CC BY
53
Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования
ческого опыта требует дальнейшего совершенствования и профильной адаптации применительно к определенным направлениям подготовки специалиста.
Литература
1. Асламова Т В. Дидактические возможности интернета как средства интерактивного обучения. - Международная научно-те^ическая конференция ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приорететы развития и подготовка кадров, посвященная 145-летию МГТУ «тми», 17 ноября 2010.
2. Бордовская Н.В. Гуманитарные технологии в вузовской образовательной практике: теория и методология проектирования. Учебное пособие. Спб.: ООО «Кн^сный дом», 2007.
3. Восковская A.C. Гуманитарные образовательные технологии в военном вузе / Известия Военной академии ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого № 249 «Военное образование: состояние, проблемы, пути развития». М.: В А РВСН им.П.Вежкого, 2011. с. 129-132.
4. Запесоцкий А. Какого человека должна сформировать сегодня система образования? // Высшее образование в России. 2003. № 3. с. 45-60.
5. Закирова ЕС., Гербер АР. Роль межпредметных связей и НИР в процессе формирования профессиональной коммуникативной компетенции у студентов // Вестник СГУПСа. Выпуск 4. М.: 2003 с.
6. Закирова Е С. Отраслевая терминология - средство формирования иноязычной профессиональной коммуникативной компетенции // Alma Mater Вестник высшей школы, № 10, 2011. с. 69-73.
7. Закирова ЕС. Профессиональная языковая картина мира с позиции антрополингвистики // Alma Mater Вестник высшей школы, № 6, 2012, с. 93-96.
8. Закирова Е С. Англо-русский словарь-спрмочник по автомобилестроению: шасси. - М.: Издательство МГТУ «тМИ», 2012. 175 с.
9. Караулов, Ю. Н. Из опыта реконструкции языковой личности // Литература. Язык. Культура. М.: Наука, 1986. 234 с.
10. Караулов, Ю. Н. Русский язык и языковая личность. М.: Наука, 1967. 319 с.
11. Карпова ТА., Моисеенко Л А. Формы организации обучения и их классификация / Личность, речь и юридическая практика: Сб.науч.тр.мевдунар.науч.-метод.конф. Выпуск 13. Ростов н/Д: ДЮИ, 2010. с. 101-104.
12. Конецкая В Л. Социология коммуникации. Учеб. М.: Междунар. ун-т Бизнеса и Управления, 1997. 304 с.
13. Крысин Л Л. О речевом поведении человека в малых социальных общностях (постановка вопроса) / Язык и личность / Отв. ред. Д.Н.Шмелев. М., 1989. 192 с.
14. Новиков A.B. Моделирование профессиональной деятельности преподавателя в юридическом вузе // Высшее образование сегодня. 2008. № 4. с. 73 - 76.
15. Юцявичене ПА. Теория и практика модульного обучения. Каунас: Швиеса, 1989.
16. Evelyn K.L., Oliver W.P. Computer Assisted Language Learning / An Investigation on Some Design and Implementation Issues // System, 1987. V.15. No.1. P.35 - 39.
Разработка аппаратно-программного комплекса организационно-технического сопровождения и мониторинга выполнения подведомственными учреждениями научных исследований в рамках
государственного задания
Кошкин A.B., Петухов В.А., Присада CA., Боронников ДА.
ФГБОУ ВПО «^ГИУ», Университет машиностроения 8 (926) 659-45-36, koshkinantona msiii.ni, 8 (926) 204-47-30, unira,mami.ru
Аннотация. В статье рассмотрены предполагаемые варианты модернизации
Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования аппаратно-программной части информационной системы мониторинга выполнения научных исследований в рамках государственных заданий в высших учебных заведениях.
Ключевые слова: модернизация, информационные технологии, мониторинг выполнения исследований.
Введение
Мониторинг выполнения научных исследований в рамках государственных заданий в высших учебных заведениях является ресурсоемкой задачей. Для того, что бы упорядочить процесс выполнения научных исследований, исключить подлоги и подмены материалов и обеспечить прозрачность проведения процедуры, было предложено разработать соответствующую информационную систему (ИС). Система была разработана и введена в эксплуатацию в 2009 году, на сегодняшний день она доступна по адресу http://www.dusp.ru. С каждым годом возрастала нагрузка на систему, увеличивалось количество хранимых и одновременно обрабатываемых данных, что приводило к заметному снижению скорости работы системы. Причиной этому были нехватка вычислительных мощностей, скорости обмена данными с устройствами хранения. Также архитектура системы не позволяла проводить обслуживание программно-мпаратного комплекса без остановки работы пользователей, что было причиной простоя системы во время плановых технических работ. Текущие потребности в функциональности системы потребовали модернизации программной архитектуры.
В отдельно взятый период сбора отчетности по 2012 году было обработано более 87 Гб данных, предоставленных пользователями системы. Данные были получены более чем по 4000 проектам, которые были заведены пользователями в системе. Более 300 ВУЗов со всей России, принимали участие в работе системы, около 2000 пользователей было зарегистрировано, и была зафиксирована максимальная нагрузка - 1500 пользователей, единовременно работавших в системе. В связи с возросшими нагрузками на программно-^таратную часть, было принято решение о модернизации системы.
В первой части этой статьи будет представлено предложение по модернизации аппаратной части системы. Во второй части будет представлено предложение по модернизации программной части системы, в том числе будет представлено обоснование по выбору программного инструментария системы. В заключении на основе представленных данных будут сделаны выводы о возможных преимуществах от модернизации.
Модернизация аппаратной архитектуры Использование любого программного продукта в среде, предназначенной для решения ответственных задач, требует учета доступности, меры способности системы выполнять свое предназначение даже при нештатных ситуациях, поломках оборудования и других происшествиях. Поскольку все больше и больше приложений в сети Интернет используются для решения ответственных задач в режиме реального времени, обеспечение повышенной доступности служб становится актуальной задачей. Таким образом, модернизируемую систему можно назвать Интернет-ресурсом повышенной доступности.
Повышенная доступность является стратегией управления системой, при которой осуществляется быстрое восстановление основных служб системы в случае нештатных ситуаций либо выхода из строя компонента или приложения. При этом, критерием оценки является минимальное время недоступности системы и скорейшее восстановление работоспособности. Наиболее общим решением при построении подобных систем, выполняющих критически важные задачи, является наличие еще одной резервной системы, ожидающей принятия на себя рабочей нагрузки и продолжения выполнения этих задач [1].
В реализуемой сейчас системе работа ресурса обеспечивается на базе одной вычислительной платформы, обеспечено бесперебойное электропитание, обеспечено резервное копирование данных (рисунок 1), разработан сценарий восстановления системы при отказе аппа-
Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования ратной части. Однако данная архитектура не предполагает быстрого восстановления работы системы, не имеет запаса ресурсов для пиковых нагрузок и имеет ограничения в части дисковой подсистемы.
Сервер приложений, сервер управления базами данных, сервер хранения и обработки данных
k IWiM Г1М ""ПЛ1 -
Г Шщ&од 1Км№>>1 11 >> ■ш
Рисунок 1 - Комплекс технических средств интернет ресурса
Для обеспечения повышенной доступности ресурса разработано решение, построенное на идеологии дублирования основных аппаратных ресурсов системы и обеспечения отказоустойчивости программной платформы за счет использования кластерных технологий и виртуализации [2].
Для базовой технологической платформы предлагается выбрать структуру программно-аппаратного комплекса Интернет-ресурса высокой доступности, при выполнении следующих требований:
• комплекс должен состоять как минимум из 2-х (двух) вычислительных платформ (серверов) ведущих производителей, обладающих достаточной надежностью, ресурсами, расширенной технической гарантийной поддержкой от производителя;
• вычислительные платформы необходимо объединить высокоскоростным каналом связи (с^жебная сеть) со скоростью передачи данных не менее 10 Гбит/с. Высокоскоростной канал связи между системами должен обеспечиваться на базе дублирующихся линий связи;
• выделенная система хранения данных объемом полезного пространства хранения не менее 2Т6 должна быть подключена к вычислительным системам с использованием оптоволоконных линий со скоростью передачи данных не менее 8 Гбит/с и обеспечивать дублирование линий связи;
• каждую вычислительную систему необходимо подключить каналом связи к Интернет, управление доступом к ресурсам и разделение подсетей должно осуществляться на базе активного сетевого оборудования и технологии виртуальных сетей VLAN;
• подсистема выделенного резервного копирования должна подключаться к служебной сети и состоять из отдельной вычислительной системы с ресурсами хранения объемом, двукратно превышающим объем резервируемых данных;
• на базе вычислительных платформ должен быть настроен кластер виртуализации высокой доступности с хранением данных виртуальных машин на общей системе хранения данных;
Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования
• безопасность электропитания должна обеспечиваться источником бесперебойного питания мощностью не менее 6 кВт, для которого определяются и настраиваются режимы эксплуатации, в том числе аварийный при отключении электропитания.
Таким образом, комплекс технических средств (рисунок 2) должен состоять из следующих элементов:
• две вычислительные платформы,
• коммутаторы служебной сети с портами 10 Гбит/с,
• система хранения данных объемом минимум 2 Тб,
• оптические коммутаторы сети хранения данных,
• система резервного копирования объемом минимум 4 Тб,
• коммутаторы доступа к сети Интернет.
Интернет
Коммутаторы ядра служебной сети и доступа в Интернет
Серверы отказоустойчивого кластера виртуализации
Оптические коммутаторы Fibre chtannel 8 Гбит/с
Система хранения и обработки данных 2Т6
Подсистема резервного копирования
Подсистема бесперебойного злектррпитания
Рисунок 2 - Принципиальная схема модернизированного аппаратно-программного
комплекса
В рамках выполнения научно-исследовательской работы был разработан проект поэтапной модернизации ресурса. В предлагаемой реализации конечная цель достигается в два этапа, каждый из которых повышает надежность и отказоустойчивость. На первом этапе внедряются две вычислительные платформы, бесперебойное электропитание, виртуализация и кластер виртуальных машин, модернизируется подсистема резервного копирования, настраивается и обеспечивается работа Интернет-ресурса на базе модернизированного программного обеспечения. На втором этапе внедряется система хранения данных, высокоскоростные линии связи между вычислительными платформами, обеспечивается отказоустойчивость работы виртуальных машин в рамках уже созданного кластера.
Выбор технологических платформ Основными критериями выбора решений для модернизированной аппаратной части были: удобство эксплуатации, расширяемость, распространенность, наличие и доступность специалистов для обслуживания, стоимость владения решением [4].
Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования
Выбор конкретных моделей оборудования и характеристик определяется задачами системы, а также требованиями, предъявляемыми к системе в целом, по унификации, надежности, доступности и масштабируемости. Выбор таких известных производителей как Hewlett Packard, Intel позволяет гарантировать высокую степень доступности, масштабируемости и унификации также и на технологическом уровне [6].
В качестве системы виртуализации предлагается использовать решение VMware vSphere.
В качестве решения для резервного копирования предлагается использовать программное обеспечение Veeam Backup & Replication.
В качестве операционных систем виртуальных серверов может использоваться дистрибутив Ubuntu Linux 12.04, как наиболее распространенный в данный момент, доступный для свободного использования, и обладающий, в том числе, коммерческой поддержкой.
В качестве системы управления базами данных (СУБД) предлагается решение компании Oracle - MySQL 5.5 Enterprise. Данная редакция СУБД обладает рядом дополнительных функциональных характеристик для мониторинга состояния, масштабируемости и расширенного управления резервным копированием.
Виртуальные серверы приложений и виртуальные серверы управления базами данных содержат основное информационное наполнение.
Система управления базами данных предназначена для хранения массива динамической информации подсистемы Интернет-ресурса, служебные настройки системы, пользовательские журналы работы [5].
Серверы приложений предназначены для функционирования ядра Интернет-ресурса. Дополнительное системное программное обеспечение реализует бизнес логику Интернет-ресурса и обслуживает следующие компоненты подсистемы:
• основной веб сайт Интернет-ресурса http://www.dusp.ru;
• сервер хранения документов http://docs.dusp.ru;
• системы управления базами данных.
Тип рабочих станций не ограничен функционированием Интернет-ресурса. Требование к рабочим станциям со стороны системы - обеспечить функционирование Интернет-обозревателя.
Безопасность использования информационных технологий
Выполнение требований к повышению показателей безопасности и производительности системы в целом обуславливает и высокую доступность комплекса технических средств Интернет-ресурса.
Для обеспечения защиты данных, находящихся внутри демилитаризованной зоны, от несанкционированного доступа к ним и обеспечения заданной достоверности данных в процессе информационного обмена, между серверами системы и между сетью общего пользования вводится пограничный межсетевой экран с функцией определения и защиты от угроз безопасности. Также межсетевой экран сетевого уровня встроен в операционную систему виртуальных серверов, а также в платформу виртуализации.
Сеть хранения данных физически выделена и не имеет прямой связи с сетями общего пользования.
При эксплуатации должны использоваться штатные методы защиты программно-аппаратного комплекса от механических, тепловых, электромагнитных и других воздействий, защиты данных, в том числе от несанкционированного доступа к ним.
Модернизация программной части
В качестве основного языка программирования (ЯП) предлагается использовать ЯП, который являлся основным в предыдущей версии системы, т.е. PHP версии 5.3. В области программирования для Интернета, PHP — один из популярнейших скриптовых языков, благодаря своей простоте, скорости выполнения, богатой функциональности и распространению
Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования исходных кодов на основе лицензии PHP. PHP отличается наличием ядра и подключаемых модулей, «расширений»: для работы с базами данных, различными программными интерфейсами для обеспечения информационного обмена между процессами, динамической графикой, криптографическими библиотеками, документами формата PDF и т. п.
Для того, чтобы не концентрироваться на так называемом «изобретении велосипеда» и полностью сосредоточиться на написании бизнес-кода приложения было принято решение об использовании фреймворка. Фреймворк (Framework) - структура программной системы; программное обеспечение, облегчающее разработку и объединение разных компонентов большого программного проекта. В отличие от библиотек, которые объединяют набор подпрограмм близкой функциональности, фреймворк содержит в себе большое количество разных по назначению библиотек [3]. Выбор был сделан в пользу Zend Framework 1.12 от компании Zend Technologies Ltd. - компании-р^работчика ядра языка PHP (Zend Engine) и приложений для него, таких как: среда разработки, серверные платформы, оптимизаторы, трансляторы.
Этот выбор обусловлен следующими характеристиками:
• все компоненты фреймворка базируются на объектно-ориентщхшанном подходе;
• архитектура "слабого связывания" с минимальными зависимостями между частями проекта;
• расширяемая реализация MVC, по умолчанию поддерживающая макеты и PHP-шаблоны;
• поддержка большого количества СУБД, включая MariaDB, MySQL, Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL Server, PostgreSQL, SQLite и Informix Dynamic Server;
• возможность работы с почтой посредством различных почтовых протоколов, i.e: mbox, Maildir, POP3 и IMAP4;
• гибкая система кеширования с поддержкой различных типов - в памяти или в файловой системе.
Данный фреймворк, как и многие другие, поддерживает шаблон проектирования MVC, который помогает отделить бизнес-логику приложения от его представлений. Наиболее полезно применение подобной концепции в тех случаях, когда пользователь должен видеть те же самые данные одновременно в различных контекстах или с различных точек зрения.
Client
-Î-
f -v
Controller
Г
Рисунок 3 - Шаблон проектирования MVSC Было принято решение о некотором расширении шаблона MVC до шаблона Model-
Известия МГТУ «тМИ» № 2(14), 2012, т. 3 493
Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования Service-View-Controller (MSVC), путем введения дополнительного сервисного слоя. Наглядно это показано на рисунке 3.
Использование фреймворка позволяет увеличить скорость разработки приложения, повысив при этом качество исходных кодов. Повышение качества исходных кодов достигается за счет, повышенных требований Zend Framework к стандартам в написании программного кода и разработке архитектуры приложения. Дополнительным преимуществом является независимый слой работы с данными, который позволяет практически полностью абстрагироваться от слоя БД. Приложению будет неважна структура БД и сама СУБД, что позволит, в дальнейшем, при многократном росте нагрузок, при необходимости, перевести систему на другую СУБД без изменений в программном коде системы.
Технологии на основе фреймворка позволяют создать стабильный и безопасный код, как для бизнес-логики, так и для сервисного слоя приложения. За счет того, что большинство написанных компонент будут независимы друг от друга в плане логики кода, появляется возможность размещения каких-табо высоконагруженных модулей на отдельных вычислительных мощностях.
Клиентская составляющая системы использует язык javascript в связке с фреймворком jQuery. Такая реализация позволит создать качественный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс и систему взаимодействия с ним.
Заключение
Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:
• Использование предлагаемой схемы аппаратно-^о^аммного комплекса позволит свести к минимуму недоступность, повысить стабильность работы и увеличить производительность системы.
• Использование современных стандартов и подходов к разработке программного обеспечения позволит повысить скорость разработки и увеличить качество отдельных узлов системы.
• Использование моделей, методов и программных средств, предложенных в статье, позволит проводить непрерывный анализ состояния системы и модернизировать ее в соответствии с возникающими потребностями.
• Благодаря предлагаемым решениям, система приобретает дополнительный запас прочности и высокий потенциал для дальнейшего развития, как в аппаратной, так и в программной архитектуре.
Литература
1. Программное обеспечение повышенной готовности промежуточного уровня в Linux, часть 1: Heartbeat и Web-cepeep Apache -http://www.ibm.com/developerworks/ru/linux/library/l-halinux/
2. Александр Купчинецкий Управление виртуальной и облачной инфраструктурой. http://www.cisco.com/web/UA/virtualization/downloads/2-5_VMware_2012_0404_VirtualizationForumCisco.pdf
3. Framework.zend.com. About - http://framework.zend.com/about
4. Performance Best Practices for VMware vSphere™ 5.0" http://www.vmware.com/pdf/Perf_Best_Practices_vSphere5.0.pdf
5. Automating High Availability (HA) Services with VMware HA" http://www.vmware.com/pdf/vmware_ha_wp.pdf
6. HP SAN Design Reference Guide" http://h20000.www2.hp.com/bc/docs/support/SupportManual/c00403562/c00403562.pdf
