Файловая структура геоинформационной справочной системы в локальной сети Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

сг а1 I

Среднеквадратичное отклонение Дисперсия Суммарная длина

Рис.1

УДК 681.3.06

Л.К.Самойлов , С.Л.Беляков , М.П.Сндоренко ФАЙЛОВАЯ СТРУКТУРА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СПРАВОЧНОЙ СИСТЕМЫ В ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

Геоинформационные справочные системы (ГИСС) включают в себя базы данных пространственно-временного характера и объекты мультимедиа. Наиболее эффективна реализация ГИСС в сети компьютеров, поскольку обеспечивает коллективный доступ к накопленной разнородной информации. Современные операционные системы позволяют любой компьютер сети логически сконфигурировать файловым сервером и создать таким образом децентрализованную структуру, имеющую ряд преимуществ по сравнению с размещением файлов ГИСС на единственном файл-сервере. В частности, для сетей масштаба

предприятия может быть снижена величина трафика, обусловленного обращением станций к распределенной по сети базе данных ГИСС.

Основой ГИСС являются картографические файлы векторной графики, содержащие ссылки на записи сопутствующих баз данных. Работа пользователя с ГИСС происходит в диалоговом режиме и заключается в последовательном формировании карты изучаемого участка земной поверхности и его визуального анализа с применением сервисных процедур. Последние могут заключаться в получении информации из реляционных таблиц, поиске и отображении документов, воспроизведении фотореалистичных изображений, а также в выполнении расчетных и аналитических задач. Практика разработки картографической основы ГИСС среднего предприятия показывает, что общий объем файлов векторной графики для описания картографической основы оценивается в несколько десятков гигабайт. Эта величина по мере эксплуатации системы будет возрастать ввиду естественного накопления пространственно-временных данных. При работе отдельного пользователя на соответствующую станцию не передается вся карта. Рабочая область ограничена и для ее отображения достаточна небольшая часть от общего числа файлов. Объем информации, передаваемый по сети, зависит от содержимого и размера файлов, их размещения на серверах Например, если требуемая область пространства описывается в файлах, размещенных на собственных сетевых дисках станции, сетевой трафик отсутствует. Чаще всего требуются обращения к файлам удаленных серверов, причем объем полученной информации может значительно превышать объем реально необходимой. Последнее определяется тем, что фиксированное распределение информации в файлах не отвечает наилучшим образом требованиям конкретного пользователя.

В данной работе рассматривается задача построения файловой структуры ГИСС, обеспечивающей минимальный трафик в локальной сети. Предполагается, что сеть состоит из набора подсетей, разделенных маршрутизаторами. Файл-серверы находятся в разных подсетях, поскольку в случае их нахождения внутри одной подсети трафик минимизировать не имеет смысла.

Под файловой структурой ГИСС будем понимать распределение векторного графического описания карты между файлами и их размещение на файл-серверах сети. Пусть множество примитивов карты

С = {ё1),\0\=М,

распределено в N файлах :

N ____

в= ^/у,7у <=£,/у'оЯ£=0^£^=1,ЛГ (1)

М

При работе пользователя с ГИСС имеют место обращения к подмножеству файлов С-Р,/7 = {^1,^2,...,^}.

Часть файлов находится в собственной подсети станции (/•/), часть - вне ее (^),т.е.

Я = /<7 'UFg. (2)

Интенсивность информационного потока при использовании векторной графики сложным образом зависит от внутренней организации графического редактора. Любое описание хотя бы раз должно быть полностью считано из файла на файл-сервере для подготовки к отображению на экране. Последующие процедуры визуализации с различной степенью частоты обращаются к исходному файлу, используя индексирование, буферирование и свопинг на локальный диск компьютера. Отсутствие обращений к файл-серверу возможно только в одном случае при полном копировании исходного файла на диск локального

компьютера. Если обозначить через /(7^ объем данных, получаемых станцией из сети, то можно утверждать, что

1№)>ЦРЕ),

где 10 - суммарный объем в байтах файлов указанного множества. Задача состоит в том, чтобы найти разбиение (1), обеспечив

1(Рё) ~^>тт.

Анализируя постановку задачи, необходимо отметить следующее:

- из (2) следует, что в первую очередь следует снижать количество и объем файлов, к которым выполняются запросы из разных подсетей. Источники информации должны находиться возле потребителей Трудность в решении этой задачи состоит в том, что на этапе разработки информационной основы ГИСС имеется весьма общее представление о свойствах и поведении пользователей. Кроме того, они изменятся во времени. Поэтому представляется целесообразным ввести в состав ГИСС средства, в режиме нормальной эксплуатации адаптирующие размещение файлов на серверах сети;

множество файлов Рв, получаемое станцией с внешних файл-серверов, содержит картографическое описание, которое стремится получить пользователь для решения собственной задачи. По мнению специалистов [1], оно представляет собой образ, зависящий как от решаемой задачи, так и от личности пользователя. Поэтому количество и перечень файлов может изменяться в широких пределах . Аналогичные приведенным выше рассуждения говорят в пользу динамических средств изменения размера, числа файлов и их содержимого.

Таким образом, поставленную задачу предлагается решать в два этапа. Первый этап (на стадии проектирования ) заключается в разработке предварительного варианта файловой структуры ГИСС. Его цель - определить размер, распределение картографической информации в файлах и их расположение на серверах сети Наиболее целесообразным представляется делать это на основе объектной модели системы Ее достоинство - возможность оперировать принятыми в прикладной области понятиями объектов и их иерархиями. Пусть иерархия классов объектов на карте задана деревом 0(К, V), где К - множество вершин, V - множество ребер. Любой вершине дерева может быть сопоставлен файл, в который включаются все экземпляры объектов данного класса и его подклассов. Максимальное число таких файлов не превышает числа конечных вершин дерева. Выбор варианта распределения необходимо делать, исходя из анализа потребностей в использовании классов объектов в различных

подсетях. Для этого следует каждому классу /л €Е К поставить в соответствие список подсетей, пользователи которых предполагают использовать его.

Если между классом и подсетью существует взаимно однозначное соответствие, файл целесообразно размещать в данной подсети, так как все информационные потоки будут сосредоточены внутри нее. Если один и тот же класс используется несколькими подсетями, однозначно указать размещение файла невозможно. Здесь можно использовать методы и идеи решения задачи о нахождении медианы графа [2].

Хранение всех экземпляров объектов одного класса в едином файле, предполагавшееся выше, реально может оказаться нецелесообразным ввиду значительной степени избыточности. Логичным является сокращение числа экземпляров объектов в файле и увеличение самого числа файлов. Здесь можно указать нижнюю границу объема файла, исходя из особенности структуры файлов векторной графики. Файл обычно состоит из двух частей заголовка, содержащего описание параметров графической среды и общих элементов, и описания графических примитивов изображения. Объем файла в байтах в таком случае можно задать как

W=S+P,

где S - объем заголовка файла, Р -объем описания примитивов. Когда файл разделен на Н частей меньшего размера, суммарный объем файлов W,=HS+P.

Если задано ограничение на суммарный объем файлов Wn, то

Wo-Р

н<------------.

Усредненный объем файла L=W/H должен удовлетворять ограничению

L^S(S + P) Wo-P '

Второй этап решения задачи минимизации трафика ГИСС реализуется в режиме нормальной эксплуатации системы. На каждой станции фиксируется в течение определенного периода наблюдения типы запросов, их параметры и подмножества запрашиваемых файлов. Накопленная статистика позволяет принимать решения об изменениях файловой структуры. Рассмотрим некоторые из них.

Условие перемещения файла с одного сервера на другой можно определить, исходя из сравнения трафиков за текущий и предыдущий период наблюдения. В случае превышения им заданного значения поисковым способом находится новое положение файла в сети.

Условием объединения нескольких файлов в один можно считать статистически устойчивую связь между ними относительно обращений станций сети. Объединение файлов позволяет сократить общий объем информации. После получения нового файла необходимо решить вопрос о его размещении на сервере сети.

Разделение файла необходимо при наличии в нем избыточной информации. К пей относится все то, что не используется пользователем. Сюда относятся объекты, области пространства, временные диапазоны. Данная задача, в отличие от предыдущих, трудноформализуема и требует экспертной системы, способной оценить степень избыточности и выработать стратегию перекомпоновки файлов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Берлянт А.М. Образ пространства : карта и информация.-М.:Мысль,1986.

2. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход.-М.: Мир, 1978.

УДК 681.3.06

В.АЛитвиненко, В.В.Величко, А.Г.Глазунов СИСТЕМА ВИЗУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ТЕПЛОВЫХ УЗЛОВ ЖИЛЫХ ДОМОВ

Переход к рыночной экономике вызвал повышенный интерес к оптимизации потребления тепловой энергии жилыми домами для обеспечения горячего водоснабжения. В работе рассматривается система визуального моделирования тепловых узлов жилых домов при централизованном горячем водоснабжении по двух-контурной схеме.

Система состоит из двух самостоятельных подсистем:

• подсистемы визуального конструирования секционных теплообменников;

• подсистемы визуального моделирования работы теплового узла.

Подсистема визуального конструирования секционных теплообменников предназначена для визуального конструирования секционных водо-водянных противоточных теплообменников с учетом их конструктивных особенностей:

• количества трубок в каждой секции;