така
ІМІС повинна мати потужний програм-
ний інтерфейс зі всіма взаємодіючими
ВІС і відповідні технічні засоби (серве-
ри, канали зв'язку, системи захисту
інформації тощо). Згідно з територіаль-
но розподіленою структурою такої
ІМІС необхідно забезпечити доступ з
АРМ ВІС-кореспондентів (клієнт) до
ресурсів МБД-абонента (сервер). Ко-
мутація каналів та запитів у процесі
теледоступу здійснюється за допомо-
гою стандартних програмних засобів
телекомунікації (протоколів мережі),
які регламентують структуру представ-
лення і керування обробкою інформа-
ції в мережі.
При експлуатації такої МБД не
треба фахівців, що орієнтуються в
структурах БД всіх ВІС. Такі фахівці
вже є на кожній БД і для формування
інформаційного запиту їм треба знати
лише структуру МБД (крім, зрозуміло,
структури своєї БД). При цьому значно
зменшується ймовірність збоїв у взає-
модії між ВБД і МБД. Навіть у "психо-
логічному" аспекті є позитивні зру-
шення – ніхто "не пасеться у твоєму
городі". Обмін інформацією йде відпо-
відно до заздалегідь узгоджених умов,
бази даних відокремлені одна від одної.
Але й тут є негатив: треба весь час під-
працьовувати програмний інтерфейс
залежно від змін у відомчих БД і для
цього треба мати фахівців-програмістів
певної кваліфікації.
При третьому варіанті проекту-
вання ІМІС, блок-схема взаємодії ві-
домчих інформаційних систем з МБД
при якому представлена на рис. 4, тео-
ретико-множинне рівняння узагальне-
ного балансу ресурсів буде мати такий
вигляд:
∪
N
i
iI
1=
⇔ λ , де }{ ,ii I⊆λ а }{ iiI ℑ⊆ ;
МБДSS ⇔ ;
[ ]∩
n
i
ji
n
jD
1=
⇔ λ (переріз відбуваєть-
ся в МІС);
∑
=
×=
N
j
j
n
j mDD
1
)( ,
де iλ – локальний кеш і-ї ВБД у
програмно-технічних засобах МБД;
МБДS – програмно-технічні за-
соби МБД;
ВІС - 1
ВІС - 2
ВІС - N
ВІС - N-1
ВІС …
ВІС - i
ВІС - 3
ВІС …
МБД
Рис. 4. Схема взаємодії відомчих БД через міжвідомчу
інформаційну базу даних
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
77
VRkS
kkmD
LSМБД
V
N
i
iO
N
j
j
n
j
++++
+×
=×
×
==
∑
)(
11
∪λ
або
VRkSkIkD LSVO ++×+×=× .
4. Четвертий варіант архітектурної
схеми міжвідомчої ІС
При четвертому варіанті проек-
тування міжвідомчої інформаційної си-
стеми (ІМІС на територіально розподі-
леній інтегрованій у БД ВІС міжвідом-
чій базі даних з центром обробки за-
питів) необхідно на кожній БД встано-
вити спеціальні програмно-технічні за-
соби (сервер з відповідним програмним
забезпеченням) для зберігання та під-
тримки дублікату певної, заздалегідь
обумовленої, частини відомчої бази да-
них (своєрідного кешу). Такий дублікат
і буде відомчою підсистемою міжвідом-
чої бази даних (ПМБД), інформація в
якій весь час оновлюватиметься, при-
чому відповідальність за підтримку ін-
терфейсу між БД ВІС та ПМБД повин-
на лежати на фахівцях ВІС, а структу-
ра ПМБД визначатися розробниками
МБД та узгоджуватися між фахівцями
ІМІС та всіх взаємодіючих ВІС. В та-
кому разі не буде ніякого доступу ззо-
вні до БД ВІС і структура її залишиться
прерогативою тільки фахівців цієї ВІС і
не треба розповсюджувати інформацію
про неї серед фахівців інших БД, як,
наприклад, у першому підході до проек-
тування ІМІС. Формування запитів до
МБД з боку користувачів ВІС, як і в
третьому випадку, не становитиме жод-
них труднощів. Сукупність всіх ПМБД
разом з центром обробки запитів і
складає територіально розподілену ін-
тегровану МБД. Більше того, кожна з
цих ПМБД одночасно є й підсистемою
ВІС і, таким чином, у адміністративно-
му, інформаційному, технічному плані
пов’язана з ВІС і належить до неї, а у
організаційному і функціональному
плані – з ІМІС. Відповідно до терито-
ріально розподіленої структури такої
ІМІС, як і в попередньому випадку, не-
обхідно забезпечити теледоступ з АРМ
ВІС-кореспондентов до ресурсів ПМБД-
абонента. Необхідна комутація каналів
та запитів у процесі теледоступу здійс-
нюється за допомогою протоколів ме-
режі. Автоматичну маршрутизацію за-
питів згідно регламенту протоколів ме-
режі забезпечує мережевий каталог. В
цьому каталозі містяться довідкові ві-
домості про інформаційні та програм-
но-технічні засоби ПМБД всіх взаємо-
діючих ВІС, про повноваження та
пріоритети АРМ різних ВІС, про пра-
вила та обмеження на теледоступ до
ресурсів БД ВІС. По суті, мережевий
каталог узагальнює локальні словники-
довідники СКБД кожної ПМБД і за-
безпечує ефективний інтерфейс між
ними та ЦОЗ. Планування проход-
ження запитів через систему здійс-
нюється згідно черговості їх обробки,
а також умов обмежень на термін за-
тримки відповіді (від вводу з АРМ
ВІС-кореспондента запиту до отри-
мання їм відповіді від ПМБД-
абонента). Залежно від цих обмежень
можуть бути такі режими обслугову-
вання кореспондентів:
— пріоритетне обслуговування
– у міру надходження запитів підра-
ховуються значення їх пріоритетів і
визначається черговість їх виконання;
— групове обслуговування –
при надходженні кількох запитів, що
потребують доступу до спільних інфор-
маційних ресурсів, здійснюється їх су-
купна обробка;
— обслуговування згідно з роз-
кладом – у разі численного надход-
ження запитів вони оброблюються згі-
дно певного часового розкладу.
Ця схема найбільш прийнятна
при нечастих запитах, але при постій-
ному і частому оновленні інформації у
ПМБД.
При четвертому варіанті проек-
тування ІМІС, схема взаємодії відомчих
інформаційних систем з МБД при яко-
му представлена на рис. 5, теоретико-
множинне рівняння узагальненого ба-
лансу ресурсів відповідно буде мати
такий вигляд:
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
78
∪
N
i
iI
1=
⇔ λ , де }{ ii I⊆λ , а }{ iiI ℑ⊆ ;
ЦОЗ
N
i
i SsS +⇔
=
∪
1
, де }{ ii Ss ⊆ ;
[ ]∩
n
i
ji
n
jD
1=
⇔ λ (переріз відбуваєть-
ся в МІС);
∑
=
×=
N
j
j
n
j mDD
1
)( ,
де iλ – локальний кеш (дублікат час-
тини) і-ї БД ВІС у програмно-технічних
засобах БД, функціонально вмонтова-
них у ІМІС;
is – програмно-технічні засоби
для підтримки локального кешу у ВІС;
ЦОЗS – програмно-технічні за-
соби ЦОЗ;
VRkSs
kkmD
LSЦОЗ
N
i
i
V
N
i
iO
N
j
j
n
j
+++
++
+×
=×
×
=
==
∑
∪
∪
1
11
λ
або
VRkSkIkD LSVO ++×+×=× .
5. П’ятий варіант архітектурної схеми
міжвідомчої ІС
При п'ятому варіанті проекту-
вання міжвідомчої інформаційної сис-
теми (ІМІС на інтегрованій з БД ВІС
міжвідомчій базі даних) інтегрована
МБД не є територіально розподіленою,
як це пропонувалось при четвертому
варіанті. Всі ПМБД (разом зі своїми
серверами) територіально розміщують-
ся не на площах ВБД, як у поперед-
ньому випадку, а зосереджуються на
площі центру обробки запитів. Всі інші
особливості схеми взаємодії співпада-
ють з особливостями схеми при четвер-
тому варіанті. Ця схема найбільш при-
йнятна при великій кількості запитів і
відносно нечастому оновленні інфор-
мації у ПМБД.
При п’ятому варіанті проекту-
вання МІС, схема взаємодії ВБД відом-
чих інформаційних систем з МБД при
якому представлена на рис. 6, теорети-
ко-множинне рівняння узагальненого
балансу ресурсів відповідно буде мати
такий вигляд:
∪
N
i
iI
1=
⇔ λ , де }{ ii I⊆λ , а }{ iiI ℑ⊆ ;
ЦОЗ
N
i
i SsS +⇔
=
∪
1
, де }{ ii Ss ⊆ ;
ВІС - 1 ВІС - 2
ВІС - N
ВІС - N-1
ВІС …
ВІС - i
ВІС 3
ВІС …
ЦОЗ
ПМБД - 1
ПМБД - N
ПМБД - 2
ПМБД - 3
ПМБД..ПМБД - N1
ПМБД.. ПМБД - i
Рис. 5. Схема взаємодії ВІС через територіально розподілену
інтегровану міжвідомчу базу даних та її центр обробки запитів
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
79
[ ]∩
n
i
ji
n
jD
1=
⇔ λ (переріз відбуваєть-
ся в МІС);
∑
=
×=
N
j
j
n
j mDD
1
)( ,
де iλ – локальний кеш (дублікат
частини) і-ї ВБД у віддалених програм-
но-технічних засобах ВБД, функціона-
льно і фізично вмонтованих у МІС;
is – віддалені програмно-техніч-
ні засоби ВБД для підтримки локально-
го кешу у МБД;
ÖÎÇS – програмно-технічні засо-
би ЦОЗ;
VRkSs
kkmD
LSЦОЗ
N
i
i
V
N
i
iO
N
j
j
n
j
+++
++
+×
=×
×
=
==
∑
∪
∪
1
11
λ
або
VRkSkIkD LSVO ++×+×=× .
Якщо застосувати в цих балансо-
вих рівняннях ресурсів кількісні показ-
ники, то можна визначити, який з опи-
саних підходів є найбільш ресурсозбе-
рігаючим і за яких умов.
6. Узагальнений варіант архітектурної
схеми міжвідомчої ІС
Як вже згадувалось, кожний з
цих варіантів створення міжвідомчої
інформаційної системи (та схеми взає-
модії ВІС у рамках ІМІС) має свої по-
зитиви та негативи. І може статись, що
при побудові реальної ІМІС буде доці-
льно використати одночасно кілька з
наведених вище схем, тим більш коли
якась схема взаємодії вже реалізована
на практиці в одній з частин загальної
системи.
Наприклад, кілька відомств (чле-
нів-засновників інтегрованої міжвідом-
чої інформаційної системи) прийняло
рішення про створення міжвідомчої БД
для інформаційного обслуговування їх
ВІС. Історично так склалося, що деякі з
ВІС членів-засновників вже взаємоді-
ють між собою, передаючи певну об-
межену, заздалегідь обумовлену (у
зв’язку з вирішенням якихось інших
проблем) інформацію, використовуючи
для цього існуючі канали зв’язку та
файлові сервери. Інші ВІС, знову ж та-
ки з кола членів-засновників, взаємо-
діють між собою через сервери оброб-
ки запитів. При подальшому дослі-
дженні виявилось, що для вирішення
проблем, які виникли перед членами—
засновниками міжвідомчої МІС (для
Рис. 6. Схема взаємодії ВІС через інтегровану міжвідомчу
базу даних та її центр обробки запитів
ВІС - 1 ВІС - 2
ВІС - N
ВІС - N-1
ВІС …
ВІС - i
ВІС - 3
ВІС …
ЦОЗ
ПМБД - 1
ПМБД - N
ПМБД - 2
ПМБД - 3
ПМБД.. ПМБД..
ПМБД.. ПМБД - i
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
80
цього вони її і створювали), необхідно
побудувати окрему єдину міжвідомчу
БД. Це не інформаційне, а тим більш
не фізичне об’єднання всіх ВБД, а ли-
ше їх переріз (проекція), і тільки по тій
інформації, що необхідна для взаємодії
відомств і вирішення посталих нових
проблем. І на цьому полі вже існуючих
(реалізованих) організаційних, програм-
но-технічних та інформаційних (ОПТІ)
рішень треба побудувати систему, що
зможе органічно вмістити в собі ці вже
існуючі ОПТІ-рішення і застосувати
інші нові для реалізації всієї гами ці-
льових функцій в рамках задач, постав-
лених перед системою.
Навіть поверхневе знайомство з
умовами поставленої задачі підштовхує
до прийняття концепції побудови сис-
теми, що враховувала б три групи вже
згаданих вище ОПТІ-рішень. Дві групи
вже існуючих ОПТІ-рішень (може, з
деякою їх модернізацією), а одна група
зовсім нових рішень. Висновок напро-
шується сам собою: треба застосувати
сучасну архітектуру трирівневої моделі
“клієнт—сервер” з розмежуванням зон
відповідальності по кожному архітек-
турному шару: клієнтський додаток,
сервер додатків, сервер баз даних [2].
Реалізацією такої моделі стане застосу-
вання:
— центрального файлового сер-
веру – для підтримки першої групи
вже існуючих ОПТІ-рішень;
— центрального серверу оброб-
ки запитів – для підтримки другої
групи вже існуючих ОПТІ-рішень;
— центрального сховища даних
– для реалізації нових проектних ОПТІ-
рішень, необхідних для розв’язання
поставлених перед системою задач;
— двох центральних шлюзових
серверів (основний та резервний) –
для моніторингу та аудиту операцій
обміну інформацією.
При прийнятті такої концепції
побудови системи бачимо, що тут мо-
жуть бути застосовані якщо не всі
п’ять, то принаймні чотири з вищеопи-
саних варіантів схем реалізації взаємо-
дії ВБД у рамках МІС: перший, другий,
третій і п’ятий.
Схема (архітектура) концепції
проектних ОПТІ-рішень щодо побудо-
ви ІМІС, де застосовані одразу кілька
підходів до схем взаємодії відомчих ін-
формаційних систем між собою та з
МБД у повній відповідності до наведе-
ного прикладу, представлена на рис. 7.
У цьому рисунку використову-
ються наступні умовні скорочення на-
йменувань блоків:
ВІС – відомча (автоматизована)
інформаційна система;
ВБД – відомча база даних ВІС;
ЦШС – центральний шлюзовий
сервер ІМІС;
Рис. 7. Архітектура ІМІС, де застосовані кілька варіантів схем
взаємодії ВІС між собою та з МБД
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
81
ЦФС – центральний файловий
сервер ІМІС;
ЦСОЗ – центральний сервер
обробки запитів ІМІС;
ЦСД – центральний сервер
(сховище) даних ІМІС;
та умовні скорочення найменувань ін-
формаційних потоків:
ТФ-1 – транспортний файл пер-
шого типу з потоку транспортних фай-
лів, що направляються з і-ї ВІС до ВБД
якоїсь іншої ВІС через ЦФС;
ТФ-2 – транспортний файл дру-
гого типу з потоку транспортних фай-
лів, що направляються з і-ї ВІС до ЦСД
через ЦФС;
ТФ-3 – транспортний файл тре-
тього типу з потоку транспортних
файлів, що направляються з ЦСД до
якоїсь ВІС через ЦФС, якщо відсутні
транспортні файли першого типу,
наприклад за відсутності ОПТІ-рішень
щодо їх створення й експлуатації;
З-1 – запит першого типу з по-
току запитів, що направляються з і-ї
ВІС до БД якоїсь іншої ВІС через ЦОЗ;
З-2 – запит другого типу з пото-
ку запитів, що направляються з і-ї ВІС
до ЦСД через ЦОЗ;
ВЗ-1 – відповідь на запит пер-
шого типу з потоку відповідей, що на-
правляються з БД і-ї ВІС до якоїсь ін-
шої ВІС через ЦОЗ;
ВЗ-2 – відповідь на запит друго-
го типу з потоку відповідей, що напра-
вляються з ЦСД до якоїсь ВІС через
ЦОЗ.
З огляду на інформаційну взає-
модію блоки першого ярусу наведеної
схеми (ВІС 1, …, ВІС і, …, ВІС М) реалі-
зують наступні функції:
— в рамках централізованої міжвідом-
чої інформаційної взаємодії:
— формування транспортних фай-
лів, які містять інформацію БД
якихось і-х ВІС-абонентів, для
передачі до ЦФС;
— обмін інформацією і-го ВІС-
абонента у вигляді транспорт-
них файлів з ЦФС та отриман-
ня від нього квитанції про під-
твердження цього;
— отримання від ЦФС транспорт-
них файлів та завантаження їх-
ньої інформації до БД іншого
j-го ВІС-абонента (i ≠ j) і відправ-
лення до нього квитанцій про
підтвердження отримання транс-
портного файлу та про відповід-
ність його синтаксичної форми;
— в рамках централізованої обробки
запитів:
— формування та відправка з і-ї
ВІС визначених (із заздалегідь
обумовленого списку) запитів
до ЦСОЗ;
— отримання та відображення на
і-й ВІС відповідей від ЦСОЗ.
Функції ЦФС:
— обмін інформацією у вигляді
транспортних файлів з якоюсь і-ю ВІС
і ЦСД;
— збереження на визначений
термін та відстрочена розсилка транс-
портних файлів.
Функції ЦЗОС:
— обмін інформацією “запит—
відповідь” з БД ВІС і ЦСД;
— ведення БД відповідності
критеріїв пошуку та реквізитів БД ВІС;
— обробка та збереження на
визначений термін запитів від ВІС;
— формування запитів до БД
ВІС та ЦСД;
— обробка та збереження на
визначений термін відповідей від ВІС
на запити;
— інформування ВІС про наяв-
ність відповідей на їхні запити.
Функції ЦСД:
— обмін інформацією у вигляді
транспортних файлів з ЦФС та у ви-
гляді “запит — відповідь” з ЦСОЗ;
— завантаження до БД ЦСД ін-
формації транспортних файлів, які
отримані від ВІС за допомогою ЦФС;
— накопичення, збереження та
ведення інтегрованої інформації міжві-
домчого користування у БД ЦСД;
— формування транспортних
файлів для передачі ВІС за допомогою
ЦФС;
— формування відповідей на
запити від ЦСОЗ.
Функції ЦШС:
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
82
— моніторинг та аудит операцій
по обміну інформацією.
Відмітимо, що на ділянці взаємо-
дії серверів ЦФС, ЦСОЗ з ЦСД дуже
прийнятною була б високошвидкісна
мережа передачі даних SAN (Storage
Area Network), призначена саме для
підключення серверів до засобів схо-
вищ даних. Ця концепція ґрунтується
на можливості з’єднання будь-якого з
серверів з будь-яким пристроєм збері-
гання інформації, що працює за прото-
колом Fibre Channel за наявності таких
компонентів [3]:
— Host Bus Adapters (HBA);
— ресурси зберігання даних
(дискові масиви, стрічкові бібліотеки);
— пристрої, що реалізують ін-
фраструктуру SAN (комутатори – FC-
switch);
— програмне забезпечення
(драйвери пристроїв, менеджер томів).
Висновки
Поділ технології створення між-
відомчої інформаційної системи на ва-
ріанти дуже умовний. І дійсно, якщо
взяти схему взаємодії першого варіанта
і на сервері МПД встановити програм-
ні засоби обробки запитів та їх марш-
рутизації, то цей варіант перетвориться
у другий. Третій варіант відрізняється
від п’ятого тільки тим, що при ньому
МБД єдина, а при п’ятому вона поділе-
на на підсистеми, кожна з яких знахо-
диться на своєму сервері. Цей умовний
поділ потрібен тільки для того, щоб
можна було ретельно розглянути кож-
ний з цих варіантів і визначити їх ха-
рактеристики.
Перший варіант схем взаємодії
ВІС у межах ІМІС відрізняється від ін-
ших своєю простотою реалізації. Для
створення системи в цьому варіанті не
треба розробляти спеціальні програмні
засоби і не треба спеціального облад-
нання. Достатньо лише мережі переда-
чі даних. Обмін інформацією в режимі
“кожний з кожним” відбувається за
допомогою або транспортних файлів,
або файлів виду “запит—відповідь”.
Другий варіант відрізняється від
першого додатковим обладнанням —
центром обробки запитів і відповідним
програмним забезпеченням його.
За третім варіантом на відміну
від перших двох спеціально створюєть-
ся окрема база даних, інформація в
якій постійно оновлюється в заздале-
гідь обумовлені строки і в обумовлених
обсягах з відомчих баз даних. ІМІС, що
реалізована у такому варіанті, повинна
мати потужний програмний інтерфейс
зі всіма взаємодіючими ВІС і відповідні
технічні засоби.
Четвертий варіант відрізняється
від третього наявністю на кожній БД
ВІС спеціальних програмно-технічних
засобів (серверів з відповідним про-
грамним забезпеченням) для зберіган-
ня та підтримки дублікату певної, за-
здалегідь обумовленої, частини відом-
чої бази даних (своєрідного кешу). Са-
ме цей кеш і взаємодіє з центром об-
робки запитів.
У п’ятому варіанті на відміну від
четвертого сервери з кешами розмі-
щуються не разом з БД ВІС, а разом з
центром обробки запитів.
Не можна сказати, який з варіа-
нтів схем взаємодії ВІС у межах ІМІС
кращий. Кожний з них має і позитивні
і негативні властивості. Тому вибір
якогось з них залежить від кожного
конкретного випадку. Тим більше що
на практиці при проектуванні терито-
ріально розподіленої інтегрованої між-
відомчої інформаційної системи часто
треба застосовувати декілька з описа-
них варіантів взаємодії.
Одним з найважливіших питань
при обміні даними між ВІС є узго-
дження використовуваних ними кла-
сифікаторів. Для першого варіанту ре-
алізації ІМІС це буде означати наяв-
ність на кожній ВІС програмних засо-
бів узгодження класифікаторів, що ви-
користовуються при обміні інформаці-
єю. Тобто на кожній ВІС необхідно уз-
годити N “комплектів” класифікаторів.
При цьому після оновлення класифіка-
тора одним з учасників ВІС їх необхід-
но оновити та узгодити на інших вуз-
лах ІМІС, що організаційно досить
важко. При побудові ІМІС на “вірту-
альній” міжвідомчій БД з центром об-
Модели и средства инженерии баз данных и знаний
83
робки запитів (другий варіант) функція
узгодження класифікаторів переміщу-
ється на ЦОЗ. Тут знаходяться таблиці
відповідностей класифікаторів, що ви-
користовуються кожним з відомств.
Таким чином, при зміні в одному з
класифікаторів і-ї ВІС операцію узгод-
ження необхідно виконати тільки в од-
ному ЦОЗ. Цю функцію можна поклас-
ти на адміністратора ІМІС. Те саме
можна віднести до четвертого і п’ятого
варіантів. Для третього варіанта (ІМІС
на спеціально створеній міжвідомчій
БД) класифікатори і-ї ВІС потрібно уз-
годжувати з загальними класифікато-
рами, що використовуються у міжвідом-
чих БД.
Як було показано, характеристи-
ки міжвідомчої системи багато в чому
залежать не тільки від вибраної архітек-
турної схеми, але й від програмного
інструментарію, застосованого для її
проектування і створення. Для цього
пропонується використовувати сучасні
новітні інтегровані інструментальні
CASE-засоби проектування і генерації
розподілених баз даних, як, наприклад,
S-Designer або інші програмні засоби
такого класу, з візуальним об’єктно-
орієнтованим моделюванням (UML),
програмні засоби розробки функціональ-
них модулів (наприклад, Java, Power-
Builder), які забезпечують наступні
можливості:
— модифікування та розширен-
ня баз даних у процесі розробки і роз-
витку системи без значних витрат
ресурсів;
— створення інтегрованих у си-
стему її функціональних прикладних
модулів;
— модернізацію програмно-апа-
ратної платформи без значних змін іс-
нуючих компонентів системи;
— інформаційну взаємодію із
зовнішніми, по відношенню до ство-
рюваної системи, інформаційними сис-
темами.
Це надасть створеній системі
гнучкості та завершеного вигляду за-
вдяки таким цінним властивостям, як
розподіленість, масштабованість, модуль-
ність, інтегрованість, відкритість та
програмно-апаратна гетерогенність.
1. Бабенко Л.П., Лавріщева К.М. Основи про-
грамної інженерії: Навч. посіб. – К.: Знан-
ня, 2001. – 209 с.
2. Алексеев В.А., Богданцев Е.Н., Шумков Е.А.
Концепция создания единой автоматизиро-
ванной системы документов проектной базы
ядерных установок // Пробл. программиро-
вания. – 2001. – №1—2. – С. 109—113.
3. Голубев Д. Сети хранения // Открытые сис-
темы. – 2003. – №3. – С. 24—30.
Отримано 26.06.03
Про авторів
Алексєєв Віктор Анатолійович,
кандидат технічних наук, завідувач
відділом
Ільїн Сергій Анатолійович,
провідний програміст
Мягкова Людмила Анатоліївна,
головний аналітик з автоматизованих
систем
Терещенко Валерій Савелійович,
кандидат технічних наук, старший
науковий співробітник
Місце роботи авторів:
Інститут програмних систем НАН України,
просп. Академіка Глушкова, 40
м. Київ, 03680, Україна
Тел.: (044) 266 4228, 266 6321
|