31
1.4.2. Обоснование проектных решений по программному обеспечению
Информационные системы позволяют пользователям осуществлять сбор и
обработку данных. Для хранения данных используются базы данных. Различают
следующие виды баз данных [20]:
1. Иерархические.
2. Сетевые.
3. Реляционные.
В настоящее время широко применяются реляционные базы данных в связи
со следующими факторами [11]:
Они обладают простотой, поскольку в реляционной модели данных
существует всего одна информационная конструкция, формализующая табличное
представление данных.
Наличие теоретически обоснованных методов нормализации
отношений позволяет получать базу данных с заданными характеристиками.
Независимость данных заключается в том, что при необходимости
внесения изменений в структуру реляционной базы данных, требуется внесение
минимальных изменений.
Помимо перечисленных достоинств, в организации уже используется
реляционная СУБД. Поэтому, с целью минимизации конфликтов в процессе
интеграции, для разработки информационной системы будет использована
реляционная база данных.
Для управления реляционной базой данных используется реляционная СУБД.
На рынке широко представлены как коммерческие, так и бесплатные СУБД.
Наиболее востребованными на рынке являются следующие СУБД:
Microsoft SQL Server;
PosgreSQL;
IBM DB2;
Oracle database.
СУБД IBM DB2 является кроссплатформенной, обеспечивает стабильную
работу базы данных. Недостатками системы являются высокая стоимость и низкая
производительность. СУБД Microsoft SQL Server обладает большим пакетом
32
инструментов, стабильностью работы и низкими затратами на администрирование.
Недостаток системы заключается в том, что она работает только на платформе
Windows. СУБД Oracle обладает высокой производительностью, легкостью
интегрирования приложений и устойчивостью к большим потокам данных.
Недостатком является высокая стоимость, необходимость приобретения мощного
оборудования и персонала для поддержки СУБД.
Ввиду перечисленных свойств реляционных СУБД был сделан выбор в пользу
СУБД Oracle, поскольку эта СУБД уже используется в организации для
функционирования систем Oracle SAP и «1С. Бухгалтерия».
Для разработки информационной системы будет использован объектно-
ориентированный подход, поскольку он позволяет осуществлять конструирование
из компонентов, обладающих простыми инструментами, что дает возможность
абстрагироваться от деталей реализации. При этом данные и операции вместе
образуют определенную сущность, и они не «размазываются» по всей программе,
как это нередко бывает в случае процедурного программирования. Использование
локализации программного кода и данных улучшает наглядность и удобство
сопровождения программного обеспечения.
В качестве языка программирования был выбран язык программирования c#.
Который поддерживает объектно-ориентированный подход и обладает множеством
встроенных библиотек.
Разработка информационной системы будет осуществляться в среде
программирования MS Visual Studio, которая является бесплатным инструментом,
поддерживающим выбранный язык программирования.
Проектируемая система должна функционировать в среде операционной
системы Windows 10, поскольку эта операционная система используется для работы
сотрудников организации.
1.4.3. Обоснование проектных решений по техническому обеспечению
Рассмотрим характеристики серверного оборудования, которыми оно должно
обладать для обеспечения надежной и бесперебойной работы. Сервер должен
33
обеспечить производительность системы и надежность хранения данных.
Характеристики сервера представлены в таблице 5.
Таблица 5
Характеристика компонентов сервера
Наименование
Спецификация
Процессор
Intel Xeon 3330
Материнская плата
SuperMicro X7SBi
Чипсет
Intel® 3200/ICH9R chipset
Оперативная память
Kingston 2x2GB DDR2-667 ECC
Жесткий диск
Seagate Barracuda ES.2, 1000GB, SATA-2
Сетевые карты
2x Intel 82573V Gigabit Ethernet 10/100/1000Mbps
Персональные компьютеры (ПК) пользователей разрабатываемого
программного обеспечения представляют собой пользовательские ПК, с которых
будет осуществляться доступ к разрабатываемым web-страницам. Характеристики
пользовательских ПО представлены в таблице 6.
Таблица 6
Характеристика пользовательских компьютеров
Наименование
Спецификация
Процессор
Intel Core i3
Частота процессора
4 ГГц
Оперативная память
4 ГБ RAM
Объем жесткого диска
500 ГБ HDD
Средства организации локально-вычислительной сети (ЛВС) компании, к
которым относятся маршрутизаторы, коммутаторы, сегменты ЛВС,
коммутационные розетки и т.д.
Рассмотрим критерии выбора каждого из компонентов технического
обеспечения. Поскольку на сервере хранится и обрабатывается вся информация
информационных систем, для этого вида оборудования характерна преднамеренная
избыточность основных компонентов. Основным критерием при выборе платформы
сервера является специфика поставленных и количество автоматизированных
рабочих мест, которые объединяются в сеть. После этого остается только выбрать
производителя.
Основным критерием при выборе сервера СУБД является отказоустойчивость
и пропускная способность сетевого интерфейса. Поскольку разрабатываемый
программный продукт будет использоваться ежедневно в рабочее время, а работать
с ней будут 10 сотрудников, загруженность сетевой инфраструктуры будет равна
30%. При этом загруженность сервера баз данных будет составлять 25%. Поэтому
34
отсутствует необходимость в покупке высокопроизводительного сервер с сетевым
адаптером скоростью в 1Gbps, достаточно ограничиться интерфейсом в 100Mbps.
В результате анализа критериев выбора серверного оборудования можно
заключиться, что сервер, используемый в организации обладает необходимой
мощностью для того, чтобы обеспечить оперативное и отказоустойчивое
функционирование проектируемой информационной системы. В качестве сервера
баз данных будет использован сервер, построенный на платформе HP ProLiant
DL365 G5, обладающий характеристиками, перечисленными в таблице 7.
Таблица 7
Характеристика сервера баз данных
Наименование
Спецификация
Процессор
Двуядерный Intel® Xeon® X5260 с тактовой
частотой 3,3 Гц.
Количество процессоров
2
Оперативная память
16 Гб (расширяемая до 64Гб)
Жесткий диск
Тип «SAS» 4 диска 147 Гб и 2 диска 73 Гб
Количество жестких
дисков
6 (расширяемо до 8)
Питание
Дополнительно резервный блок питания 800Вт с
горячей заменой
Приведем обоснование выбора представленной платформы Использование
двух процессоров позволят при использовании SQL-сервера осуществить
эффективное распараллеливание задач, которые будут выполняться на сервере.
Оперативная память объемом 16 Гб будет достаточной для осуществления
обработки больших объемов информации, используемых на данный момент в базе
данных, а также последующего увеличения вычислительной нагрузки, так как на
данный момент пиковый размер занятой оперативной памяти составляет 6 Гб.
Использование 6 жестких дисков применяется для обеспечения надежности
функционирования серверной операционной системы. Также был организован RAID
массив из двух жестких дисков каждый по 73 ГБ (такого объема достаточно для
работы ОС). Операционная система установлена на отдельный от файлов базы
данных жесткий диск для обеспечения безопасности и производительности.
Для того, чтобы обеспечить надежность хранения данных в формате Structured
Query Language (SQL) был организован массив жестких дисков большего объема –
147 Гб. Жесткого диска такого объема достаточно для внедрения нового
35
функционала, на данный момент объем занятого пространства занимает 53Гб, при
условии того что в базе данных информация будет храниться в течении 5 лет.
Так же отдельно необходимо хранить данный в форматах mdf (файл базы
данных), а также транзакции в виде файлов ldf (файл транзакций), для чего
необходим еще один массив, аналогичный предыдущему по размеру.
Пользовательские ПК, существующие в организации, имеют достаточный
уровень производительности для функционирования разрабатываемой
информационной системы, в связи с чем не подлежат модернизации.
36
2. Проектная часть
2.1. Разработка проекта автоматизации
2.1.1. Этапы жизненного цикла проекта автоматизации
Для того, чтобы упорядочить процесс разработки программного обеспечения
(ПО) был разработан ряд стандартов, которые содержат рекомендации относительно
процесса разработки программного обеспечения. Современные стандарты в области
разработки программного обеспечения не предписывают четких и однозначных
схем построения структуры жизненного цикла ПО. Международные стандарты
регламентируют перечень видов деятельности, из которых должен состоять процесс
разработки, и вводят ту или иную структуру жизненного цикла разработки ПО.
Существуют стандарты, определяющие различные элементы в структуре
жизненных циклов ПО. Основу таких элементов составляют технологические
процессы – структурированные наборы деятельностей, решающие некоторую
общую задачу или совокупность задач, такие, как процесс определения требований,
процесс разработки, процесс сопровождения ПО, процесс обеспечения качества,
процесс разработки документации, процесс тестирования и пр.
Рекомендуемый состав стадий жизненного цикла программного обеспечения
регламентируют стандарты ISO, которые описывают технологические процессы.
Стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 «Информационная технология. Системная
и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств»
определяет общую структуру жизненного цикла ПО в виде трехуровневой модели,
элементами которой являются процессы, виды деятельности, задачи [8]. Процессы
объединены в четыре группы: основные процессы, поддерживающие процессы,
организационные процессы, адаптация. Процессы состоят из отдельных видов
деятельности.
Стандарт ISO/IEC 15288:2015 «Разработка систем и программного
обеспечения – Процессы жизненного цикла систем» рассматривает программно-
аппаратную систему как единое целое [6]. Стандарт предлагает рассматривать
структуру жизненного цикла ПО как набор групп процессов, каждый из которых
описывается набором результатов, и каждый из результатов достигается при
помощи набора различных видов деятельности. Эффективность разработки ПО в
37
целом зависит от точности и корректности формулировки требований к
программному продукту.
Правила работы с требованиями к программному обеспечению
рассматриваются в стандарте IEEE 830-1998 «Recommended practice for software
requirements specifications» [2]. Стандарт регламентирует состав документации для
фиксирования требований к ПО, а также дает определение характеристикам,
которыми должен обладать правильно составленный набор требований.
Стандарт IEEE 1233-1998 «Guide for developing system requirements
specifications» дает описание правилам построения требований для программно-
аппаратных систем в целом, а также определяет необходимые свойства и атрибуты
набора требований [4]. Согласно стандарту, процесс разработки требований
включает определение, организацию, представление и модификацию требований.
Один из важных этапов в разработке программного обеспечения – это процесс
проектирования архитектуры ИС. Архитектура системы позволяет определить
большинство характеристик АИС и служит основным средством общения между
разработчиками, а также между разработчиками и всеми остальными лицами,
заинтересованными в данном ПО.
Рассмотрим стандарты, которые регламентируют процесс проектирования
архитектуры АИС. Стандарт IEEE 1016-1998 «Recommended Practice for Software
Design Descriptions» описывает принципы разработки непосредственно архитектуры
АИС, а не ее компонентов [3].
Стандарт ISO/IEC 42010 IEEE Std 1471-2011 «System and software engineering
– Recommended practice for architectural description of software-intensive systems»
представляет архитектуру системы в виде комплекса представлений, которые
отражают структуру ПО с разных точек зрения [5]. В соответствии со стандартом
каждое представление архитектуры должно учитывать отраженные в нем взгляды и
интересы, причины, обуславливающие необходимость такого рассмотрения
системы, несоответствия между элементами одного представления или между
различными представлениями, а также различную служебную информацию.
Стандарт ISO 9001:2015 «Quality management systems – Requirements»
определяет требования к качеству программного продукта, а также правила его
обеспечения [1]. Стандарт ISO/IEC 90003:2004 «Software engineering – Guide lines for
38
the application of ISO 9001:2000 to computer software» описывает положения по
применению стандарта ISO 9001:2000 к программному обеспечению [7]. Также этот
стандарт помогает определить набор техник и процедур, которые будут применяться
для осуществления контроля и обеспечения качества разрабатываемых программ.
Так же существуют следующие стандарты разработки АИС:
«Custom Development Method» методика компании «Oracle»,
применяемая для разработки прикладных информационных систем [19]. Этот метод
является технологическим материалом, детализированным до уровня шаблонов
проектной документации, рассчитанной на применение в проектах компании.
Согласно этому стандарту при разработке программного обеспечения применяется
классическая модель жизненного цикла программного продукта.
Стандарт «Rational Unified Process» (RUP) представляет разработку
программного обеспечения в виде итеративной модели жизненного цикла, который
включает следующие фазы: начало, исследование, построение и внедрение [18].
Каждая фаза жизненного цикла АИС может разбиваться на этапы, называемые
итерациями. В результате осуществления этих этапов происходит выпуск версий
программного продукта для внутреннего или внешнего использования.
Прохождение процесса разработки через четыре этапа называют циклом разработки.
Каждый цикл разработки завершается генерацией версии системы. Если после
версия системы не удовлетворяет требованиям пользователя, то разработанный
продукт продолжает свое развитие и проходит те же этапы разработки.
Стандарт «Microsoft Solution Framework» (MSF) похож на стандарт
«RUP» тем, что делит разработку программного обеспечения на четыре фазы:
анализ, проектирование, разработка, стабилизация [16]. Эта модель является
итерационной, что предполагает использование объектно-ориентированного
подхода при моделировании системы. Стандарт«MSF» в сравнении со стандартом
«RUP» больше ориентирован для разработки бизнес- приложений.
Стандарт «Extreme Programming» (XP) был создан в 1996 году и
является самым новым среди рассмотренных стандартов [19]. Основу этого
стандарта составляет командная работа, с организацией эффективной
коммуникацией между заказчиком и разработчиков во время всей разработки АИС.
39
При этом разработка АИС проводится с использованием последовательно
разрабатываемых прототипов АИС.
Для разработки системы был выбран стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010,
потому его основу составляет классическая модель разработки ПО и все процессы
являются детализированными до уровня шаблонов проектной документации.
Рассмотрим модели жизненного цикла программного продукта. Когда
программные продукты только начали разрабатываться, они имели однородную
структуру и каждое приложение являлось единым целым. Поэтому для разработки
программных продуктов такого типа применялась каскадная модель жизненного
цикла программного обеспечения.
Основной характеристикой этой модели является деление всего процесса
разработки программного обеспечения на ряд этапов. При этом переходы между
этапами осуществлялись только после полного завершения работ на текущем этапе.
Каждый этап каскадной модели завершался выпуском полного пакета проектной
документации, которой достаточно для продолжения процесса разработки другой
командой разработчиков.
Каскадная модель была разработана в 1970 году, и она являлась первой
моделью, которая формализовала структуру этапов разработки ПО, что придавало
особое значение исходным требованиям к программному обеспечению и этапу
проектирования системы, а также созданию документации на ранних этапах
процесса разработки. Структура каскадной модели представлена на рисунке 12.
Рисунок 12. Структура каскадной модели жизненного цикла
программного обеспечения
40
На схеме этапов каскадной модели жизненного цикла программного
обеспечения видно, что процесс разработки осуществляется при помощи
упорядоченной последовательности шагов. Каскадная модель предусматривает
начало каждой фазы только тогда, когда полностью завершается выполнение
предыдущей фазы. При этом у каждой фазы есть определенные критерии входа и
выхода: входные и выходные данные.
Требования к проектируемой АИС определяются на стадии анализа и затем
документируются в техническом задании, которое является опорным документом
при создании АИС. Каждая стадия каскадной модели должна завершаться выпуском
полного комплекта проектной документации, которая включает в себя:
1. Техническое задание;
2. Эскизный проект;
3. Технический проект;
4. Рабочую программу.
Перечисленный пакет документов является достаточным для продолжения
процесса разработки другой командой разработчиков. Критерий качества при
использовании каскадной модели жизненного цикла программного обеспечения –
точное соответствие спецификациям технического задания на разработку АИС. При
этом особое внимание разработчики уделяют достижению оптимального значения
технических характеристик разрабатываемой АИС: производительности, объема
занимаемой памяти и т.д.
Переход от одного этапа проекта к другому осуществляется с помощью
формального обзора проекта. При этом клиент получает общее представление о
процессе разработки, а также происходит проверка качества программного
продукта. Как правило, стадия обзора проекта указывает на присутствие
договоренности между командами разработчиков и заказчиков о завершении
текущей фазы. Окончание каждого этапа разработки АИС удобно принимать за
стадию в процессе выполнения проекта.
При завершении определенных фаз проекта происходит формировании
базовой линии, которая в данной точке осуществляет фиксацию состояния АИС.
При возникновении потребности во внесении изменения в проект, используется
формальный процесс изменений.