Информационные системы: Общие характеристики информационных систем

Выполнение регламентных работ фиксируется в журналах регламентных работ.

Журнал регламентных работ

Дата	Работа	Исполнитель	Замечания о выполнении работы	Отметка исполнения – подпись исполнителя
10.01.2004	Обновление БД антивируса	Инженер Петрова
11.01.2004	Обновление БД антивируса	Инженер Петрова
12.01.2004	Обновление БД антивируса	Инженер Петрова
12.01.2004	Проверка напряжения в сети питания	Инженер Волков
12.01.2004	Антивирусное сканирование НЖМД	Инженер Петрова
13.01.2004	Обновление БД антивируса	Инженер Лютикова
13.01.2004	Обеспыливание системных  блоков	Инженер Волков

Рис. 14. Пример журнала регламентных работ

Известно, что увеличение частоты  сбоев является предвестником отказа. Поэтому большинство ИС и все базовое ПО (ОС, СУБД) ведут журналы, в которых протоколируются сбойные ситуации. В обязанности администратора входит регулярный (в соответствии с регламентом) просмотр этих журналов, планирование и выполнение действий, направленных на нейтрализацию причин сбоев и предотвращение отказов.

Пример

В СУБД создали новую базу. После  этого в журнале событий стали  появляться сообщения о невозможности  завершения резервного копирования  другой, уже существовавшей базы. Новая  база копируется без проблем. В чем  же дело? Для копирования обеих баз задан один и тот же раздел жесткого диска, которого как раз хватило для одной базы, но который оказался мал для двух баз. Планируемое действие: увеличить объем дисковой памяти (или перенаправление резервного копирования в другой раздел или и т.д.).

Отказы дублированных (резервированных) компонентов ИС могут рассматриваться  как сбои ИС. Однако такие сбои могут  приводить к длительному падению  эффективности  функционирования ИС и, возможно, к временному (на период восстановления отказавшего компонента) снижению надежности ИС. Пример: отказ диска в массиве RAID5 на время замены и восстановления содержимого отказавшего диска (около 1 часа) понижает как надежность массива, так и производительность дисковой подсистемы.

Доступность

Доступность измеряется долей времени, в течение которой ИС работоспособна, и тесно связана с надежностью ИС.

Время неработоспособности ИС — это время ее восстановления после сбоя/отказа. Если время восстановления после сбоя, как правило, определяется при разработке ИС и обычно невелико (от долей секунды до нескольких минут), то время восстановления после отказа зависит от наличия плана восстановления, выполнения мероприятий по подготовке к восстановлению после отказа, и обученного и тренированного персонала — администраторов ИС.

Эффективность

Эффективность функционирования ИС заключается в удержании определенных параметров ИС в требуемых пределах. Один из основных таких параметров — время реакции (отклика) на внешние воздействия (изменения данных, действия пользователей и др.). Время реакции ИС должно быть разумно малым; для этого следует выполнять настройки использования всех видов памяти, используемой ИС (перемещения часто используемых данных в более быструю память, - например, в специальную буферную область ОЗУ; удаление (архивирование) неиспользуемых данных; дефрагментацию дискового пространства (включая дефрагментацию свободного пространства на диске и пр.), настройки использования индексов; настройки пропускных способностей сетей (сетевых карт; топологии сети; активного оборудования сети и др.).

Все эти  работы требуют измерений соответствующих  параметров (необходимые измерительные средства, как правило, присутствуют в составе ОС и СУБД/ИПС) и должны выполняться по определенным регламентам.

5. Резервное копирование

Основной проблемой восстановления работоспособности ИС  после отказа является восстановление хранимых данных. Отказ многих аппаратных компонентов ИС (процессора, памяти, контроллеров, внешних устройств, сетей передачи данных и пр.), как правило, нарушает целостность хранимых данных. Поэтому подготовка к восстановлению данных является важнейшим элементом планов работ по восстановлению работоспособности ИС. Такая подготовка включает в себя 3 компонента:

• Изготовление резервных копий данных (резервное копирование)
• Хранение резервных копий
• Тренировки персонала по восстановлению данных

Начнем с последнего. Тренировки должны быть регулярными, обеспечивающими  автоматизацию навыков администраторов по восстановлению данных. Дело в том, что восстановление данных может занимать часы и требовать от администратора действий, выполняемых в строго определенной последовательности. Нарушение такой последовательности может приводить к повторению процедуры восстановления с ее начала — снова вызывая простой ИС.

Хранение  резервных копий зависит от вида носителей. Например, магнитные носители следует хранить в размагниченном металлическом сейфе (шкафу), а оптические диски можно хранить в любом непрозрачном контейнере.

На любых носителях обычно изготавливаются не менее 2 резервных копий (как правило, 3), одна из которых хранится в помещении, в котором предстоит восстановление данных, а другая — в другом здании (желательно не ближе 10 — 15 км) — на случай стихийного бедствия или теракта.

При использовании трех копий еще  одна копия хранится в том же здании, где будет происходить восстановление данных, но в помещении, отдаленном от того помещения, где эксплуатируется  ИС.

Резервное копирование следует осуществлять настолько часто, насколько допустима потеря части данных после их восстановления из последней резервной копии; например, если резервное копирование осуществляется 1 раз в сутки, то средний потерянный объем изменений данных — это изменения, сделанные за 12 часов работы ИС, а в худшем варианте — за все 24 часа. Резервное копирование может быть длительным процессом. Например, изготовление полной резервной копии базы данных объемом 1 Гигабайт может занимать от 20 мин до 1 часа. А бывает ИС объемом в терабайты! Во время изготовления резервной копии нельзя вносить изменения в данные, так что в это время функциональность ИС снижена. Поэтому для резервного копирования следует принимать все возможные меры, снижающие время изготовления копии:

• Уменьшать объем копируемых данных
• Повышать производительность оборудования, на котором изготавливаются копии
• Использовать программное обеспечение, которое позволяет изменять данные, не затрагивающие целостность резервной копии (например, уже полностью скопированные).

Последняя мера сильно зависит от структуры хранимых данных и среды  хранения, а первые две носят универсальный характер.

Средства резервного копирования

Рассмотрим вкратце современное  оборудование, применяемое для резервного копирования.

Таблица 1

Оборудование					Носитель данных
Тип	Стоимость оборудования	Интерфейс	Скорость передачи данных	Совместимость оборудования разных производителей	Тип	Емкость единичного носителя	Стоимость единичного носителя	Надежность	Время хранения
	тыс. долл.		Мбайт/сек			Гбайт	долл.		лет
Цифровой магнитофон	1—10	SCSI	30–400	плохо	микрокассета	100–400	>100	В	>50
Магнитооптический привод	0,5–1	SCSIATA	10	отлично	магнитооптический диск	0,3–2	20	В	>100
DVD/R/RW	0,1–0,8	SCSIATA	10	средне	DVD/R  DVD/RW	4–25	>4	В	неизв.
CD-R/RW массовый	0,05–0,4	SCSIATA	10	хорошо	CD-R/RW	0,7	0,3	С	2
CD-R/RW промышленный	2–10	SCSIATA	10–160	средне	CD-R/RW в специальных кассетах	10–20	>10	В	5–10
НЖМД	0,07–3	SCSIATA	10–320	отлично	жесткий диск	100–300	50–100	С	>30

Выбор оборудования/носителей осуществляется исходя из баланса емкости, скорости записи, надежности и срока хранения и стоимости.

Схемы организации резервного копирования

Рассмотрим возможность уменьшения объема копируемых данных. Для этого используются 2 схемы организации копирования: дифференциальная и инкрементная. Для  обеих схем процесс изготовления резервных копий планируется по определенным календарным циклам. Например, при ежесуточном копировании цикл может составлять 5 — 7 дней, а при ежечасном — 6 — 12 часов.

В начале цикла выполняется полная копия данных. Эта копия делается дважды или большее число раз — в зависимости от принятого числа резервных носителей. Нельзя сделать единственную копию, а затем реплики с нее, — потому, что именно эта единственная копия может оказаться поврежденной. Напротив, рекомендуется сравнить все изготовленные копии для выявления и отбраковки дефектных.

На втором шаге цикла и для  дифференциальной , и для инкрементной  схем копирования выполняется копия только той части данных, которая была изменена за интервал времени, прошедший с момента изготовления полной копии.

Объем таких данных в разы (а  иногда в тысячи раз) меньше, чем  объем полной копии (см. Рис. 15).

На третьем и последующих шагах циклов резервного копирования действия для дифференциальной и инкрементной схем копирования различаются. Для дифференциальной схемы по-прежнему изготавливается копия изменений данных относительно их состояния в момент полного копирования. Объем такой частичной (дифференциальной) копии постепенно растет. Для инкрементной  схемы копируются только изменения данных, произошедшие за последний цикл копирования. Объем данных инкрементной копии остается небольшим.

Рис. 15. Объемы копирования (гипотетический случай)  
при пятидневном цикле изготовления резервных копий. 
По оси X — периоды копирования, по оси Y — объемы (в мегабайтах)

В результате полная копия выполняется  долго, но сравнительно редко. Дифференциальная копия выполняется с нарастающим временем копирования, но использует немного носителей, поскольку после успешного завершения очередного копирования прежняя дифференциальная копия становится формально ненужной (в реальности предпоследнюю дифференциальную копию всегда сохраняют — на тот случай, если последняя копия окажется поврежденной.). Инкрементная копия всегда выполняется быстро, но использует большое количество носителей.

Восстановление данных при использовании  дифференциальной схемы резервного копирования происходит в 2 этапа: сначала восстанавливаются данные из последней полной копии, а затем — изменения данных из дифференциальной копии. При использовании инкрементной схемы процесс восстановления более длителен: вслед за восстановлением из полной копии идет последовательное восстановление из всех инкрементных копий.

В процессе любого восстановления данных любая из копий может оказаться  дефектной. Поэтому во избежание полной потери данных обычно хранятся носители с копиями 2 — 3 предыдущих поколений (скажем, при пятидневном цикле резервного копирования хранятся три последние полные копии и до трех инкрементных копий текущего цикла). Конечно, получить ИС в состоянии двухнедельной давности — не подарок, но полная потеря данных — это еще хуже.

Восстановление из резервной копии  может требовать антивирусного  сканирования — в том случае, когда сохранялись данные, в которых могли переноситься вирусы (например, документы Word или базы электронной почты), поскольку на момент изготовления копии вирус мог быть еще не обнаружен.

6. Типология информационных систем

Информационные системы можно  классифицировать по различным признакам. Чаще всего используют 2 признака: структуру хранимой в информационной системе информации и время отклика.

Классификация информационных систем по времени отклика

По времени отклика информационные системы делятся на ИС реального  времени и пакетные. Информационные системы реального времени имеют время отклика, достаточное для гарантированного решения задач, для которых они предназначены, в требуемые сроки (например, время отклика ГИП не превышает времени комфортного ожидания пользователя — 0,2 ... 5 сек). Время отклика пакетных ИС варьируется в широких пределах и может составлять часы или даже сутки.

Классификация информационных систем по структуре хранимой информации

По структуре хранимой информации информационные системы делятся  на объектографические и документальные.

Объектографические информационные системы

Информация, хранимая и обрабатываемая в объектографических информационных системах,  имеет строго определенную структуру. Каждая запись объектографической ИС состоит из определенных элементов — полей, содержимое которых строго регламентировано (число, строка и др.). Записи объектографической ИС соответствуют объектам реального мира и искусственным сущностям — отсюда и название объектографическая. Примеры  объектографических систем — все системы поддержки управления предприятиями (ERP — Enterprise Resource Planning): бухгалтерия, кадры, склад, торговля, снабжение и поставки — объектографические.

Поиск в объектографических информационных системах осуществляется по сочетаниям локальных критериев, каждый из которых  представляет собой булеву функцию  от значения того или иного поля (например, Накопленная Зарплата > 20000). Типовые задачи поиска в ОИС рассматриваются в процессе разработки ОИС и, как правило, должны находить все требуемые и только требуемые записи. Эффективность поиска обеспечивается использованием индексов. В качестве сред хранения информации ОИС используют т.н. реляционные СУБД, а в качестве языка запросов, как правило, SQL.