Software & Systems

Развитие современных информационных технологий, в том числе глобальной сети Интернет, и освоение пользователями ее возможностей оказывают влияние на различные области жизни и деятельности, что приводит к возникновению новых техно-социальных структур.

В архитектуре крупномасштабных распределенных систем в настоящее время преобладает синхронная платформа клиент-сервер (WWW, Corba, J2EE, COM+), которая формирует две роли: компонент действует как клиент, при этом требует данные/функционал от другого компонента, или действует как сервер, если отвечает на запрос клиента. Клиент блокируется в момент отправки запроса до тех пор, пока не придет надлежащий ответ.

Существуют приложения, которые не могут быть эффективно реализованы при использовании технологии запрос/ответ. Более того, при их реализации, когда информация, предоставляемая одной службой, зависит от информации, поставляемой другой службой, использование этой технологии приводит к решению, которое не масштабируется и предоставляет данные, которые могут быть неточными и неполными. В отличие от этого новая асинхронная платформа Публикация/Подписка непосредственно отражает поведение, свойственное информационно-управляемым приложениям, так как такая коммуникация является косвенной, иниции- руемой производителями информации. Гибкость механизма выбора уведомлений, используемого потребителями, является важнейшим фактором при реализации службы уведомлений. Использование избирательного механизма выбора уведомлений по их содержимому в сравнении с выбором на основе канала или темы позволяет повысить эффективность функционирования, гибкость всей системы и в целом облегчает ее расширяемость и непрерывное изменение с целью адаптации к изменениям в объединяемых ею приложениях [1].

Одним из направлений приложения такого рода технологий становится разработка дистанционных конкурсов в рамках дошкольного, школьного, университетского обучения, являющихся неотъемлемой частью образовательного процесса. Кроме мероприятий, проводимых в рамках образовательного учреждения, появилась возможность участия в международных конкурсах, при проведении которых присутствие самого участника не является необходимым. В настоящее время существует большое количество ресурсов, позволяющих принять участие в проводимых мероприятиях, разместить свою работу и получить заслуженный приз. При работе с ними возникают проблемы хранения и анализа работ. Поэтому появляется необходимость создания системы, удобной для подачи заявок участников, отбора данных по различным критериям, удобной сортировки конкурсов, просмотра доступных положений конкурса и качественного анализа результатов проверки.

Возможности системы включают облачное хранение данных и автоматическое формирование дипломов участника или победителя в зависимости от результатов проверки.

Архитектура системы

При проектировании архитектуры веб-ориентированной информационной системы основным критерием выделения подсистем и их функциональности является их пространственная распределенность. Подсистемы взаимодействуют, обмениваясь сообщениями посредством граничных (интерфейсных) объектов особого типа. В свою очередь, параллельные задания, формирующие подсистему, представляются как активные объекты, которые могут взаимодействовать друг с другом в пределах одной подсистемы либо, преодолевая границы, в разных подсистемах различными способами: асинхронно, синхронно, при помощи групповых коммуникаций.

Основным преимуществом разработанного в описываемой системе метода является его ориентированность на проектирование системы реального времени, состоящей из распределенных параллельно выполняющихся компонентов, в то время как другие основанные на методологии UML методы применимы в основном для последовательных систем [2].

В связи с тем, что веб-ориентированная система является сложной, многокомпонентной, с распределенной бизнес-логикой, для облегчения ее разработки и поддержки использована современная программная платформа (фреймворк), удовлетворяющая требованиям архитектуры системы, – Yii framework [3].

При разработке алгоритмов взаимодействия сервера приложений с клиентской частью системы возникает необходимость разделения бизнес-логики и пользовательского интерфейса, так как их взаимное внедрение друг в друга может привести к значительным трудностям при дальнейшем расширении функциональных возможностей системы [4]. При организации взаимодействия сервера приложений и клиентской части используется паттерн Model-View-Controller (MVC), который предназ- начен для разделения бизнес-логики и пользовательского интерфейса, что позволяет вносить изменения в отдельные части системы, не затрагивая другие. Контроллер в паттерне MVC обеспечивает взаимодействие между моделью и представлени- ем [5]. На рисунке 1 показана схема, отражающая структуру сервера приложений.

Скрипт инициализации (index.php) предназна- чен для запуска серверного приложения системы на выполнение и является связующим звеном между пользователем и системой. Фронт-контроллер инкапсулирует контекст обработки запроса – собирает информацию о запросе и передает ее соответствующему контроллеру для дальнейшей обработки. Объект фронт-контроллера создается инициализационным скриптом в единственном экземпляре, реализуется через паттерн Singleton (одиночка) и доступен из любого места приложения по ссылке. На рисунке 2 представлена схема, отражающая этапы взаимодействия пользователя с сервером приложений системы.

Представим алгоритм взаимодействия пользователя с сервером приложений.

1.    Посредством URL пользователь осуществляет запрос к серверу приложений. Сервер приложений обрабатывает запрос и запускает скрипт инициализации на выполнение.

2.    Скрипт инициализации создает экземпляр фронт-контроллера и запускает его на выполнение.

3.    Фронт-контроллер инкапсулирует контекст обработки запроса, получая подробную информацию о нем через компонент приложения request.

4.    Фронт-контроллер определяет запрошенный контроллер приложения и действие, которое должен выполнить контроллер при помощи компонента URL-менеджера. Суть каждого действия определяется внутри соответствующего контроллера.

5.    Фронт-контроллер создает экземпляр запрашиваемого контроллера для дальнейшей обработки запроса пользователя. Контроллер определяет соответствие действия пользователя в его классе. Далее создаются и применяются фильтры, связанные с данным действием.

6.    Если в действии прописано обращение к БД, оно считывает из нее указанную модель через ее менеджера.

7.    Действие подключает указанное представление и передает в него извлеченную модель.

8.    Представление получает и отображает атрибуты переданной модели.

9.    Если необходимы виджеты, представление подключает их.

10. Формируется представление с переданной моделью и передается в представление макета страницы.

11. Завершается формирование представления, и выводится результат пользователю.

Структурная модель системы

При проектировании сложноорганизованной распределенной системы на первом этапе выявлены объекты предметной области, отнесены к классам с соблюдением разумной степени детализации, определены интерфейсы классов и иерархия наследования, установлен регламент отношений между классами [4, 6]. Функциональная схема системы разделяется на основные подсистемы, между которыми указываются информационные связи и/или связи по управлению, описывается основное назначение подсистем. Клиентская и серверная части осуществляют передачу данных при помощи протокола HTTP. Основой HTTP является технология «клиент-сервер», то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.

В составе серверной части осуществляется следующий функционал:

-     авторизация, отвечающая за регистрацию нового пользователя, аутентификацию и авторизацию уже существующего;

-     взаимодействие с БД: конвертируются за- просы от сервера в SQL-запросы к БД;

-     ведение БД: контролируется корректность записей и их актуальность;

-     справочная функция: содержит сведения о системе (руководство пользователю) и о разработчиках;

-     прием/отправка сообщений: принимает сообщения от сервера и отправляет сообщения от клиента, проверяет корректность формата сообщения.

В состав клиентской части входят подсистемы:

-     визуализации: представляет в удобном графическом виде информацию для пользователя системы;

-     приема/отправки сообщений: принимает сообщения от сервера и отправляет сообщения от клиента, проверяет корректность формата передачи данных.

Такой подход к организации структуры веб-ориентированной системы создает условия для обеспечения централизованной обработки, хранения и доставки пространственных данных через сеть Интернет для удаленных пользователей, решающих задачи справочно-информационного и аналитического обслуживания [5].

Данное архитектурное решение обладает рядом преимуществ:

-     выполнение независимо от операционной системы;

-     возможность использования на мобильных устройствах;

-     максимально быстрое распространение среди клиентов;

-     минимальная аппаратная платформа;

-     автоматическое обновление версий.

Визуальное моделирование системы

Диаграммы деятельности – это один из пяти видов диаграмм, применяемых в UML для моделирования динамических аспектов поведения системы. Диаграмма деятельности – это по существу блок-схема, которая показывает, как поток управления переходит от одной деятельности к другой. Как правило, они применяются, чтобы промоделировать последовательные или параллельные шаги вычислительного процесса.

На рисунках 3, 4 представлены диаграммы деятельности пользователей системы с ролями «Администратор» и «Проверяющий».

Клиентская часть системы

Логика работы клиентской части системы реализована с применением паттерна проектирования «Модуль». Паттерн «Модуль» осуществляет инкапсуляцию приватной информации, состояния или структуры за счет встроенного в JavaScript механизма замыкания. Реализация паттерна «Модуль» в системе позволяет оборачивать методы и переменные в программные конструкции особого вида, предотвращая попадание методов и переменных в глобальный контекст. Паттерн «Модуль» возвращает только общедоступную часть через механизм API, оставляя внутреннюю реализацию доступной только в пределах модуля [2, 6, 7].

В разработанной системе взаимодействие пользователя с системой осуществляется посредством визуального графического SDI-интерфейса.

Для пользователя с ролью «Администратор» доступны функции создания, удаления, редактирования конкурсов, пользователей, заявок. Для пользователя с ролью «Проверяющий» (интерфейс страницы пользователя с ролью «Проверяющий» показан на рисунке http://www.swsys. ru/uploaded/image/2018 _1/2018-1-dop/13.jpg) возможны функции:

-     просмотр работ участников конкурсов;

-     изменение статуса заявок участников конкурсов;

-     формирование дипломов участников конкурсов.

Для пользователя с ролью «Участник» возможны функции:

-     создание, удаление, редактирование заявок на участие в конкурсах (интерфейс страницы создания заявок показан на рисунке http://www. swsys.ru/uploaded/image/2018_1/2018-1-dop/14.jpg);

-     изменение данных своего профиля;

-     просмотр результатов и скачивание диплома.

Заключение

В результате проделанной работы создана модель веб-системы на основе паттернов, на которой построена распределенная веб-система проведения конкурса научно-исследовательских работ «IT & TRANSPORT», позволяющая в режиме реального времени подавать заявки на участие в конкурсе научно-образовательных работ участнику конкурса, проверять, утверждать, отклонять и от- правлять на доработку заявки, а также формировать документы с подведением итогов конкурса проверяющему, тем самым контролируя весь цикл деятельности по организации и проведению кон- курса научно-исследовательских работ.

Литература

1.     Антипов В.А., Антипов О.В., Пылькин А.Н. Интеграция распределенных программных приложений на основе ком- муникационной парадигмы // Математические и компьютерные методы в технических, гуманитарных и общественных науках: коллективная монография. Вып. 3. Пенза–М., 2013. С. 36–67.

2.     Михеева Т.И., Головнин О.К., Федосеев А.А. Паттерновое проектирование интеллектуальных транспортных систем // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. URL: http://www.science-education.ru/106-7967 (дата обращения: 11.12.2017).

3.     Макаров А. Yii. Сборник рецептов. М.: ДМК Пресс, 2013. 372 с.

4.     Липаев В.В. Программная инженерия. Методологические основы. М.: ТЕИС, 2006. 609 с.

5.     Имамутдинов А.Н., Остроглазов Н.А., Головнин О.К. Веб-ориентированная информационная система дислокации объектов транспортной инфраструктуры // Изв. Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 17. № 4. С. 739–743.

6.     Михеева Т.И. Использование принципов объектно-ориентированного проектирования интеллектуальной транспортной системы // Вестн. Самарского гос. технич. ун-та. Сер.: Физматнауки. 2004. № 34. С. 141–148.

7.     Михеева Т.И., Головнин О.К. Паттерны поддержки принятия решений по дислокации технических средств организации дорожного движения // ПИТ-2013: тр. Междунар. науч.-технич. конф. Самара: Изд-во CНЦ РАН, 2013. С. 267–272.