 |
Открытые Системы и объектно-ориентированный подход
|
|
|
|
ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ
К характерным признакам корпоративных информационных систем следует отнести: длительный жизненный цикл; разнообразие используемого аппаратного обеспечения, жизненный цикл которого меньше, чем у создаваемой системы; широкое программное обеспечение; масштабность и сложность решаемых задач; пересечение множества различных предметных областей; территориальную распределенность и в соответствии с этим ориентацию на использование локальных и глобальных вычислительных сетей для обмена и обработки информации. При организации таких систем возникают проблемы, связанные с совместимостью программного обеспечения, безопасностью информации, независимостью от аппаратных и программных платформ, разграничением доступа к удаленным информационными ресурсами, т.е. системной интеграции.
Поэтому в настоящее время подавляющее большинство ИС всех классов и назначений строятся на основе технологии открытых систем. Ее суть состоит в использовании стандартных интерфейсов между разнородными аппаратными и программными компонентами систем. Технология открытых систем лежит в основе создания инфраструктуры всех уровней - от предприятия и отрасли до национальной информационной инфраструктуры. Кроме того, она обеспечивает интеграцию с мировым информационным пространством и, тем самым, с мировой экономикой. Внедрение принципов открытых систем на всех этапах жизненного цикла проектирования ИС базируется на стандартизации информационных технологий, являющейся интеграционным механизмом и мощным средством управления процессами развития информатизации.
Что понимается под открытыми системами?
Для рассмотрения этого вопроса воспользуемся определениями открытых систем, которые приведены в руководстве, изданном Французской ассоциацией пользователей UNIX (АFUU) в 1992 году.
|
|
|
"Открытая система - это система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом через стандартные интерфейсы". Это определение, данное одним из авторов упомянутого руководства Жаном-Мишелем Корну, подчеркивает системный аспект (структуру открытой системы).
Общие свойства открытых систем обычно формируются следующим образом:
· расширяемость/масштабируемость,
· мобильность (переносимость),
· интероперабельность (способность к взаимодействию с другими системами),
· дружественность к пользователю, в т.ч. – легкая управляемость.
Эти свойства, взятые по отдельности, были свойственны и предыдущим поколениям информационных систем и средств вычислительной техники. Новый взгляд на открытые системы определяется тем, что эти черты рассматриваются в совокупности, как взаимосвязанные, и реализуются в комплексе.
Преимущества идеологии открытых систем
Конечно, подход открытых систем пользуется успехом только потому, что обеспечивает преимущества для разного рода специалистов, связанных с областью компьютеров.
Для пользователя открытые системы обеспечивают следующее:
· новые возможности сохранения сделанных вложений благодаря свойствам эволюции, постепенного развития функций систем, замены отдельных компонентов без перестройки всей системы;
· освобождение от зависимости от одного поставщика аппаратных или программных средств, возможность выбора продуктов из предложенных на рынке при условии соблюдения поставщиком соответствующих стандартов открытых систем;
· дружественность среды, в которой работает пользователь, мобильность персонала в процессе эволюции системы;
· возможность использования информационных ресурсов, имеющихся в других системах (организациях).
|
|
|
Проектировщик информационных систем получает:
· возможность использования разных аппаратных платформ;
· возможность совместного использования прикладных программ, реализованных в разных операционных системах;
· возможности использования готовых программных продуктов и информационных ресурсов.
Разработчики общесистемных программных средств имеют:
· новые возможности разделения труда, благодаря повторному использованию программ;
· развитые инструментальные среды и системы программирования;
· возможности модульной организации программных комплексов благодаря стандартизации программных интерфейсов.
Это последнее свойство открытых систем позволяет пересмотреть традиционно сложившееся дублирование функций в разных программных продуктах, из-за чего системы, интегрирующие эти продукты, непомерно разрастаются по объему, теряют эффективность. Известно, что в той же области обработки данных и текстов многие продукты, предлагаемые на рынке (текстовые редакторы, настольные издательства, электронные таблицы, системы управления базами данных) по ряду функций дублируют друг друга, а иногда и подменяют функции операционных систем. Кроме того, замечено, что в каждой новой версии этих продуктов размеры их увеличиваются на 15%.
В распределенных системах, содержащих несколько рабочих мест на персональных компьютерах и серверов в локальной сети, избыточность программных кодов из-за дублирования возрастает многократно. Идеология и стандарты открытых систем позволяют по-новому взглянуть на распределение функций между программными компонентами систем и значительно повысить тем самым эффективность. Частично этот подход обеспечивает компенсацию затрат ресурсов, которые приходится платить за преимущества открытых систем относительно закрытых систем, ресурсы которых в точности соответствуют задаче, решаемой системой.
Открытые Системы и объектно-ориентированный подход
В связи с применением подхода открытых систем весьма перспективным направлением представляется объектно-ориентированный стиль проектирования и программирования.
Объектно-ориентированное программирование строится на следующих основных принципах:
|
|
|
· данные и процедуры объединяются в программные объекты;
· для связи объектов используется механизм посылки сообщения;
· объекты с похожими свойствами объединяются в классы;
· объекты наследуют свойства других объектов через иерархию классов.
Объектно-ориентированные системы обладают следующими 4основными свойствами:
· Инкапсуляция (скрытие реализации) - данные и процедуры объекта скрываются от внешнего пользователя, и связь с объектом ограничивается набором сообщений, которые "понимает" объект.
· Полиморфизм (многозначность сообщений) - одинаковые сообщения по-разному понимаются разными объектами, в зависимости от их класса.
· Динамическое (позднее) связывание - значение имени (область памяти для данных или текст программы для процедур) становится известным только во время выполнения программы.
· Абстрактные типы данных - объединение данных и операций для описания новых типов, позволяющие использовать новые типы наравне с уже существующими.
· Наследование - позволяет при создании новых объектов использовать свойства уже существующих объектов, описывая заново только те свойства, которые отличаются.
Заметим, что основные свойства открытых систем хорошо поддерживаются объектно-ориентированным подходом к реализации системы. Рассмотрим отдельные аспекты этой поддержки.
1. Мобильность. Инкапсуляция позволяет хорошо скрыть машинно-зависимые части системы, которые должны быть реализованы заново при переходе на другую платформу. При этом гарантируется, что остальная часть системы не потребует изменений. При реализации новых машинно-зависимых частей многое может быть взято из уже существующей системы благодаря механизму наследования.
2. Расширяемость. Наследование позволяет сэкономить значительные средства при расширении системы, поскольку многое не нужно создавать заново, а некоторые новые компоненты можно получить, лишь слегка изменив старые. Кроме повторного использования, увеличивается также надежность, поскольку используются уже отлаженные компоненты. Возможность конструирования абстрактных типов данных для создания новых средств - обеспечивается самим понятием класса, объединяющего похожие объекты с одинаковым набором операций.
|
|
|
3. Интероперабельность. Способность системы взаимодействовать с другими системами хорошо поддерживается принципом посылки сообщения и соответствующими понятиями полиморфизма и динамического связывания. В сообщении объекту (возможно удаленному) передается имя действия, которое должно быть им выполнено, и некоторые дополнительные аргументы сообщения. Как это действие выполнять - знает и решает только сам объект - получатель сообщения. От него только требуется выдать в ответ результат. Совершенно очевидно, что разные объекты будут по-разному реагировать на одинаковые сообщения (полиморфизм). Кроме того, очень удобно выбирать способ реализации в последний момент - при ответе на сообщение, в зависимости от текущего состояния системы (динамическое связывание). Для того, чтобы разные системы могли обмениваться сообщениями, необходима либо единая трактовка всех типов данных, в том числе абстрактных, либо индивидуальная процедура преобразования сообщения для каждой пары неодинаковых взаимодействующих систем. Простота понятия абстрактных типов данных в объектно-ориентированных системах существенно облегчает разработку такой процедуры.
4. Дружественность. Удобство взаимодействия человека с системой требует от последней наличия всех трех вышеуказанных качеств. Мобильность необходима ввиду быстрой смены старых и появления новых устройств, в частности, средств мультимедиа. Расширяемость требуется для разработки программной поддержки новых парадигм общения человека с машиной. Интероперабельность просто рассматривает человека как другую систему, с которой открытая система должна уметь взаимодействовать.
Стандартизация
Важная роль в развитии информационного общества принадлежит международным стандартам, создаваемым на основе шести принципов, определенных Всемирной торговой организацией (ВТО): открытость, прозрачность, непредвзятость и соблюдение консенсуса, эффективность и целесообразность, согласованность и нацеленность на развитие. В связи с этим в России приобретают особую важность и актуальность работы по развитию и совершенствованию отечественной нормативной базы в области информационных технологий и информационно-телекоммуникационных систем.
Стандарты Открытых Систем
В настоящее время в мире существует несколько авторитетных сообществ, занимающихся выработкой стандартов открытых систем. Однако исторически и, по-видимому, до сих пор наиболее важной деятельностью в этой области является деятельность комитетов POSIX. В этом разделе мы приведем краткий обзор этой деятельности.
|
|
|
Первая рабочая группа POSIX (Portable Operating System Interface) была образована в IEEE в 1985 г. на основе UNIX-ориентированного комитета по стандартизации /usr/group (ныне UniForum). Отсюда видна первоначальная направленность работы POSIX на стандартизацию интерфейсов ОС UNIX. Однако постепенно тематика работы рабочих групп POSIX (а со временем их стало несколько) расширилась настолько, что стало возможным говорить не о стандартной ОС UNIX, а о POSIX-совместимых операционных средах, имея в виду любую операционную среду, интерфейсы которых соответствуют спецификациям POSIX.
Научно-техническая политика в области стандартизации информационных технологий и проектирования систем в России заключается в следующем:
- создание необходимых актуализированных основополагающих базовых национальных стандартов и других нормативных документов (путем прямого применения международных, региональных и зарубежных документов по стандартизации). Они должны определять фундаментальные общие процедуры, положения и требования, которые могут быть использованы в различных предметных областях деятельности, причем в каждой из них могут выбираться собственные факультативные параметры и требования из базовых национальных стандартов;
- разработка функциональных стандартов (профилей), определяющих соответствующие подмножества или комплектации базовых национальных стандартов, используемых для обеспечения реализаций конкретных процессов, функций и задач ИС, применимость конкретных факультативных параметров из базовых национальных стандартов, а также являющихся основой для разработки аттестационных тестов для испытаний и подтверждения соответствия компонентов и средств информационных систем.
Стандартизация в мире
На международном уровне сформировалась мощная кооперация организаций, разрабатывающих стандарты в области ИТ, среди которых, в первую очередь, следует назвать ИСО (Международную организацию по стандартизации), МЭК (Международную электротехническую комиссию) и МСЭ (Международный союз электросвязи). Сектор МСЭ по телекоммуникациям (МСЭ-Т) является с 1993 г. правопреемником МККТТ (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии). В 1987 г. ИСО и МЭК объединили свою деятельность по стандартизации в области ИТ, создав ИСО/МЭК/СТК 1 Информационные технологии, основной задачей которого является разработка базовых стандартов ИТ вне зависимости от их конкретных применений. В последние годы ИСО/МЭК/СТК 1 активно взаимодействует с рядом технических комитетов ИСО, включая:
ТК 46 Информация и документирование;
ТК 68 Банковское дело, защита и другие финансовые услуги;
ТК 130 Графическая технология;
ТК 154 Процессы, элементы данных и документы в торговле;
ТК 171 Прикладное представление документов;
ТК 176 Управление качеством и обеспечение качества;
ТК 184 Системы промышленной автоматизации и их интеграция;
ТК 204 Транспортные информационные и управляющие системы;
ТК 215 Информатика в здравоохранении.
Кроме ИСО, МЭК и МСЭ разработкой стандартов в области информационных технологий и, в частности, в области открытых систем, занимается ряд авторитетных международных, региональных, национальных и специализированных организаций, консорциумов и групп, например, такие как Общество Интернет (Internet Society), СЕН (Европейский комитет стандартизации) и СЕНЭЛЕК (Европейский комитет стандартизации в области электротехники), ЕКМА (Европейская ассоциация производителей компьютеров), ЕВОС (Европейские рабочие группы по открытым системам), ЕТСИ (Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций), IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике), Группа X/Open, организованная поставщиками компьютерной техники, OSF (Фонд открытого программного обеспечения), OMG (Группа объектного управления), NMF (Форум управления сетями) и др.
Наиболее заметный вклад в стандартизацию средств, систем и технологий информатизации на международном уровне вносит ИСО/МЭК/СТК 1, членом которого, наряду с другими государствами (54), является Российская Федерация. В структуре ИСО/МЭК/СТК 1 функционирует свыше 20 подкомитетов (ПК) и рабочих групп (РГ), охватывающих своей деятельностью практически весь спектр стандартизации в области информационных технологий и осуществляющих разработку стандартов по всем основным направлениям. Среди них:
· наборы символов и кодирование информации;
· телекоммуникация и обмен информацией;
· программная инженерия;
· языки программирования;
· машинная графика и обработка изображений;
· взаимосвязь оборудования информационных технологий;
· методы защиты информации;
· конторское оборудование;
· кодирование аудио-, видео-, мультимедиа и гипермедиа информации;
· методы автоматической идентификации, кодирования и фиксации данных;
· управление и обмен данными;
· языки описания и обработки документов;
· интерфейсы пользователя;
· методы обучения.
Стандартизация в России
В Российской Федерации в данной области действует свыше 450 межгосударственных (ГОСТ) и государственных (ГОСТ Р) стандартов, которые, в том числе, обеспечивают прямое введение международных стандартов по перечисленным выше функциональным группам и направлениям информационных технологий, включая: стандарты на терминологию, электрическую и механическую безопасность и электромагнитную совместимость СВТ; языки программирования Фортран, Кобол, Ада, SQL, организацию работы систем и сетей; оценку качества и документирование программных средств; требования к автоматизированным системам (АС) и документирование их создания; системы кодирования и защиты информации; организацию взаимосвязи открытых систем (ВОС); качество служебной информации, компьютерное сопровождение и поддержку жизненного цикла наукоемкой продукции.
Действующий комплекс стандартов в области ИТ обеспечивает прямое введение только 20-25% от общего числа международных стандартов в данной области. При этом важно отметить прогрессирующую тенденцию отставания России по числу действующих стандартов ИТ, главная причина которого - недостаточное финансирование разработки соответствующих стандартов, несовершенство организационно-методических форм принятия международных стандартов в качестве национальных, а также низкая активность российских технических комитетов по стандартизации по участию в работе международных организаций по стандартизации.
В настоящее время разработка национальных стандартов проводится в соответствии с годовыми планами государственной стандартизации с учетом Основных направлений стандартизации в области информатизации, Программы стандартизации в сфере информатизации, Межведомственной программы работ по стандартизации в области ИПИ-технологий ( информационная поддержка изделий ).
Главные цели и задачи национальных стандартов в области ИТ - регламентация положений, требований, параметров и методов испытаний компонентов и средств ИС, определяющих различные виды совместимости, взаимодействия, переносимости приложений, информационную безопасность, документируемость и т.д. Вопросы же обязательности применения нормативных документов по стандартизации определяются законодательно-правовыми актами и экономико-правовыми взаимоотношениями между заказчиками, руководителями проектов, разработчиками средств, системными интеграторами и пользователями средств ИТ. В связи с этим требуется взвешенный и селективный подход к оценке статуса обязательности стандартов в области ИТ.
Так, поддерживающие технический регламент стандарты, устанавливающие требования безопасности, охраны здоровья и охраны окружающей среды, являются обязательными для выполнения всеми категориями граждан Российской Федерации и субъектами хозяйственной деятельности при разработке, производстве, поставке и продаже компонентов и средств ИС. В других случаях обязательность применения стандартов должна определяться сферой его использования. Если требования национальных стандартов и других нормативных документов по стандартизации включаются в контракты, договоры, технические задания, технические условия и т.п., то их соблюдение является обязательным в рамках данных соглашений и работ в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.
Безусловно, следует стремиться в этих случаях к преимущественному использованию стандартов и нормативных документов, имеющих юридическую силу в стране, что облегчает решение вопросов сдачи-приемки систем. Поэтому необходимо стремиться к введению в стране де-юре наиболее актуальных международных стандартов
|
|
|
