Программные продукты и системы

Усиление процессов интеграции в науке и технике, необходимость решения сложных комплексных проблем часто приводит к созданию многоуровневых распределенных информационных систем (ИС) научных исследований, в которых средства хранения, обработки и анализа информации интегрируются со средствами построения математических моделей, подготовки и реализации вычислительных экспериментов (ВЭ).

Привлечение новых подходов и технологий в проектирование химического программного комплекса ChemObjects, использующегося для целей построения и верификации кластерных моделей (КМ) расплавов [1,2], подтолкнуло к разработке и реализации совокупности средств, играющих роль вспомогательного инструментария, применяемого в процессе проектирования [3]. В состав инструментария входят:

-    автоматизированная система проектирования информационных систем (АСПИС) Lolita;

-    подсистема доступа к данным для научных исследований (НИ) и ВЭ [4];

-    идеология проектирования ИС для НИ и ВЭ.

Подсистема доступа к данным  и идеология проектирования ИС  входят в состав программной среды АСПИС Lolita.

Данная работа посвящена проектированию и реализации подсистемы доступа к данным, использующейся для информационной поддержки этапов проектирования (в рамках АСПИС Lolita) и эксплуатации разработанных ИС.

В качестве вспомогательного инструментария, предназначенного для использования при построении комплекса ChemObjects, была реализована АСПИС Lolita.

Система Lolita базируется на двух понятиях: на идеологии проектирования ИС  и на подсистемах доступа к данным.

В рамках АСПИС Lolita любая идеология проектирования может состоять из произвольного количества этапов разработки ИС, которые в свою очередь могут быть автоматизированы произвольным количеством инструментов. Инструментами являются исполнимые файлы ОС Windows.

Подсистемы доступа к данным обеспечивают централизованный (и, возможно, удаленный) доступ к информационным ресурсам и используются как инструментами проектирования на этапе разработки ИС, так и реализуемой программной системой на этапе ее эксплуатации.

При взаимодействии разработанной идеологии проектирования ИС для НИ и ВЭ и подсистемы доступа к данным многие акты передачи управления сопровождаются передачей входных данных (параметров вызываемой функции) и заканчиваются возвращением результатов (данных) в тот блок, из которого был произведен вызов функции.

Идеологии проектирования ИС и подсистемы доступа к данным разрабатываются отдельно от АСПИС Lolita и (как плагины) подключаются к ней, проходя через процесс регистрации.

Подсистема доступа к данным состоит из трех частей.

1.      Менеджер для настройки источника данных (DSMan.exe) – используется в АСПИС Lolita при создании нового проекта с помощью идеологии проектирования ИС для НИ и ВЭ. Главное назначение – специфицировать источник данных для приложений (инструментов) автоматизации проектирования.

2.      Серверное приложение (DASrvApp.exe) – его главной задачей является обработка запросов, получаемых от клиентов, использующих модуль DAUnit, для доступа к базам данных (БД).

3.      Модуль доступа к данным (DAUnit) – содержит все необходимые механизмы для доступа к серверному приложению (DCOM-интерфейс серверного приложения, компоненты для установления соединений и пр.), а также компоненты для хранения данных на стороне клиента, полученных в результате его запросов к серверу.

Модуль доступа к данным встраивается в приложения, которым будет необходимо подключаться к серверу, то есть в инструменты, автоматизирующие проектирование ИС в АСПИС Lolita, и в удаленные исполнители действий.

На стороне сервера все БД можно разделить на два типа: БД КМ ИС и шаблоны БД КМ ИС. Шаблоны предназначены для создания новых, пустых БД КМ ИС. Главное требование к БД КМ ИС заключается в том, что она должна позволять хранить информацию о различных сущностях, входящих в состав КМ разрабатываемой ИС. Для хранения этой информации было разработано 28 реляционных отношений, которые и составляют БД КМ ИС.

Подсистема доступа к данным опирается на те или иные сетевые протоколы, которые инкапсулируют все специфические особенности организации каналов для доступа к информационным ресурсам, организованным в виде БД. В некоторой степени она отвечает за надежность и удобство соединений, предлагая определенный интерфейс взаимодействия с данными.

Реализованная подсистема доступа к данным поддерживает две сетевые технологии доступа: Microsoft DCOM [5-7] и Windows Sockets Architecture (опирающаяся на сетевой протокол TCP/IP). При использовании соединений по технологии DCOM компьютерная сеть должна быть основана на технологии Microsoft Windows NT (то есть в сети должны быть созданы группы пользователей; компьютер, на котором запускается сервер, должен иметь доступ к спискам всех пользователей сети или должна быть установлена сетевая служба каталогов Active Directory и пр.). Для технологии WinSocket достаточно того, чтобы сеть поддерживала протокол TCP/IP. При использовании TCP/IP подсистема доступа к данным будет функционировать и на сетях, основанных на других информационных технологиях, например Novell NetWare.

Для взаимодействия клиентского и серверного приложения подсистемы доступа к данным посредством обеих технологий используются Object RPC, поэтому на обеих сторонах должна быть включена его поддержка.

Реализация подсистемы доступа к данным была ориентирована на ОС семейства Windows. Основной акцент делается на ОС Windows XP. При использовании в ОС Windows 95/98 может потребоваться наличие дополнительных DLL библиотек для поддержки технологий DCOM, WinSocket и/или технологии БД MIDAS.

Основные функции подсистемы

1.        Предоставляется сервис, который заключается в обеспечении объектно-ориентированного интерфейса для доступа к БД.

2.        Поддерживается доступ к данным как для локального, так и для удаленного или распределенного по сети варианта вычислительной системы (используется технология построения многозвенных программных систем MIDAS [8-10]).

3.        Поддерживается многопользовательский режим доступа к данным как к одной, так и к разным БД КМ ИС.

4.        Поддерживается несколько протоколов (DCOM, TCP/IP) для доступа к данным. Обеспечивается независимость ИС и исполнителей действий от технологий и протоколов доступа к данным (для этого используется модуль доступа к данным DAUnit).

5.        Предоставляются сервисные функции для манипуляции файлами БД и шаблонами БД как для пользователей сервиса (реализуется за счет функций модуля DAUnit), так и для администратора БД (используется графический интерфейс пользователя серверного приложения).

6.        Проводится регистрация всех действий и событий, которые инициируют пользователи сервиса в специализированной серверной БД, и предоставляется графический интерфейс пользователя для администратора серверного приложения с целью их мониторинга.

7.        Поддерживается протокол FTP для скачивания и добавления файлов БД и шаблонов БД с серверного приложения и на него.

8.        Поддерживается динамическое создание/удаление компонент для организации произвольного количества независимых каналов для SQL-запросов для любой БД, которая была открыта клиентом, в рамках одного подключения (возможность реализуется на серверной стороне и в модуле DAUnit).

9.        Поддерживается возможность организации произвольного количества параллельных независимых каналов доступа (подключений) из одного клиентского приложения. Это может быть использовано при параллельном выполнении нескольких действий одним исполнителем.

Для реализации подсистемы доступа к данным использовалась интегрированная среда программирования, поддерживающая методологию RAD и библиотеку визуальных компонент VCL – Borland C++ Builder v 6.0.

К недостатку реализации данной подсистемы доступа к данным для НИ и ВЭ можно отнести отсутствие на стороне серверного приложения и в модуле доступа к данным программного кода, обеспечивающего разрешение конфликтных ситуаций, связанных с многопользовательским режимом доступа (при распределенной разработке ИС). Для устранения данного недостатка можно использовать форму, обслуживающую ошибки пользователя, и событие, инициируемое на стороне клиента OnReconcileError [10].

Список литературы

1.   Богатиков В.Н., Сидельников Д.В., Кременецкий В.Г. Программная среда для комплексного анализа структурных моделей кристаллического и расплавленного состояний. // Информационные технологии в региональном развитии. – Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2005. - Вып. V. - С. 129-131.

2.   Сидельников Д.В., Богатиков В.Н., Кременецкий В.Г. Построение автоматизированного комплекса ChemObjects для верификации кластерных моделей расплавов. // Там же. – Апатиты, 2004. - Вып. IV. – С. 77–82.

3.   Богатиков В.Н., Сидельников Д.В., Кременецкий В.Г. Проектирование комплекса ChemObjects на базе концептуальной методологии проектирования. Постановка задачи. // Тез. докл. Всерос. шк.-сем.: Прикладные проблемы управления макросистемами.– Апатиты: КНЦ РАН, 2006. - С. 55 – 57.

4.   Сидельников Д.В., Богатиков В.Н., Кременецкий В.Г. Подсистема доступа к данным для автоматизированной системы проектирования концептуальных моделей. // Тез. докл. IX Регион. науч. конф. (13-14 апр. 2006 г., г. Апатиты). - Апатиты: Изд-во КФ ПетрГУ, 2006. – с. 42-43.

5.   Зельцер Л. Будущее распределенных вычислительных систем. - http://beda.stup.ac.ru/psf/ziss/wmaster/books/magazine/ pcmag/9706/069716.htm.

6.   Хейфец И.М. DCOM Распределенная COM. - http://ily­ailyahome.chat.ru/dcom.htm.

7.   COM / COM+ / DCOM – Distributed Component Object Model. - http://www.datahousecorp.com/rus/technology/dcom.htm

8.   Игнатьев Р. MIDAS. Практическое применение. - http://www.rsdn.ru/article/db/midas.xml

9.   Технология DataSnap. Механизмы удаленного доступа. - http://www.kib.ru/lib/resources/ src19/Secrets_Delphi_7_Book/ Chapter20/Index.html

10.Шамис В.А. Borland C++ Builder для профессионалов. – СПб.: Питер, 2005. – 798 с.