Корпоративная база знаний как инструмент обеспечения бесперебойной работы информационных систем

УПРАВЛЕНИЕ В СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

УДК 004.89

Е. Ю. Ажогин, И. Ю. Квятковская

КОРПОРАТИВНАЯ БАЗА ЗНАНИЙ КАК ИНСТРУМЕНТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕСПЕРЕБОЙНОЙ РАБОТЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Введение

В настоящее время в каждой организации используются компьютерные технологии для обеспечения ее эффективного функционирования. Для решения широкого круга задач в организации применяются различные информационные системы, позволяющие автоматизировать задачи той или иной предметной области. Информационной системой является совокупность технических, программных и организационных средств, а также персонала, предназначенных для удовлетворения конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области [1, с. 5-6]. Большинство существующих информационных систем являются распределенными, т. е. они подразделяются на несколько частей, среди которых есть клиентские (например, клиентское приложение, тонкий клиент) и серверные (например, сервер баз данных, сервер приложений). Для каждой из этих частей требуется определенное оборудование, различное по своим характеристикам, кроме того, необходимо обеспечить связь между оборудованием различных уровней системы. В связи с большим разнообразием используемых в организации информационных систем возникает проблема обеспечения их бесперебойной работы с целью повышения эффективности функционирования организации и уменьшения времени простоя оборудования и персонала. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью разработки инструментов эффективного управления ГГ-инфраструктурой организации.

Цель исследований - разработка методологии управления информационными системами организации, обеспечивающей их бесперебойную работу, с возможностью быстрой локализации и устранения неисправностей.

Для достижения цели необходимо решение следующих задач:

1. Выявление узких мест в инфраструктуре информационных систем организации.

2. Определение мероприятий, необходимых для обеспечения надежной и бесперебойной работы оборудования, на котором размещаются информационные системы организации.

3. Разработка концепции системы устранения неисправностей информационных систем, призванной повысить эффективность функционирования организации.

В ГГ-архитектуре предприятия можно выделить 3 основные составляющие (рис. 1):

- серверное оборудование;

- рабочие места;

- сетевое оборудование.

Серверное оборудование обеспечивает функционирование серверных частей информационных систем. На нем располагаются различного рода хранилища данных, поэтому оно оснащается накопителями большой емкости. На серверном оборудовании обеспечивается также обработка различного рода запросов, количество которых может варьироваться от нескольких единиц до нескольких сотен тысяч, что требует высокопроизводительных процессоров. Все это обусловливает значительное тепловыделение, поэтому здесь применяются высокотехнологичные системы охлаждения.

Рабочее место представляет собой совокупность технических и программных средств, используемых сотрудником организации для решения возложенных на него обязанностей. Основным является персональный компьютер, благодаря которому сотрудник имеет возможность

использовать информационные системы, функционирующие в организации. Каждый сотрудник в своей деятельности использует определенный набор информационных систем. Среди них можно выделить несколько видов систем:

— узкоспециализированные, которые используются небольшим количеством сотрудников. Эти системы предназначены для решения задач конкретных подразделений организации (например, бухгалтерские информационные системы);

— координирующие, которые используются в масштабе всей организации и призваны упорядочить деятельность организации в целом. Подобные системы позволяют упростить рутинные задачи сотрудников организации (например, система электронного документооборота);

— инструментальные, которые используются на каждом рабочем месте и предназначены для облегчения типовых задач (например, текстовые редакторы, редакторы электронных таблиц и др.);

— системные, которые являются платформой для функционирования вычислительной системы и других информационных систем и обеспечивают эффективное управление компонентами этой вычислительной системы (операционные системы).

Рис. 1. Виды оборудования, используемого в организации

Все пользователи применяют в своей деятельности системные и инструментальные информационные системы. Координирующие информационные системы также используются большим количеством сотрудников организации, однако данный вид систем не обязательно должен использоваться каждым сотрудником. Узкоспециализированные информационные системы применяются гораздо меньшим количеством пользователей. Первые два вида систем, как правило, являются распределенными и, кроме клиентских частей, могут содержать одну или более серверных частей.

Сетевое оборудование предназначено для организации взаимодействия всех остальных видов оборудования в организации.

Обеспечение бесперебойной работы информационных систем

Под бесперебойной работой информационных систем будем понимать функционирование технических, программных и организационных средств, их составляющих, обеспечивающее функционирование информационной системы в установленном режиме. Следует также отметить, что, например, выход из строя какого-либо элемента системы, при сохранении работоспособности информационной системы, не влияет на бесперебойную работу информационной системы, однако требует определенных действий обслуживающего персонала, направленных на приведение информационной системы в установленный режим функционирования.

Бесперебойная работа информационной системы подразумевает бесперебойную работу всех ее составляющих, т. е. технических, программных и организационных средств, а также персонала. С технической точки зрения для обеспечения бесперебойной работы информационной системы необходимо поддерживать все используемое ею оборудование в штатном режиме работы. Однако нельзя с абсолютной уверенностью сказать, что оборудование никогда не даст сбой. Наиболее важной частью любой информационной системы являются данные, поэтому необходимо прибегнуть к ряду мер (не только организационных), которые позволят с уверенностью гарантировать сохранность данных информационной системы.

Для хранения информации на носителях серверного оборудования необходимо использовать RAID-массивы. RAID (англ. redundant array of independent/inexpensive disks - избыточный массив независимых/недорогих жёстких дисков) - набор нескольких дисков, управляющихся специальным устройством - контроллером, который представляется для остальных компонентов вычислительной системы единым целым. Для обеспечения отказоустойчивости используется избыточность информации. В зависимости от используемой схемы чтения и записи информации на носители, входящие в массив, выделяют несколько типов RAID-массивов, отличающихся различной отказоустойчивостью и быстродействием. В табл. 1 перечислены краткие характеристики основных типов массивов. Здесь V1 - объем меньшего носителя, N - общее число носителей в массиве. Из-за использования избыточной информации приходится жертвовать частью общего объема носителей, входящих в состав массива.

Таблица 1

Сравнение различных типов RAID-массивов

Тип массива КАГО 0 КАГО 1 КАГО 3 КАГО 5 RAID 6

Описание Чередование. Данные записываются на диски поочередно Зер калирование. Данные дублируются на несколько дисков одновременно Данные разбиваются на блоки и распределяются по дискам, один из дисков массива используется для хранения блоков четности Данные разбиваются на блоки. Блоки данных и их контрольные суммы последовательно записываются на диски Похож на RAID 5, но здесь используются 2 контрольные суммы, рассчитанные по разным алгоритмам

Минимальное количество дисков 1 2 3 3 5

Эффективное пространство VI VI • N / 2 VI • ^ - 1) VI • ^ - 1) 1 & £

Преимущества Повышение производительности Высокая производительность и надежность Высокая скорость чтения и записи Оптимальная скорость чтения и записи, приемлемый объем Оптимальная скорость чтения и записи, приемлемый объем

Недостатки Потеря данных при выходе любого носителя из строя Потеря половины пространства Большое время доступа к произвольному сектору Выход из строя одного диска сильно снижает производительность Выход из строя одного диска снижает производительность

Использование RAID-массивов, тем не менее, не гарантирует сохранность данных, поэтому необходимо применять резервное копирование данных на отдельный сервер. Для серверов, на которых располагаются серверные части информационных систем, необходимо применять виртуализацию. Под виртуализацией понимается запуск нескольких операционных систем на одном физическом сервере. Применение данной технологии позволяет значительно сократить время, необходимое для восстановления работоспособности информационной системы после отказа оборудования, на котором она располагалась. Так как виртуальные машины представляют собой некий

набор файлов, то перенос виртуальной машины сводится к копированию этих файлов на работающий сервер, поддерживающий виртуализацию, и активации виртуальной машины на нем. После восстановления вышедшего из строя сервера эта виртуальная машина может быть перенесена обратно. Преимущество виртуализации заключается в том, что никаких дополнительных действий, кроме указанных выше, не требуется. Если бы серверная часть информационной системы находилась на физическом сервере, то для восстановления ее работоспособности после выхода этого сервера из строя потребовалась бы полная настройка всех параметров среды располагающихся на нем информационных систем, что заняло бы намного больше времени.

Для обеспечения бесперебойной работы сетевого оборудования необходимо осуществлять резервное копирование его конфигураций.

Количество рабочих мест в организации по сравнению с количеством серверного оборудования велико. В связи с этим организация бесперебойной работы рабочих мест и сохранность данных являются нетривиальной задачей. Помимо большого количества, для рабочих мест характерна территориальная распределенность. Для хранения данных необходимо использовать специально выделенное для этих целей серверное оборудование, например такое, как сетевые хранилища, серверы баз данных и др. Информационные системы, используемые на рабочих местах, должны быть распределенными, что позволит организовать резервирование данных, которые хранятся в них, на серверном оборудовании, гарантирующем большую надежность и сохранность информации. Таким образом, при выходе из строя рабочей станции восстановление данных не потребуется, т. к. они находятся на серверном оборудовании. Потребуется восстановление системного обеспечения и клиентских частей используемых на данной станции информационных систем.

Обслуживание информационных систем

С точки зрения функционирования информационных систем персонал организации можно условно разделить:

— на пользователей информационных систем;

— специалистов по обслуживанию информационных систем.

Пользователями являются различные специалисты, использующие информационные системы для выполнения своих должностных обязанностей. Использование этих систем позволяет повысить эффективность их работы.

Специалистами по обслуживанию информационных систем являются сотрудники подразделений организации, в обязанности которых входит развертывание, настройка и поддержание в работоспособном состоянии всех информационных систем, функционирующих в организации. Данные подразделения могут включать в себя отделы, которые бесперебойно обеспечивают функционирование различных составляющих информационных систем, таких как сетевое оборудование, серверное оборудование, программные средства информационных систем, а также рабочие станции. Подразделения, занимающиеся поддержкой работоспособности рабочих станций, будем называть службой технической поддержки.

Развертывание информационной системы проходит несколько этапов:

— установка и настройка серверного оборудования. На данном этапе происходит настройка технических средств информационной системы, относящихся к ее серверной части;

— установка и настройка серверной части информационной системы. На этом этапе настраивается серверная часть информационной системы;

— установка и настройка рабочих станций. Здесь происходит настройка клиентской части информационной системы;

— обучение пользователей.

Следует отметить, что первых двух этапов может не быть, если информационная система не является распределенной. В процессе функционирования информационной системы могут возникать внештатные ситуации различного характера:

— выход из строя оборудования;

— сбой в работе информационной системы из-за неверных действий пользователя;

— неверное функционирование программной части информационной системы.

Для восстановления штатного режима работы информационной системы в первом случае необходимо устранить неполадки оборудования. Для уменьшения времени простоя, когда информационная система не может использоваться, часть информационной системы, располагавшуюся на вышедшем из строя оборудовании, необходимо перенести на серверное оборудование, у которого есть необходимый запас ресурсов. В данном случае очень полезным оказывается использование виртуализации. Во втором случае требуется выполнение определенной последовательности действий, позволяющей перевести информационную систему в состояние, в котором она находилась до сбоя. После этого пользователь имеет возможность продолжить работу с системой. В данной ситуации в деятельности организации также возникает простой. В последнем случае требуется обращение за помощью к разработчику информационной системы или официальным его представителям, т. к. внутренняя архитектура известна только им. Подобная ситуация может значительно увеличить время простоя системы, т. к. разработчик информационной системы или его официальный представитель являются внешними источниками информации по отношению к организации. Помимо этого, в этой ситуации организация может понести экономические убытки. Устранение неполадок оборудования, восстановление информационных систем после сбоев, поддержание связи с разработчиками информационных систем или их официальными представителями находятся в компетенции специалистов по обслуживанию информационных систем. Таким образом, выявление и устранение неисправностей информационных систем производится централизованно сотрудниками одного подразделения организации. В компетенции пользователей находится лишь использование информационных систем.

Быстрая локализация и устранение неисправностей информационных систем - важная задача в любой организации. Ее решение осложняется большим количеством рабочих мест и их территориальной распределенностью, а также человеческим фактором. Под человеческим фактором понимается неспособность пользователей определить источник проблемы (например, проблема с сетевым оборудованием, либо с серверным оборудованием, либо некорректность его действий и т. п.). Для решения этой задачи необходимо применять систему устранения неисправностей информационных систем, в которой регистрируются обращения пользователей в службу технической поддержки, что в дальнейшем позволит быстрее определить и устранить источник неисправности, поскольку проблемы, регулярно повторяющиеся у пользователя, решаются аналогично.

Обнаружение и устранение неисправностей информационных систем

Каждый пользователь в своей работе использует ограниченный набор информационных систем. Он действует по определенному алгоритму, т. е., выполняя последовательность действий, он ожидает получить определенный «ответ» от информационной системы. Если «ответ» не удовлетворяет ожиданиям пользователя либо отсутствует, то такое поведение системы является внештатной ситуацией, и для восстановления корректной работы пользователь обращается в службу технической поддержки. Для быстрого разрешения проблемы необходимо использовать упомянутую выше систему устранения неисправностей информационных систем.

Данная система предоставляет возможность устранения неисправности в несколько этапов, каждый из которых выполняется, если на предыдущем устранить проблему не удалось:

1) автоматическое устранение неисправностей;

2) полуавтоматическое устранение неисправностей;

3) устранение неисправностей специалистом по обслуживанию информационных систем.

Автоматическое устранение неисправностей подразумевает обнаружение системой неисправности и устранение ее в автоматическом режиме, т. е. без участия пользователя. Система устранения неисправностей контролирует состояние рабочей станции и при обнаружении неисправности пытается ее устранить. Например, конфликт 1Р-адресов в локальной сети устраняется изменением параметров сетевого адаптера.

Полуавтоматическое устранение неисправностей - это устранение неисправности путем диалога с пользователем, когда система устранения неисправностей выдает рекомендации, последовательность действий пользователю. Это, например, может быть устранение неисправности, связанной с отсутствием подключения к локальной сети, когда сетевой кабель не подключен. В этом случае система «предложит» проверить сетевой кабель.

Если на первых двух этапах устранить неисправность не удалось, то система предлагает обратиться к специалисту по обслуживанию информационных систем, причем, учитывая характер проблемы, она предлагает наиболее подходящего сотрудника (например, специалиста по сетевому оборудованию, серверному оборудованию и т. п.). Кроме того, она проверяет присутствие необходимого сотрудника на рабочем месте.

Система устранения неисправностей информационных систем состоит из трех основных компонентов (рис. 2):

— базы знаний;

— инструменты сопровождения;

— инструменты управления.

Знания - это закономерности предметной области (принципы, связи, законы), полученные в результате практической деятельности и профессионального опыта, позволяющие специалистам ставить и решать задачи в этой области [2, с. 19]. Для хранения знаний применяются базы знаний.

Пол ьзовател ьская

Инструменты

^сопровождения.

Рис. 2. Структура системы устранения неисправностей информационных систем

Базы знаний системы устранения неисправностей необходимы для аккумулирования и использования знаний по устранению неисправностей. Для формального описания знаний используется продукционно-фреймовая модель. В качестве фреймов выступают классы возможных неисправностей и сами неисправности. Слотами фрейма являются продукции обнаружения и устранения неисправностей. В табл. 2 представлены примеры ядер продукций.

Таблица 2

Примеры ядер продукций

Класс неисправности Если... , то.

Сетевые соединения имеется конфликт Р-адресов в локальной сети изменить параметры адаптера и переустановить соединение

Сетевые соединения отсутствует подключение к локальной сети и не подключен сетевой кабель предложить пользователю проверить подключение сетевого кабеля

Серверное оборудование отсутствует подключение к sql-серверу и сервер не отвечает на echo-запросы предложить пользователю связаться с подразделением, занимающимся серверным оборудованием

Информационные системы отсутствует подключение к sql-серверу и сервер отвечает на echo-запросы предложить пользователю связаться с подразделением, занимающимся программными средствами информационных систем

Система устранения неисправностей содержит несколько баз знаний:

— основная;

— пользовательская;

— экспертная.

Основная база знаний аккумулирует знания, позволяющие устранять неисправности всех информационных систем организации, и доступна всем пользователям. Пользовательская база знаний содержит знания, необходимые конкретному пользователю для бесперебойного функционирования основных информационных систем и достаточные для организации доступа к знаниям основной базы. В экспертную базу знаний попадают знания, накапливаемые в процессе устранения различного рода неисправностей сотрудниками подразделений по обслуживанию информационных систем. Эти знания содержат данные о причинах возникновения неисправностей и применяемых способах их устранения. При достаточном уровне надежности эти знания передаются в основную базу знаний, после чего их применение не требует вмешательства специалистов по информационным системам. Эти знания также позволяют этим специалистам наиболее эффективно и оперативно принимать решения при устранении неисправностей.

Инструментами сопровождения производится постоянный анализ состояния информационных систем с целью обнаружения и устранения неисправностей в них. При обнаружении неисправности производится ее поэтапное устранение, как описано выше.

Инструменты управления позволяют организовать сбор знаний о неисправностях, обнаруживаемых в информационных системах, которые используются в организации. С их помощью ведется учет обращений пользователей в службу технической поддержки.

Заключение

В процессе функционирования предприятия, использующего в своей деятельности информационные системы, необходимо учитывать два аспекта: обеспечение бесперебойной работы информационных систем и быстрое выявление и устранение возникающих в них неисправностей. Основная цель всех этих систем - хранение, обработка и использование информации, а именно данных, в связи с чем необходимо гарантировать их сохранность. Архитектуру предприятия необходимо устроить таким образом, чтобы данные информационных систем концентрировались на серверном оборудовании, которое позволит обеспечить их надежное хранение и доступ к ним. При использовании системы устранения неисправностей информационных систем значительно сокращается время простоя оборудования и персонала, что позволяет повысить эффективность работы информационных систем. Все это влечет за собой организацию архитектуры предприятия с избыточностью. Так, использование RAID-массивов влечет за собой потерю части дискового пространства; необходимо иметь запас ресурсов серверного оборудования, чтобы обеспечить возможность переноса частей информационных систем с вышедшего из строя оборудования, использование при этом виртуализации позволяет сократить время простоя. В результате повышается эффективность функционирования предприятия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Davis W. S., Yen D. C. The Information System Consultant's Handbook: Systems Analysis and Design. -USA, CRC Press, 1998. - С. 5-6.

2. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. - СПб.: Питер, 2000. - С. 19.

Статья поступила в редакцию 4.06.2010

CORPORATE KNOWLEDGE BASE AS MEANS TO PROVIDE UNINTERRUPTED OPERATION OF INFORMATION SYSTEMS

E. Yu. Azhogin, I. Yu. Kvyatkovskaya

Operation characteristics of enterprise information systems are considered in the paper. Some arrangements, necessary to provide data safety, kept on different components of information systems, are offered. Participation aspects of enterprise’s personal in operation of information systems are considered. The conception of the removal system of information systems faults is developed. It enables to increase the efficiency of enterprise functioning due to decreasing in downtime, caused by faults of information systems.

Key words: information system, RAID-array, virtualization, uninterrupted operation, fault, knowledge base, production-framed knowledge model.