Пути повышения эффективности использования ТВС

Подключении к се­тям мощных, средних и малых вычислительных центров, которые использовались бы в ТВС как центры обработки и хранения информа­ции, а также о массовом подключении к сети персональных компью­теров, находящихся в индивидуальном пользовании граждан в домаш­них условиях. Такое сочетание трех организационных форм исполь­зования СВТИ (распределенной, централизованной и индивидуальной) способствует существенному повышению эффективности ТВС и уве­личивает возможности по расширению перечня предоставляемых ус­луг, их качества и оперативности.

2. Совершенствование технологии предоставления информацион­но-вычислительных услуг в рамках распределенной формы использо­вания СВТИ, когда формируются иерархические структуры сетей различного уровня. Развитие сетевых технологий, направленное на повышение эффективности использования общесетевых ресурсов, является предметом постоянного внимания разработчиков аппарат­ного и программного обеспечения ТВС.

3. Увеличение объемов работ по выпуску новых программных средств (сетевых операционных систем, прикладного программного обеспечения), созданию баз данных и баз знаний, экспертных и дру­гих интеллектуальных систем. Здесь основными мероприятиями яв­ляются: совершенствование системы планирования и разработки про­граммных средств, БД и БЗ, интеллектуальных систем, обеспечение координации разработки и внедрения этих средств и систем; расши­рение сети государственных и коммерческих предприятий, занимаю­щихся разработкой, фондированием, производством (тиражировани­ем) и поставкой пользователям программных средств; увеличение числа квалифицированных специалистов по программным средствам, особенно системных программистов.

Совершенствование организационных форм технического об­служивания СВТИ, используемых в сетях. Повышение эффективнос­ти обслуживания СВТИ осуществляется за счет соответствующих организационных и технологических мероприятий. Организационные мероприятия предусматривают создание более совершенных форм обслуживания СВТИ. Технологические мероприятия направлены на повышение уровня механизации и автоматизации эксплуатационных работ (контроль работоспособности аппаратных и программных средств, диагностика, устранение причин сбоев и отказов и т.д.).

Существуют две организационные формы технического обслужи­вания СВТИ — индивидуальная и централизованная. При индивиду­альной форме обслуживания СВТИ каждое предприятие, имеющее аппаратные и программные средства, используемые в рамках ТВС, сосредоточивает у себя весь штат специалистов по эксплуатации этих средств, большое количество дополнительного оборудования (ЗИП, сервисное оборудование для контроля и ремонта). Как правило, это отрицательно сказывается на экономической эффективности исполь­зования СВТИ. Положение усугубляется еще и тем, что при большом количестве СВТИ трудно обеспечить их эксплуатацию высококва­лифицированными специалистами. Практически единственное пре­имущество индивидуальной формы обслуживания по сравнению с централизованной состоит в том, что при отказах ЭВМ и других средств можно оперативно (не затрачивая времени на ожидание ре­монтной бригады, как это имеет место при централизованном обслу­живании) приступить к поиску неисправностей и ремонту,

Более прогрессивным и эффективным является комплексное цент­рализованное обслуживание СВТИ, осуществляемое сервисными пред­приятиями фирмы, отрасли, подотрасли.

Под комплексным централизованным обслуживанием (КЦО) по­нимается выполнение комплекса работ, связанных с обеспечением эксплуатации аппаратных, программных и информационных средств ТВС. Эти работы осуществляются централизованно и направлены на повышение эффективности использования этих средств. В состав сер­висных предприятий и подразделений, реализующих функции КЦО, входят производственные, научные, учебные предприятия и под­разделения, располагающие необходимой материально-технической базой.

Основные функции КЦО:

• техническая подготовка ВЦ сетей, т.е. проектирование размеще­ния СВТИ на ВЦ, а также типового внутреннего оформления по­мещений ВЦ;

• ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание аппаратных средств сетей в гарантийный и послегарантийный периоды, т.е. проведение пусконаладочных, профилактических и ремонтно-восстановительных работ;

фондирование базового и прикладного программного обеспечения сетей, поставка его пользователям, ввод в эксплуатацию и сопро­вождение;

• тиражирование ОС, ППС, технической и учебно-методической до­кументации по СВТИ ТВС;

• подготовка и переподготовка специалистов-эксплуатационников

СВТИ ТВС.

Главная задача, которую постоянно решают сервисные предприя­тия по КЦО, заключается в создании устойчивых предпосылок для повышения эффективности использования СВТИ ТВС. Что же каса­ется реализации этих предпосылок, т.е. решения всех вопросов, не­посредственно обеспечивающих достижение и поддержание высокого уровня эффективного применения СВТИ, то это задача самих эксплу­атационников и пользователей сетей.

Указанные выше предпосылки создаются:

• обеспечением максимального значения производительного машин­ного времени ЭВМ сетей, что достигается своевременным и квалифицированным выполнением работ по их плановому техни­ческому обслуживанию, сопровождению базового программного обеспечения, вводу в эксплуатацию ЭВМ, восстановлению и ре­монту машин при неплановом техническом обслуживании;

• поставкой пользователям, вводом в эксплуатацию и сопровожде­нию необходимых программных средств, прежде всего наиболее совершенных версий операционных систем, ППС общего пользо­вания;

• оперативным и квалифицированным выполнением всех работ по технической подготовке ВЦ, функционирующих в составе ТВС;

• своевременной подготовкой и переподготовкой специалистов по

эксплуатации СВТИ ТВС.

Экономическая эффективность КЦО оценивается с помощью по­казателей, указанных в п. 17.2, причем величина Э_г определяется как разность приведенных затрат на проведение технического обслужи­вания СВТИ ТВС при индивидуальном и централизованном обслужи­вании.

Годовой экономический эффект при КЦО обусловлен следующи­ми факторами:

• увеличением производительного машинного времени ЭВМ ТВС за счет сокращения времени их простоев из-за ремонтно-восстановительных и профилактических работ, что достигается квалифици­рованным выполнением планового и непланового технического об­служивания машин и сопровождения базового программного обес­печения;

• увеличением Т_па благодаря сокращению сроков ввода в эксплуа­тацию ЭВМ ТВС и повышению качества пусконаладочных работ;

сокращением численности производственного персонала, занято­го вводом в эксплуатацию, техническим обслуживанием и ремон­том СВТИ, а также сопровождением программных средств;

• сокращением состава ЗИП, специального и сервисного оборудо­вания, эксплуатационной документации, необходимых для техни­ческого обслуживания СВТИ ТВС.

Годовой экономический эффект КЦО можно определять отдельно для сервисных предприятий и для предприятий, пользующихся услу­гами сервисных предприятий. Если и те, и другие являются предприя­тиями одной и той же фирмы (организации, отрасли, подотрасли), го­довой экономический эффект оценивается с учетом всех затрат на создание, внедрение и функционирование системы КЦО и всех видов экономии, получаемой за счет КЦО. Следовательно, учитываются затраты и экономия по всем предприятиям, которые держат свои СВТИ на централизованном обслуживании, и по всем сервисным предприя­тиям, осуществляющим КЦО СВТИ сетей.

5. Повышение эргономичности ТВС. Любая телекоммуникацион­ная вычислительная сеть, так же как и ее отдельные крупные компо­ненты (телекоммуникационная подсеть в целом или ее отдельные узлы связи, центры коммутации цепей, сообщений или пакетов, або­нентские системы, центры обработки и хранения информации), отно­сится к категории человеко-машинных систем, эффективность функ­ционирования которых определяется всеми составляющими: чело­веком, машиной, производственной средой. Пользователь сети не­посредственно взаимодействует с ЭВМ в составе абонентской сис­темы. Поэтому, рассматривая эргономичность ТВС в целом, не­обходимо прежде всего оценить эргономичность ЭВМ абонентской системы.

Одним из действенных путей повышения эффективности функци­онирования СЧМ (в том числе ЭВМ, ВЦ, ТВС) является обеспечение необходимого уровня их эргономичности путем оптимизации трудо­вой деятельности операторов (пользователей) системы и условий ее осуществления. Организация эффективного взаимодействия челове­ка и техники за счет внедрения различных эргономических мероприя­тий и разработок, составляющих систему эргономического обеспече­ния разработки и эксплуатации (СЭОРЭ) СЧМ, зачастую дает боль­ший эффект, чем аналогичные по масштабам чисто технические решения.

Эргономичность ЭВМ (сетей ЭВМ) — это совокупность эргоно­мических свойств машины. Следовательно, это обобщенное, интег­ральное свойство ЭВМ, определяющее степень учета эргономичес­ких требований при ее разработке, производстве и эксплуатации. Эр­гономические требования к ЭВМ определяются свойствами человека-оператора и характеристиками среды использования. Они предъявляются к ЭВМ с целью повышения эффективности взаимодействия человека с машиной. Эргономические свойства ЭВМ — это свойства, которые проявляются в системе «человек — машина» для удовлетворения эргономических требований.

Если эргономичность ЭВМ достаточно высока, то это означает, что она обладает совокупностью свойств, обеспечивающих возмож­ность эффективного динамического взаимодействия человека-опера­тора и ЭВМ в целях выполнения системой «человек — машина» по­ставленных задач. Поскольку эффективность СЧМ существенно за­висит от ее эргономичности, понятие эргономичности имеет еще и такую интерпретацию: эргономичность — это свойство системы из­менять свою эффективность в зависимости от степени учета возмож­ностей человека в процессе создания и эксплуатации системы.

При функционировании ТВС и ее звеньев нередки ситуации, когда по той или иной причине (отказы элементов сети, недостаточная про­пускная способность сети, высокая интенсивность запросов на обслу­живание, превышающая возможности сети) запросы пользователей не могут быть немедленно удовлетворены и из них формируются очере­ди (рассматриваются системы без потерь заявок на обслуживание). В таких случаях приходится решать задачу определения дисциплин об­служивания запросов (ДОЗ). Выбор ДОЗ оказывает существенное влияние на эффективность функционирования сети в целом или от­дельных ее подсистем, звеньев и узлов, Вопросы выбора ДОЗ ниже рассматриваются применительно к случаю, когда обслуживающей системой является ЭВМ. Это типичный случай, так как в любом зве­не ТВС формирование и рассасывание очередей запросов пользовате­лей осуществляются с помощью ЭВМ.

Дисциплина обслуживания — это правила, согласно которым зап­росы выбираются из очереди для обслуживания. Вопрос о выборе дисциплины обслуживания возникает в тех случаях, когда запросы не идентичны: они различаются по времени, затрачиваемому на об­служивание, по допустимому времени ожидания обслуживания, по размерам штрафа за каждую единицу времени пребывания в очере­ди и т.д.

Обслуживание запросов может осуществляться с учетом или без учета их приоритетов. Приоритет запроса — его характеристика, определяющая место запроса в очереди на обслуживание.

Приоритет назначается либо в соответствии с характером зада­чи, решаемой по этому запросу, либо в соответствии с той ролью, которую играет в обслуживающей системе источник запроса (або­нент). В связи с этим может оказаться, что два запроса на решение одной и той же задачи относятся к различным уровням приоритета, если они исходят от различных абонентов. В то же время запросы на решение различных задач, поступающие от одного и того же абонен­та, могут иметь различный приоритет в зависимости от характера задач.

При выборе дисциплины обслуживания запросов необходимо удов­летворить ряд требований:

• обслуживать запросы высшего приоритета в кратчайшее время;

• обслуживать запросы низшего приоритета в приемлемые для або­нентов сроки (во всяком случае в такие сроки, которые бы не дали повода абонентам отказаться от услуг обслуживающей сис­темы);

• полнее загружать ЭВМ полезной работой, т.е. выполнением про­грамм абонентов (от того, какая будет принята дисциплина об­служивания, зависит частота переключения ЭВМ с выполнения одной программы на другую, а значит, и суммарная потеря вре­мени на эти переключения);

• уменьшить среднее время реакции ЭВМ на запрос и среднее число запросов, ожидающих обслуживания;

• обеспечить относительную простоту реализации выбранной дис­циплины обслуживания.

Первые два требования являются взаимоисключающими, так как предоставление льготных условий срочным запросам осуществляет­ся за счет запросов более низких приоритетов. И наоборот, стремле­ние уменьшить среднее время обслуживания запросов низких приори­тетов неизбежно связано (при прочих равных условиях) с необходи­мостью сокращения перечня запросов, принадлежащих высшему приоритету. В связи с этим при выборе дисциплины обслуживания возникает задача нахождения компромиссного решения, удовлетво­ряющего в той или иной степени указанным требованиям. Разработ­ка оптимальной дисциплины обслуживания — задача исследования операций, требующая для своего решения привлечения методов ма­тематической статистики, теории очередей, а также учета ряда сооб­ражений инженерного характера. Оценка качества такой дисципли­ны производится обычно с помощью стоимостной функции, или фун­кции штрафа за ожидание обслуживания.

Типы дисциплин обслуживания запросов. Все дисциплины обслу­живания запросов можно разбить на две группы:

• дисциплины обслуживания без учета приоритетов (бесприоритет­ное обслуживание);

• дисциплины обслуживания с учетом приоритетов.

В первой группе объединены простейшие дисциплины, обычно не учитывающие ценности поступающих на обслуживание запросов и их временных характеристик. Для запросов не устанавливается ни­какой дифференциации по степени их важности и срочности.

К числу наиболее распространенных дисциплин первой группы относятся;

• круговое циклическое обслуживание, или обслуживание запросов в порядке их поступления;

• обслуживание в инверсном порядке по принципу «последний при­шел — первый обслужен».

Круговое циклическое обслуживание представляет собой наиболее простую дисциплину обслуживания. При круговом обслуживании предполагается, что для всех абонентов стоимость ожидания резуль­татов выполнения их программ по заявкам одинакова. Все поступаю­щие в машину заявки формируют одну общую очередь. В случае ра­боты ЭВМ в режиме разделения времени (с квантованием времени, требуемого иа реализацию программ по запросам абонентов) выпол­няемые программы по очереди получают одинаковый квант времени /,,„. Если за время одного кванта выполнение программы по заявке i-го абонента не заканчивается, производится ее прерывание и проис­ходит переход к выполнению программы очередного абонента. При этом программа /-го абонента устанавливается в конец очереди. Оче­редь формируется в порядке поступления заявок, т.е. по принципу «первый пришел — первый обслужен». Если в процессе выполнения программ абонентов длина кванта времени не изменяется, говорят, что обслуживание заявок осуществляется в соответствии с алгорит­мом кругового циклического обслуживания с постоянным квантом времени. Если же длина кванта изменяется, например, в зависимости от длины очереди заявок на обслуживание, имеет место алгоритм кру­гового циклического обслуживания с переменной длиной кванта вре­мени.

В отличие от кругового циклического обслуживания при обслу­живании в инверсном порядке учитывается ценность заявки. Наибо­лее ценной считается та заявка, которая поступила позже других, находящихся в очереди и ожидающих обслуживания. Ценность этой заявки определяется тем, что в ней содержится самая «свежая» ин­формация о состоянии данного объекта или процесса.

При обслуживании в инверсном порядке рекомендуется дисциплина обслуживания с выбыванием из очереди устаревших заявок. Очередь имеет ограничения по длине, т.е. по числу заявок, которые могут в ней находиться в ожидании обслуживания. Если с приходом новой, /-и заявки очередь переполняется, ее покидает та из заявок, которая поступила в систему раньше других заявок, находящихся в очереди. Следовательно, заявка замешает в очереди наиболее устаревшую заявку, после чего отправляется на обслуживание. При такой дисциплине обслуживания суммарная ценность заявок, находящихся в очереди, увеличивается и уменьшаются убытки из-за задержки обслуживания заявок и их потери. Средняя длина очереди не изменяется, зато уменьшается среднее время ожидания обслуживания заявок, поскольку теряется часть наиболее дол­го ожидавших и поэтому наиболее обесцененных заявок.

В любой дисциплине обслуживания с учетом приоритетов должны быть заложены правила, согласно которым принимаются следующие два решения:

• какую заявку из числа ожидающих в очереди (одной или несколь­ких) принимать на обслуживание в момент готовности ЭВМ для принятия следующей заявки;

• прерывать или продолжать обслуживание (поскольку оно начато) заявки до его завершения или до окончания кванта времени, выде­ленного этой заявке.

В зависимости от того, как принимается первое из указанных реше­ний, приоритетные дисциплины могут быть внесистемными или внутри­системными. При использовании внесистемной приоритетной дисципли­ны решение о выборе следующей заявки для обслуживания принимается внесистемно, оно зависит лишь от номера приоритета, соответствую­щего классу, к которому принадлежит заявка. Если в системе обслужи­вания q различных классов заявок, то каждому классу приписывается свой приоритетный признак (номер) i, причем I s i s q. Классу заявок с высшим приоритетом присваивается признак 1, а классу заявок с низ­шим приоритетом — признак д. Чем выше уровень приоритета заявки, тем меньше его приоритетный номер. Каждому уровню приоритета соот­ветствует своя очередь, составленная в порядке поступления заявок этого уровня. Заявка, которая должна обслуживаться следующей, выби­рается из непустой очереди заявок наивысшего приоритета.

в те­кущий момент.

В любой дисциплине обслуживания с учетом приоритетов должны быть заложены правила, согласно которым принимаются следующие два решения:

• какую заявку из числа ожидающих в очереди (одной или несколь­ких) принимать на обслуживание в момент готовности ЭВМ для принятия следующей заявки;

• прерывать или продолжать обслуживание (поскольку оно начато) заявки до его завершения или до окончания кванта времени, выде­ленного этой заявке.

В зависимости от того, как принимается первое из указанных реше­ний, приоритетные дисциплины могут быть внесистемными или внутри­системными. При использовании внесистемной приоритетной дисципли­ны решение о выборе следующей заявки для обслуживания принимается внесистемно, оно зависит лишь от номера приоритета, соответствую­щего классу, к которому принадлежит заявка. Если в системе обслужи­вания q различных классов заявок, то каждому классу приписывается свой приоритетный признак (номер) i, причем I s i s q. Классу заявок с высшим приоритетом присваивается признак 1, а классу заявок с низ­шим приоритетом — признак д. Чем выше уровень приоритета заявки, тем меньше его приоритетный номер. Каждому уровню приоритета соот­ветствует своя очередь, составленная в порядке поступления заявок этого уровня. Заявка, которая должна обслуживаться следующей, выби­рается из непустой очереди заявок наивысшего приоритета.

Решение о выборе заявки для обслуживания при использовании внутрисистемной дисциплины принимается внутрисистемно, т.е. оно полностью или частично базируется на заключениях, касающихся те­кущего состояния ЭВМ, например времени ожидания заявок в те­кущий момент.

При использовании дисциплины обслуживания с относительным приоритетом с приходом заявки /-го приоритета обслуживание заяв­ки у'-го приоритета не прерывается. Оно продолжается до его полного завершения, если время, необходимое для обслуживания заявки /-го приоритета, не квантуется, или до окончания кванта времени, выде­ленного этой заявке, в случае квантования времени на обслуживание заявок. Следовательно, при такой дисциплине обслуживания возмож­на ситуация, когда в данный момент обслуживается заявка не самого высокого приоритета из числа имеющихся в очереди.

Для дисциплины обслуживания^ абсолютным приоритетом харак­терно немедленное прерывание обслуживания заявки у-го приорите­та, как только в системе появилась заявка 1-го приоритета (/ < у), ко­торая и начинает обслуживаться. При обслуживании с прерыванием в любой момент времени осуществляется обслуживание заявки с выс­шем приоритетом из числа имеющихся в очереди.

Дисциплина обслуживания с абсолютным приоритетом имеет сле­дующие модификации:

• абсолютный приоритет с дообслужяванием. При такой дисципли­не выполнение программы возобновляется по заявке у-го приори­тета, начиная с точки прерывания;

• абсолютный приоритет с повторением обслуживания. В этом слу­чае выполнение прерванной программы начинается не с точки пре­рывания, а либо с той точки, которая соответствует началу пре­рванного кванта времени, если время на выполнение программ по заявкам абонента квантуется, либо с самого начала программы, если это время не квантуется.

В дисциплине обслуживания со смешанным приоритетом заложе­ны возможности обслуживания заявок в соответствии либо с абсо­лютным приоритетом, либо с относительным приоритетом в зависи­мости от времени непрерывного обслуживания заявки у-го приорите­та. Обслуживание заявки у-го приоритета немедленно прерывается с приходом заявки более высокого, ('-го приоритета, если она непрерыв­но обслуживалась в течение времени, меньшего значения (_П (точка пе­реключения), и продолжается до полного завершения или до оконча­ния выделенного кванта времени, если она обслуживалась в течение времени, большего или равного