Оценка надежности и оперативности распределенной обработки информации

Эффективность использования автоматизированных систем управления (АСУ) различными объектами и процессами во многом определяется эффективностью функционирования автоматизированных систем обработки информации (АСОИ). Одной из основных подсистем АСОИ является вычислительная система (ВС) как совокупность взаимосвязанных     и согласованно действующих однородных и неоднородных ЭВМ и других устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема исходной информации от источников, обработки информации и выдачу результатов обработки потребителям информации.

Анализ основных требований к АСУ различного целевого назначения, а также тенденций развития информационных технологий и аппаратнопрограммных платформ позволяют сделать вывод о необходимости использования при создании программно-математического обеспечения АСОИ технологии распределенной обработки информации (РОИ). Что позволит сочетать достоинства децентрализованной обработки информации (ДОИ) – минимальные требования по стоимости к системе связи и централизованной обработки информации (ЦОИ) – минимальные требования по стоимости к вычислительным средствам. РОИ – характеризуется возможностью выполнения вычислений непосредственно в местах возникновения информации. Таким образом, при РОИ каждый пользователь имеет у себя необходимые вычислительные средства, но в отличие от ДОИ эти средства ограничены по объему и имеют небольшую стоимость. Все вычислительные средства при РОИ объединены в единое целое с помощью каналов связи, но в отличие от ЦОИ пропускная способность системы связи между пользователями может быть ограниченной, поскольку имеется возможность вести в значительных объемах обработку на месте и уменьшить объем передаваемой информации.

С учетом изложенного требуется решить задачу оценки эффективности функционирования данных АСОИ.

Рассматривая периоды, связанные со спецификой функционирования АСОИ и составляющие в совокупности цикл управления, можно выделить следующие требования:

• -    временные – оценки оперативности удовлетворения запросов пользователей (решения целевых задач);

• -    надежностные – оценка устойчивости системы при своевременном удовлетворении этих запросов.

Исходя из этого, в качестве основного показателя эффективности, достаточно точно выражающего целевое назначение системы, может выступить среднее время цикла управления, либо вероятность того, что время цикла управления не превысит заданную величину D . В качестве вспомогательных показателей могут использоваться средние времена сбора и обработки информации, выполнения совокупности расчетов, доведения информации до потребителей. При этом необходимо учитывать значительное территориальное рассредоточение объектов управления в одном случае и средств обмена информацией с объектами управления (ОУ) в другом. Характеристики системы передачи данных (СПД), вычислительных средств и средств сопряжения с источниками приема информации от ОУ. В виду того, что АСОИ – сложная система, понятие ”отказ системы ” не имеет смысла. Так как отказ отдельных ненадежных элементов в такой приводит к некоторому снижению общей эффективности, а не к полной потере работоспособности системы в целом.

Таким образом, процесс создания региональной распределенной вычислительной сети АСОИ и оценки эффективности ее функционирования является сложной комплексной задачей, требующей согласованного решения ряда вопросов:

• -    выбора рациональной структуры  сети, соответствующей ее

назначению и удовлетворяющей поставленным требованиям;

• -    выбора типа линий и канала связи между звеньями сети и оценки их пропускной способности;

• -    обеспечения способности доступа пользователей к общесетевым ресурсам;

• -    распределение аппаратных. информационных и программных ресурсов по узлам сети;

• -    защиты циркулирующей в сети информации от НСД.

В частности, для решения вопроса об оптимальном распределении информационных и программных ресурсов по узлам сети, предлагается найти максимум целевой функции, отражающей суммарную важность взятых задач обработки информации при соблюдении ограничения по оперативности выполнения задач, т.е.:

Y = E "=i E™ i C j 8y ^ max , где

• n    – количество ВС, участвующих в обработке информации; m – количество задач обработки информации;

C j - значения показателей важности задач;

$   (1 — если j — я задача решается i — й ВС; у    I             0 — если нет.

При этом учитывается следующее ограничение для ВС:

Hi=iTm=ivi Sy < w , где

V j - значения показателей трудоемкости (размерности) задач;

w_i - производительность ВС, т.е. суммарный объем решаемых задач не должен превышать производительность ВС, а если D - директивное время решения задачи обработки информации, то

SUS^ i d y Sy <  D , где

V j

• d _y =   - время решения j - й задачи i - й ВС.

Таким образом, решение данной задачи в виде множества булевых переменных 5у с учетом вводимых ограничений, позволяет определить ВС, которые являются значимыми узлами в распределенной ВС. Это позволяет найти оптимальные маршруты распределения задач обработки информации, что способствует повышению оперативности распределенной обработки информации.