автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Методы обеспечения интеграции распределенных слабосвязанных информационных систем

На правах рукописи

УДК 004.738.5:004.942

Платонов Юрий Георгиевич

МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНТЕГРАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЛАБОСВЯЗАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск -2013

9 ЯНВ 2014

005544373

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте Систем Информатики имени А. П. Ершова СО РАН г. Новосибирск.

Доктор физико-математических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт Систем Информатики им. А.П.Ершова Сибирского отделения Российской академии наук, профессор, Марчук Александр Гурьевич

Тузовский Анатолий Федорович, доктор технических наук, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», профессор

Шахов Владимир Владимирович, кандидат физико-математических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения Российской академии наук, доцент Федеральное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук Защита состоится 28 января 2014 года в 16 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 003.061.02 на базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМиМГ СО РАН) по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. Автореферат разослан 24 декабря 2013 года. Учёный секретарь

диссертационного совета Д 003.061.02 р

при ИВМиМГ СО РАН, д.ф.-м.н. I ЦА^ Сорокин Сергей Борисович

Ч 4

Ведущая организация:

Общая характеристика работы

В настоящей диссертационной работе рассматриваются методы обеспечения взаимодействия между слабосвязанными информационными системами, то есть системами, изначально независимыми, но теоретически пригодными для построения межсистемного взаимодействия. В работе предложена новая концептуальная модель, позволяющая расширить область применения CQRS и представлена новая методология интеграции, разработанная на основе использования модифицированного шаблона CQRS (Command-Query Responsibility Segregation), обеспечивающая высокий уровень межсистемного взаимодействия.

Объект исследования - распределенные слабосвязанные информационные системы и методы обеспечения информационного взаимодействия между ними.

Актуальность темы. С увеличением сложности программных комплексов на фоне общемировой тенденции глобализации, проблема интеграции двух и более информационных систем является весьма актуальной и, в целом, часто исследуемой.

При этом стандартные методы интеграции зачастую не способны удовлетворить всем современным требованиям в части надежности используемого программного обеспечения, целостности структуры базы данных, экономической разумности ведения разработок и прочих аспектов.

Кроме того, появление на рынке целого класса мобильных устройств повысило пользовательский интерес к использованию этих устройств в качестве рабочих станций.

В настоящее время методы интеграции, позволяющие обеспечить настраиваемое (гибкое) взаимодействие между подсистемами в составе объединенного информационного комплекса, автору не известны.

з

Целями диссертационной работы являются разработка концептуальной модели, описывающей объединенную ИС и позволяющей интегрировать несколько слабосвязанных подсистем на основе использования модифицированного шаблона СС^Б. Модель предполагает использование новой методологии построения объединенной информационной системы, включающей в себя теоретическое и экспериментальное обоснование новых методов построения интеграции и использующей в своем описании механизм «слабых» связей.

Основными требованиями к предлагаемым методам являются:

• Возможность применения для сложной системы на предприятиях с повышенными требованиями к качеству конечного программного продукта;

• Корректная работа методов при разработке сложных систем с возможным использованием в качестве рабочих станций устройств с небольшими ресурсами (например, мобильных);

• Обеспечение гибкого (динамически настраиваемого) взаимодействия между подсистемами.

Научная новизна:

1. Разработана модификация ССЖБ как шаблона, дающего возможность обеспечить информационное взаимодействие в слабосвязанных системах, посредством чего расширена научная область его применения.

2. Разработана методология построения интеграции, использующая преимущества сервисно-ориентированной архитектуры (БОА) и модифицированного шаблона СОРБ, пригодная для потребностей предприятий с повышенными требованиями к качеству ПО.

3. Предложен не имеющий в настоящее время аналогов метод разработки сложных промышленных приложений с

возможностью их дальнейшего использования на устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами (в т. ч. мобильными) с обеспечением высокого уровня безопасности данных и сохранением полного набора функций по отношению к стационарному прообразу.

4. На основе авторской модификации шаблона CQRS разработан метод создания информационного сообщества, позволяющий обеспечить гибкое взаимодействие нескольких гомогенных систем («Business Community»). Под гомогенными системами здесь подразумеваются информационные системы, имеющие одинаковую предметную область и предназначенные для автоматизации предприятий, работающих в близких отраслях, но использующих разное программное обеспечение.

Практическая значимость:

Предложенное автором значительное расширение области применения архитектурного шаблона CQRS позволяет организовывать информационное взаимодействие систем, не подвергая их при этом значительной модернизации и с невысокими трудозатратами.

Методы разработаны для сложных условий построения интеграции и могут быть применены в следующих случаях:

• на предприятиях с высокими требованиями к ПО;

• при построении производственных комплексов с возможностью удаленной работы пользователей на современных мобильных устройствах, в том числе при неустойчивом Интернет-соединении;

• для случаев, когда условия и состав интеграции не устойчивы, т.е. периодически возникает необходимость добавлять и исключать системы из интеграции, а также открывать и закрывать часть данных для внешнего доступа без риска для остальных данных.

Все предлагаемые методы обеспечивают высокий уровень безопасности данных.

В рамках реализации предлагаемых технологий передана в промышленную эксплуатацию подсистема «Документооборот» ИС «АСПИД», разработанная для ОАО ИСС им. Решетнева (г. Железногорск).

Кроме того, переданы в промышленную эксплуатацию мобильные приложения «TRIS for ¡Pad» и «TRIS for ¡Phone», разработанные для компании Recruitment Systems Pty Ltd (Австралия).

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях, конкурсах и семинарах:

• 8 Международная Ершовская конференция (8 PCI 11). Секция «Наукоемкое программирование» (Новосибирск, 2011);

• Конференция ИНФО-2011 (Москва, МИЭМ, 2011 );

• Семинар ИСИ СО РАН «Системное программирование» и кафедры программирования НГУ, 2012. Тема: «Методы обеспечения интеграции в распределенных слабосвязанных информационных системах»;

• Семинар ИСИ СО РАН «Системное программирование» и кафедры программирования НГУ, 2011. Цикл докладов «Шаблоны программирования и проектирования».

Методы исследования включают в себя методы математической логики, методы теории множеств, методы конечных автоматов, методы языков программирования, объектно-ориентированный анализ, вычислительный эксперимент, технологии документно-ориентированного программирования, и разработки, управляемой моделями.

Объем и структура работы: Диссертационная работа состоит из Введения, четырех глав, Заключения и списка литературы. Объем диссертации 107 стр. Список литературы содержит 70

б

наименований. Работа включает 29 рисунков и графиков, полученных в результате расчетов на ЭВМ.

На защиту выносятся:

• Обоснование и описание новых технологий, являющихся результатом исследований, направленных на расширение области применения CQRS в сфере обеспечения интеграции слабосвязанных информационных систем:

• Метод интеграции систем, основанный на использовании модифицированного архитектурного шаблона CQRS, пригодный для эксплуатации на предприятиях, имеющих повышенные требования к качеству программного обеспечения;

• Метод интеграции сложных производственных систем, позволяющий использовать в качестве рабочих станций устройства с ограниченными вычислительными ресурсами и обеспечивающий корректную работу пользователей при неустойчивом Интернет-соединении;

• Метод Business Community обеспечения настраиваемого информационного взаимодействия систем, в том числе с возможностью реализации в «Облачных» вычислениях.

Содержание работы

Во Введении обосновывается актуальность темы исследований и приводится краткое содержание работы.

В Главе 1 кратко описываются современные технологии, использованные автором в процессе разработок, в частности, сервисно-ориентированная архитектура (SOA) и архитектурный шаблон проектирования систем Command and Query Responsibility Segregation (CQRS).

В Главе 2 описана авторская технология интеграции программных модулей. Опираясь при разработке метода на

преимущества БОА, автор предлагает использовать модифицированный шаблон СОРЭ [6], позволяющий обеспечить перевод произвольной системы с клиент-серверной архитектурой на БОА, не прибегая к масштабной модернизации.

В отличие от широко применяемого классического шаблона ССЖЗ, пригодного для интеграции систем, разрабатываемых заново, где при их проектировании изначапьно используются принципы СОЯБ, предложенная автором модификация шаблона может быть применена не только в интеграции новых разрабатываемых систем, но и к разработанным ранее произвопьным системам, что существенно расширяет его область применения.

Технология предполагает передачу функциональности, изначально обеспечиваемой серверной частью системы, набору независимых служебных сервисов. Путем добавления нужного количества таких сервисов, становится возможным добавлять к уже существующей интеграции новые подсистемы.

Разработанная по замыслу автора, серверная часть информационной системы представляет собой набор сервисов, спроектированных согласно принципам ССЖв, в основе которого находится бпок «описания области знаний», отвечающий за управление доступом на основе ролей, настройки конечных автоматов, описывающих жизненный цикл исполнительных документов, и т. д. Технология гарантирует надежную работу и возможность масштабирования обобщенной системы, а также высокий уровень защиты информации от несанкционированного доступа.

РИС. I. С<рМ*СК>'ОрМ«ИТИрОМММ«Я архитектур* информационной СИСТХ<к1

Примером эволоции информационной системы может служить система АСПИД, разработанная для ОАО ИСС им. Решетнева (г. Железногорск). Следует отметить, что опытный образец этой информационной системы с использованием сервисно-ориентированной архитектуры в настоящее время реализован и находится в эксплуатации.

В Главе 3 углублены и расширены результаты Главы 2 и приведено решение задач интеграции произвольных независимых информационных систем.

Автор приводит универсальную технологию разработки мобильных приложений для работы с любыми корпоративными информационными системами, не имеющими ууеЬ-интерфейса.

В качестве основы для рассматриваемого архитектурного решения используется шаблон CQRS, что позволяет существенно снизить сетевой трафик и достаточно просто, с точки зрения реализации, применить такие технологии, как Domain model и Data Transfer Object. Это позволяет успешно решать проблему несоответствия между высокими требованиями, предъявляемыми к корпоративным системам, и ограниченными возможностями пользовательских устройств, на которые будет устанавливаться клиентская часть такого приложения.

Описываемый метод не требует внесения изменений в реализацию серверной части приложения. В отличие от популярной технологии Cloud, данный метод не требует стабильного соединения с интернетом. Для эффективной работы будет достаточно, если приложение будет проводить сеанс связи с сервером лишь иногда, для проведения синхронизации данных.

Предлагаемая технология обеспечивает методу универсальность и позволяет применять его для произвольных корпоративных информационных систем.

На Рис. 2 представлена схема шаблона CQRS, адаптированная для работы с мобильным приложением. В этом случае клиентская часть приложения переносится на мобильное устройство, а серверная остается неизменной.

Ю

Рис. 2 - Схема измененною клиента и его взаимодействия с сервером, реализованным с использованием модификации шаблона CQRS

При создании подобных систем, особое внимание предлагается уделить системе взаимодействия между серверной и клиентской частью. Использование архитектурного шаблона CQRS легко позволяет внести изменения в клиентскую часть практически любого корпоративного приложения, и, в конечном итоге, перенести его на мобильную платформу. Предлагаемый метод может быть вполне успешно использован и в ситуации, когда разработчик сохраняет изначальное трехуровневое решение.

Предлагаемая автором технология предусматривает достаточно высокий уровень изолированности серверной и мобильной клиентской

частей приложения, что позволяет развивать их независимо друг от друга и, соответственно, минимизировать затраты на модернизацию всей системы в будущем. Ввиду невысокой трудоемкости при реализации метод, открывает достаточно широкие перспективы для дальнейшего развития и использования на современном рынке приложений для мобильных устройств. Он может быть успешно применен для любой стандартной корпоративной системы, поскольку использует универсальную технологию, не зависящую от особенностей проектирования и разработки «материнской» системы.

Обобщая результаты, автор приводит специфику использования метода в зависимости от степени открытости интегрируемых систем к внешним воздействиям, в частности, по возможности их взаимодействия с внешними сервисами, а также описывает технологию обеспечения масштабируемости объединенной информационной системы для подсистем каждого из этих типов.

Кроме того, автор описывает технологию защиты объединенных систем от несанкционированного доступа.

В настоящее время данный метод успешно реализован при разработке приложений 'TRIS for ¡Pad' и 'TRIS for iPhone', разработанных для компании Recruitment Systems Pty Ltd (Австралия).

Глава 4 посвящена описанию авторского метода слабосвязанных бизнес-коммуникаций в гомогенных системах - Business Community.

Технология позволяет создать единое информационное бизнес-пространство (Business Community) для совместной работы нескольких гомогенных систем с возможностью быстро включить в Business Community, либо, наоборот, исключить из него одну или несколько систем без ущерба для остальных, и обеспечить быстро настраиваемый обмен частью информации с гарантией безопасности остальных данных.

При использовании метода Business Community полученное объединенное информационное пространство (Business Community) будет обладать следующими свойствами:

• Информационные системы, включенные в Business Community, остаются независимыми;

• Системы могут иметь разное программное обеспечение, но должны иметь одинаковую природу данных;

• Для общего доступа предоставляется строго определенная часть информации, в то время, как остальные данные защищены от просмотра, копирования и редактирования;

• Предоставляемая для общего доступа информация легко конфигурируема;

• Интеграция обеспечивает динамическое добавление и исключение систем из бизнес-сообщества;

• Система защиты Business Community исключает несанкционированное добавление новых информационных систем в ранее зарегистрированное бизнес-сообщество.

На Рис. 3 представлена общая схема работы такого бизнес-сообщества.

Ц—ffpMniwrt свртк оОрайота*

Рис. 3 - Обшая схемы работы метода Business Community

Основные результаты работы

• Разработана концептуальная модель, позволяющая расширить область применения CQRS.

• Проведены дополнительные исследования работоспособности обобщенной системы в условиях нестабильного канала связи и при больших объемах обобщенного хранилища файлов.

• Предложены новые технологии построения интеграции, использующие преимущества SOA и модифицированного шаблона CQRS:

1. Методология интеграции, пригодная для нужд предприятий с повышенными требованиями к качеству ПО;

2. Метод построения сложной интеграции, допускающей использование устройств с ограниченными вычислительными ресурсами;

3. Метод построения настраиваемой интеграции гомогенных систем «Business Community»;

4. Модификация метода «Business Community» с использованием «Облачных» технологий.

О личном вкладе автора:

Совокупный личный вклад автора в разработку предлагаемых методов составляет 100%.

При реализации программного комплекса АСПИД вклад автора в разработку составляет около 50%. Вклад автора в разработку остальных программных комплексов составляет 100%.

РАБОТЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Работы, опубликованные в журналах из перечня ВАК Министерства образования и науки РФ:

1. Платонов Ю.Г., Артамонова Е.В. МЕТОД BUSINESS COMMUNITY И «ОБЛАЧНЫЕ» ВЫЧИСЛЕНИЯ (CLOUD COMPUTING) // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 4 (часть 5). - стр. 1089 -1093; URL: http://www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&articlejd=10000577

(дата обращения: 17.04.2013).

2. Платонов Ю.Г. Метод слабосвязанных бизнес-коммуникаций в гомогенных информационных системах // Современные проблемы науки и образования. — 2013. — № 1; URL: http://www.science-education.ru/107-8263 (дата обращения: 17.04.2013).

Другие работы по теме диссертации:

1. Ю.Г.Платонов. Анализ требований к системе «Электронный документооборот» на предприятии с повышенной степенью ответственности за конечный продукт и возможности использования для этих нужд современных информационных систем: ИСИ СОРАН препринт № 159 - Нск 2010 (http://www.iis.nsk.su/files/preprints/159.pdf)

2. Ю.Г.Платонов. Анализ необходимости перевода информационных систем на сервисно-ориентированную архитектуру для предприятий с повышенной ответственностью за качество кода: материалы 11-ой Ершовской конференции секция Наукоемкое программирование (208-215), Нск2011

3. Ю.Г. Платонов. Анализ требований к системе Электронный документооборот на предприятии с высокой степенью ответственности за конечный продукт с точки зрения применения современных информационных систем:

Проблемы информатики (№1 -2011, 34-51) Нск 2011 (http://elibrary.ru/item.asp?id=16495695)

4. Ю.Г.Платонов. Разработка мобильных приложений для работы с корпоративными информационными системами: Проблемы информатики (№3 - 2011, 15-33) Нск 2011 (http://elibrary.ru/item.asp?id=17013604)

5. Ю.Г.Платонов. ПРИМЕНЕНИЕ СЕРВИСНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ АРХИТЕКТУРЫ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ С ПОВЫШЕННОЙ МЕРОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА КОНЕЧНЫЙ ПРОДУКТ: материалы ИНфо-2011, Москва 2011

6. Ю.Г.Платонов. РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ РАБОТЫ С КОРПОРАТИВНЫМИ ИНФОРМАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АРХИТЕКТУРНОГО ШАБЛОНА COMMAND AND QUERY RESPONSIBILITY SEGREGATION (CQRS): молодая информатика, Нск 2011

7. Ю.Г.Платонов. Анализ перспектив перехода информационных систем на сервисно-ориентированную архитектуру: Проблемы информатики (#4 - 2011, 56-65) Нск 2011-(http://elibrary.ru/item.asp?id=17246260)

Подписано в печать 18.12.2013 Формат 60x84 1\16 Усл. печ. л. 1 Объем 16 стр. Тираж 100 экз. Заказ №204 Отпечатано Омега Принт 630090, г. Новосибирск, пр. Ак.Лаврентьева,6 email: omegap@yandex.ru

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем информатики им. А.П. Ершова

УДК 004.738.5:004.942 На правах рукописи

04201 455723

ПЛАТОНОВ ЮРИЙ ГЕОРГИЕВИЧ

МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНТЕГРАЦИИ СЛАБОСВЯЗАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

05.13.11. - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Диссертация на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Научный руководитель - д.ф.-м.н., профессор Марчук А.Г.

Новосибирск - 2013

Оглавление

Введение 3

Глава 1. Современные технологии, использованные автором ю

1.1 Типовые подходы к обеспечению интеграции информационных систем и обмена данными между ними...............................................................................10

1.2 Сервисно-ориентированная архитектура (Service-oriented Architecture SOA) .15

1.3 Архитектурный шаблон проектирования Command and Query Responsibility Segregation (CQRS).............................................................................................20

1.4 Выводы....................................................................................................26

Глава 2. Интеграция программных модулей автоматизации жизненного цикла программного обеспечения для нужд предприятий с повышенными требованиями к качеству конечного программного продукта 27

2.1 Описание предметной области...................................................................27

2.2 Метод перевода информационных систем на сервисно-ориентированную архитектуру........................................................................................................28

2.3 Выводы....................................................................................................43

Глава 3. Решение задач интеграции произвольных независимых информационных систем 45

3.1 Интеграция независимых информационных систем, созданных ранее третьими фирмами............................................................................................................45

3.1.1 «Открытые» информационные системы................................................46

3.1.2 «Закрытые» информационные системы с внешним API..........................49

3.1.3 Информационные системы с закрытым программным кодом...................52

3.2 Обеспечение масштабируемости объединенной системы..............................53

3.3 Защита от несанкционированного доступа..................................................56

3.4 Возможности интеграции независимых информационных систем, созданных ранее третьими фирмами, с перспективой дальнейшей работы на устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами........................................................61

3.4.1 Проблема недостаточности вычислительных ресурсов и свободного

файлового пространства на стороне «клиента»..................................................65

3.4.2 Авторизация и безопасность передачи данных в подобных системах......66

3.4.3 Штатная работа спроектированной системы.........................................67

3.4.4 Работа в условиях недоступности сервера............................................70

3.4.5 Перспективы развития и особенности взаимодействия мобильного

клиентского приложения и корпоративного приложения.....................................75

3.5 Выводы....................................................................................................77

Глава 4. Интеграция нескольких информационных систем методом «Business Community» 80

4.1 Модификация метода «Business Community» для «Облачных вычислений»

(Cloud computing) ...............................................................................................89

Заключение 94

Литература 97

Приложение 1. Примеры конечных автоматов, описывающие жизненный цикл исполнительных документов 104

Приложение 2. Экспериментальные данные для сравнительного анализа шардинга баз данных в информационных системах с повышенным требованием к качеству кода 106

Введение

Современное производство демонстрирует устойчивые тенденции к глобализации, будь то объединение нескольких независимых производств (или этапов производства) в один сложный производственный комплекс или добавление новых процессов к уже существующей совокупности.

В настоящее время существует ряд хорошо изученных способов проектирования объединенных информационных систем, включающих в себя несколько систем, независимых изначально.

В случаях, когда между интегрируемыми системами существует стабильный канал связи, исходный код каждого из включенных в интеграцию приложений доступен и может быть, при необходимости, изменен, и, кроме того, не существует ограничений на вычислительные ресурсы используемых устройств, качественная интеграция этих систем может быть обеспечена средствами, описанными в Главе 1.

В то же время, в случаях, когда возможности разработчика объединенной системы каким-либо образом ограничены, использование стандартных средств интеграции не всегда возможно.

Именно эти осложненные обстоятельства формируют предметную область настоящего исследования.

Автором предложен ряд принципиально новых методов, предназначенных для обеспечения интеграции слабосвязанных информационных систем в следующих случаях:

• Если связь между системами не стабильна. Интерес представляет обеспечение автоматической синхронизации данных, если связь между системами прерывается, а позже восстанавливается.

• Если отсутствует возможность реорганизации программного кода включенных приложений (по техническим, либо экономическим, причинам).

• Если вовлекаемые информационные системы представляют собой сложные производственные комплексы с большими объемами данных и сложной функциональностью, а вычислительные ресурсы используемых устройств ограничены. В частности, интерес представляет разработка интеграции для слабосвязанных информационных систем, которую можно будет использовать не только на стационарных компьютерах, но и на планшетных компьютерах и мобильных телефонах, вычислительные возможности которых, по сравнению со стационарным компьютером, существенно ограничены.

• Если необходимо время от времени менять состояние интеграции - добавлять в нее или исключать новые системы, делать закрытыми или доступными различные типы данных.

Из всех описанных в разделе 1.1 типов интеграции, наибольший интерес для автора представляет интеграция приложений, как самая, по его мнению, перспективная в части улучшения технологий интеграции и разработки новых ее способов.

В частности, в настоящее время не были системно исследованы и, соответственно, представляются интересными для разработки, технологии проектирования и интеграции информационных систем для следующих областей:

1. Интеграция информационных систем, разработанных для нужд предприятий с повышенными требованиями к качеству программного кода и заранее утвержденным жизненным циклом программного продукта;

2. Интеграция информационных систем, имеющих жесткие ограничения на аппаратные ресурсы;

3. Интеграция информационных систем различной природы данных без возможности (или с ограниченной возможностью) внесения изменений в программный код самих систем;

4. Создание управляемой динамической интеграции систем, т.е. интеграции, позволяющей быстро добавлять/исключать новые информационные системы или делать любые вовлеченные в интеграцию данные доступными/закрытыми. Метод должен подходить для интеграции любых информационных систем, имеющих разное программное обеспечение, но описывающих сходные реальные бизнес-модели. Предлагаемые автором настоящей диссертационной работы новые методы интегрирования являются результатом исследований, проводимых в вышеперечисленных областях.

В работе исследуются способы модификации шаблона архитектурного проектирования CQRS (Command-Query Responsibility Segregation) и рассматриваются способы интеграции независимых информационных систем. Основные принципы предложенных автором методов базируются на сочетании SOA (Service-Oriented Architecture) и использовании шаблона CQRS.

Таким образом, в данной диссертационной работе рассматриваются методы обеспечения взаимодействия между информационными подсистемами, имеющими одинаковую предметную область и предназначенные для автоматизации предприятий, работающих в одном сегменте рынка и методы обеспечения гибкой интеграции между независимыми информационными подсистемами, входящими в состав одного предприятия.

Объект исследования - распределенные слабосвязанные информационные системы и методы обеспечения информационного взаимодействия между ними.

Актуальность темы. С увеличением сложности программных комплексов на фоне общемировой тенденции глобализации, проблема интеграции двух и более информационных систем является актуальной. При этом стандартные методы интеграции зачастую не способны удовлетворить всем современным требованиям в части надежности используемого программного

обеспечения, целостности структуры базы данных, экономической разумности ведения разработок и прочих аспектов.

Кроме того, появление на рынке целого класса мобильных устройств спровоцировало рост пользовательского интереса к использованию этих устройств в качестве рабочих станций.

В настоящее время методы интеграции, позволяющие обеспечить настраиваемое (гибкое) взаимодействие между подсистемами в составе объединенного информационного комплекса, автору не известны

Целями диссертационной работы являются теоретическое и экспериментальное обоснование, а также разработка методов обеспечения гибкого взаимодействия различных информационных подсистем на основе использования шаблона CQRS с применением технологии Cloud. Предлагаемые технологии пригодны для решения задач интеграции в сложных условиях использования.

Основными требованиями к предлагаемым методам являются:

• Возможность применения для сложной системы на предприятиях с повышенными требованиями к качеству конечного программного продукта;

• Корректная работа методов при разработке сложных систем с возможным использованием в качестве рабочих станций устройств с ограниченными вычислительными возможностями (например, мобильных);

• Обеспечение гибкого (настраиваемого) взаимодействия между подсистемами.

Научная новизна:

1. Автором предложен не имеющий в настоящее время аналогов метод разработки сложных промышленных приложений с возможностью их дальнейшего использования на устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами с обеспечением высокого уровня безопасности

данных и сохранением полного набора функций по отношению к стационарному прообразу.

2. Расширена научная область применения CQRS как шаблона, дающего возможность обеспечить информационное взаимодействие в слабосвязанных системах.

3. На примере предприятий с повышенными требованиями к качеству программного кода разработана методология обеспечения информационного взаимодействия путем перевода информационных систем на сервисно-ориентированную архитектуру.

4. Предложен и описан метод «Business Community» создания информационного сообщества на основе сервисно-ориентированной архитектуры, позволяющий обеспечить гибкое взаимодействие нескольких гомогенных систем. Под гомогенными системами здесь подразумеваются информационные системы, имеющие одинаковую предметную область и предназначенные для автоматизации предприятий, работающих в близких отраслях.

Практическая значимость. Предложенное автором значительное расширение области применения архитектурного шаблона CQRS позволяет организовывать информационное взаимодействие информационных систем, не подвергая их при этом значительной модернизации и с невысокими трудозатратами.

На основе результатов исследований описаны и внедрены новые методы обеспечения интеграции подсистем:

• Метод обеспечения информационного взаимодействия путем перевода информационных систем на сервисно-ориентированную архитектуру с использованием модифицированного шаблона CQRS;

• Метод динамически настраиваемой интеграции «Business Community»;

• Метод динамически настраиваемой интеграции «Business Community» для «Облачных вычислений»;

• Метод интеграции программных модулей, предназначенный для использования на предприятиях с повышенными требованиями к безопасности и качеству программного обеспечения;

• Методы интеграции независимых информационных систем, позволяющие осуществлять системный доступ пользователей в условиях недоступности сервера и на устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами (в том числе удаленно);

• Методы, обеспечивающие эффективную масштабируемость обобщенной системы и гарантированную защиту данных от несанкционированного доступа.

Передана в промышленную эксплуатацию подсистема «Документооборот» ИС «АСПИД», разработанная для ОАО ИСС им. Решетнева (г. Же-лезногорск).

Переданы в промышленную эксплуатацию мобильные приложения «TRIS for iPad» и «TRIS for iPhone».

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях, конкурсах и семинарах:

• 8 Международная Ершовская конференция (8 PCI 11). Секция «Наукоемкое программирование» (Новосибирск, 2011);

• Конференция ИНФО-2011 (Москва, МИЭМ, 2011);

• Семинар ИСИ СО РАН «Системное программирование» и кафедры программирования НГУ, 2012. Тема: «Методы обеспечения интеграции в распределенных слабосвязанных информационных системах»;

• Семинар ИСИ СО РАН «Системное программирование» и кафедры программирования НГУ, 2011. Цикл докладов «Шаблоны программирования и проектирования».

Методы исследования включают в себя методы математической логики, методы теории множеств, методы конечных автоматов, методы языков

программирования, объектно-ориентированный анализ, вычислительный эксперимент, технологии документно-ориентированного программирования, и разработки, управляемой моделями.

Объем и структура работы: Диссертационная работа состоит из Введения, четырех глав, Заключения, Списка литературы и Приложений. Объем диссертации - 107 стр. Список литературы содержит 70 наименований. Работа включает 29 рисунков и графиков, полученных в результате расчетов на ЭВМ.

На защиту выносятся:

Обоснование и описание новых технологий, являющихся результатом исследований, направленных на расширение области применения теории использования CQRS в сфере обеспечения интеграции слабосвязанных информационных систем:

• Методы интегрирования информационных систем для нужд предприятий с повышенной мерой ответственности за конечный продукт;

• Метод обеспечения информационного взаимодействия путем перевода информационных систем на сервисно-ориентированную архитектуру с использованием шаблона CQRS;

• Метод Business Community;

• Метод Business Community с использованием технологии «Облачных вычислений» (Cloud computing).

Глава 1. Современные технологии, использованные автором

Перед разработчиками современных систем автоматизации производственных процессов часто встает задача интеграции нескольких уже существующих информационных систем в единое информационное пространство.

Разнообразие архитектур интегрируемых систем и целей их объединения породило различные интеграционные технологии, призванные обеспечивать информационное взаимодействие наилучшим для конкретной ситуации образом, что подробно описано в разделе 1.1. Детальное изучение этих методов натолкнуло автора на мысль о необходимости разработки новых технологий интеграции, которые позволят при создании объединенной системы устранить ряд проблем, возникающих при использовании типовых методов.

Кроме того, в своих исследованиях автор использовал основы построения информационный систем с сервисно-ориентированной архитектурой, детально описанной в разделе 1.2. Это позволило в дальнейшем использовать ее для разработки новой технологии интеграции, применимой для полностью независимых систем (т.е. систем, которые по тем или иным причинам не представляется возможным подвергнуть изменениям с целью построения интеграции).

Особую роль в разработке новых способов интеграции сыграло расширение сферы использования архитектурного шаблона CQRS, основы построения которого приведены в разделе 1.3.

1.1 Типовые подходы к обеспечению интеграции информационных систем и обмена данными между ними

Классификация методов интеграции по структуре интеграции, позволяет выделить принципы р2р («point-to-point») и «Звезда».

Принцип р2р [44-46] базируется на обеспечении внутри интегрированной системы связи каждой подсистемы с каждой, когда каждая пара подсистем имеет свою интерфейсную связь.

«Звезда» [44-46], как принцип построения объединенной системы, использует централизованный принцип управления системами, используя для связи интегрирующую среду.

Технология р2р предполагает наличие большого количества связей, поэтому применима преимущественно для небольшого количества интегрируемых подсистем.

Технология «Звезда», как правило, используется для систем, имеющих общий язык, либо единое программное обеспечение, и требует наличия интерфейса между мета-средой и каждой подсистемой, чем уменьшает количество связей до количества вовлеченных подсистем.

Интегрирующая среда «Звезды» с помощью центрального компонента выполняет обмен сообщениями между система