Реализация технологии сетевого коллективного доступа к средам моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.13, кандидат технических наук Иванов, Дмитрий Игоревич

• Иванов, Дмитрий Игоревич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иванов, Дмитрий Игоревич

Введение.

ГЛАВА 1. СЕРВИСЫ СЕТЕВОГО ДОСТУПА К КОМПЬЮТЕРНЫМ МОДЕЛЯМ.

1.1. Особенности решения задач методом компьютерного моделирования в сетевой среде.

1.2. Особенности проектирования и использования моделей в сетевой среде.

1.3. Концепция реализации многопоточного режима.

1.4. Удаленный доступ к серверам приложений.

1.5. Удаленное программирование.

1.6. Службы терминала.

1.7. Целевой класс моделей.

1.8. Формулировка целей и задач исследования.

ГЛАВА 2. СИСТЕМА УДАЛЕННОГО ДОСТУПА К МОДЕЛЯМ, СОЗДАННЫМ НА БАЗЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ СРЕД

ПРОГРАММИРОВАНИЯ.

2.1. Создание модели в универсальной среде программирования.

2.2. Имитационное моделирование СПТИ как пример вычислительной задачи

2.3. Программная реализация модели обнаружения ошибочных пакетов.

2.4. Реализация управляющего блока сервера моделей на базе WEB-технологий.

2.5. Реализация коммуникационного шлюза.

2.6. Анализ эффективности разработанного способа удаленного доступа на базе WEB-технологий.

2.7. Метод сокращения времени обслуживания на базе алгоритмов кэширования.

2.8. Сетевой доступ на базе служб терминала и оценка базовых показателей качества обслуживания.:.

Выводы.

ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЖИМА СЕТЕВОГО ДОСТУПА К СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ СРЕДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ.

3.1. Удаленное программирование на базе MATLAB WEB Server.

3.2. Реализация режима удаленного программирования на базе MATLAB WEB Server.

3.3. Удаленное программирования на базе MATLAB СОМ и его реализация.

3.4. Параметры качества обслуживания при использовании WEB-доступа к специализированной среде моделирования.

3.5. Терминальный доступ к специализированной среде моделирования на примере MATLAB.

Выводы.

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛЛЕКТИВНОГО СЕТЕВОГО ДОСТУПА К СЕРВЕРУ ПРИЛОЖЕНИЙ.

4.1. Имитационная модель коллективного сетевого доступа.

4.2. Результаты моделирования системы сетевого доступа на базе WEB-технологий.

4.3. Результаты моделирования системы сетевого доступа на базе служб терминала.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Реализация технологии сетевого коллективного доступа к средам моделирования»

В настоящее время как в научных исследованиях, так и при использовании современных технологий электронного обучения широко применяются методы компьютерного моделирования физических процессов и явлений. Эта эффективная процедура дает возможность целостного изучения поведения наиболее- сложных систем как реально существующих, так и создаваемых для проверки теоретических гипотез.

Сетевая среда позволяет реализовать новые сервисы при решении задач компьютерного моделирования, что расширяет возможности в области коллективного использования моделей. При этом сама модель, устанавливаемая на сервере приложений, может быть исполнена при помощи различных сред проектирования, в том числе и при помощи языков программирования общего назначения.

Большой интерес представляет также ситуация, когда на сервере установлена специализированная среда моделирования, причем размещение такой среды в ПК пользователя может оказаться затруднительным. При этом сами по себе модели могут быть достаточно простыми, так что их создание вполне возможно в режиме сетевого удаленного доступа (режиме удаленного программирования). Подобная ситуация, например, является типичной при использовании технологий дистанционного обучения. Реализация такого режима, так же как и собственно работа с моделями при коллективном доступе к ним, может проводиться как в рамках WEB-тexнoлoгий, так технологий терминального доступа.

Рассмотрение всех возможных классов задач, решаемых методами компьютерного моделирования, в контексте организации и применения сетевого доступа является достаточно сложным. С точки зрения организации сетевого доступа большой интерес представляют задачи, требующие для их решения достаточно продолжительных вычислительных процедур, что бывает затруднительно реализовать на ПК пользователя.

В качестве примера таких задач можно выделить моделирование процессов обработки сигналов в системах телекоммуникаций, включая и задачи статистического синтеза оптимальных алгоритмов такой обработки. Характерной чертой таких моделей зачастую является то, что существенную долю в этих задачах носит имитационная составляющая, основанная на использовании метода статистических испытаний, каждое из которых может представляться набором достаточно простых вычислительных процедур, но с большим числом повторений.

Представляет интерес рассмотреть как различные способы реализации сетевого доступа к компьютерным моделям, так и оценить базовые показатели качества их работы, на основании которых можно будет сделать выводы о целесообразности применения той или иной технологии применительно к определенному классу моделей.

Целью диссертационной работы является разработка эффективных методов коллективного сетевого доступа как к ресурсоемким моделям, созданным при помощи универсальных языков программирования, так и к специализированным средам моделирования в режиме удаленного программирования.

Для достижения обозначенной цели решаются следующие основные задачи:

1. Исследование методов удаленного доступа к ресурсоемким моделям, созданным на базе универсальных сред разработки, и программная реализация такого доступа, учитывающая особенности решаемой задачи (применительно к имитационному моделированию телекоммуникационной системы радиомониторинга).

2. Исследование методов сокращения времени обслуживания на базе механизма кэширования при удаленном доступе к ресурсоемким моделям, созданным на базе универсальных сред разработки.

3. Исследование путей реализации режима удаленного программирования на базе специализированных сред моделирования (на примере программного комплекса МАТЪАВ).

4. Моделирование поведения базовых показателей качества обслуживания с ростом нагрузки на систему доступа.

5. Выработка рекомендаций по выбору технологии удаленного сетевого доступа к компьютерным моделям, создаваемым в различных средах.

Структура диссертации

Диссертация включает введение, четыре главы, заключение и список литературы.

Заключение диссертации по теме «Телекоммуникационные системы и компьютерные сети», Иванов, Дмитрий Игоревич

Выводы

Предложенная имитационная модель системы сетевого доступа, учитывающая особенности многопользовательского режима и использующая в качестве параметров результаты реальных экспериментов, позволяет прогнозировать поведение системы в широком диапазоне изменения условий загрузки сервера.

Результаты моделирования системы доступа на базе \¥ЕВ-технологий показали динамику роста среднего времени обслуживания при равномерном распределении случайных моментов инициирования вычислительных процедур, что позволяет оценить систему в условиях, приближенным к реальным. Сравнение методов Д¥ЕВ-доступа и служб терминала для моделей, созданных на базе универсальной среды разработки, показало возрастание практически на порядок вычислительных требований, предъявляемых этими службами. Таким образом, использование служб терминала для организации сетевого доступа к моделям, созданным в универсальной среде разработки и относящимся к рассматриваемому целевому классу моделей, можно считать нецелесообразным, если приложение-модель обладает достаточно простым пользовательским интерфейсом.

Заключение

Основные научные и практические результаты проделанной работы следующие:

1. Разработаны программные решения, позволяющие реализовать инвариантный способ коллективного сетевого доступа при помощи \VEB-технологий к моделям, созданным на базе универсальной среды разработки.

2. Показано, что применение предложенного механизма кэширования результатов предыдущих заявок может на порядок понизить время обслуживания при решении рассматриваемых в работе задач. Предлагаемая методика позволяет выбрать параметры настройки программы кэширования, исходя из критерия допустимой погрешности определения вектора выходных параметров.

3. Применительно к моделям, интерфейс которых достаточно прост и может быть сведен к числовым векторам входных и выходных параметров, не требуя высокой интерактивности в процессе решения задачи, показано, что использование \¥ЕВ-доступа обеспечивает экономию ресурсов сервера почти на порядок по сравнению со случаем использования служб терминала. Если же интерфейс модели сложен или используется трудно адаптируемая к сетевому использованию среда моделирования, целесообразно применять сервисы на базе служб терминала, однако в этом случае существенно возрастают требования как к производительности сервера, так и к пропускной способность каналов доступа.

4. Реализован сетевой коллективный доступ к имитационной модели СПТИ, при этом настройка механизма кэширования была осуществлена по предложенной методике на базе приближенных аналитических зависимостей, описывающих поведение параметров функционирования данной СПТИ.

5. Рассмотренный вариант сетевого доступа к специализированной среде моделирования на примере МАТЬАВ продемонстрировал ограничения встроенного в среду инструментария по организации сетевого доступа на базе \УЕВ-технологий. Предложенный режим удаленного программирования как на базе этого инструментария, так и на базе модифицированных его вариантов, позволяет обойти ограничения среды по сетевому доступу.

6. Предложенная имитационная модель системы сетевого доступа, учитывающая особенности многопользовательского режима и использующая в качестве параметров результаты реальных экспериментов, позволяет прогнозировать поведение системы в широком диапазоне изменения условий загрузки сервера. Таким образом, модель позволяет оценить среднее время выполнения одной вычислительной задачи из расчета на одного пользователя с учетом вида распределения случайных моментов времени поступления заявок на сервер, а также с учетом различной их интенсивности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иванов, Дмитрий Игоревич, 2008 год

1. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A., Теория случайных процессов и ее инженерные приложения, М.: Издательский центр "Академия", 2003.

2. Кудряшов Д.А., Цикин И.А., Исследование эффективности метода циклической избыточности при информационном обмене в системах мониторинга удаленных объектов, XXXII Неделя науки СПбГПУ, Материалы межвузовской научной конференции, 2003 год.

3. Болдырев Ю.Я., Нечуятов А. А. «Опыт применения компьютерных технологий инженерного анализа и проектирования при решении сложных проектно-конструкторских задач » // Международная Научная Конференция. И-Б-М. МОСКВА. 19-21 июня 2007 г. С. 87-88.

4. Луговской В.И., Синявский К.С., Гааб В.И, Математическое моделирование. М.: Наука, 1997. - 356 с.

5. Владимир Линдваль, Геннадий Щербаков, Юрий Евдокимов, Lab VIEW для радиоинженера. От виртуальной модели до реального прибора. Издательство "ДМК Пресс", 2007 г. 400 стр.

6. Hunt B.R., Matlab. Официальный учебный курс Кембриджского университета, Издательство "Триумф", 2008 г., 352 стр.

7. Евгений Алексеев, Оксана Чеснокова, Matlab 7, Издательство "НТ Пресс", 2006 г. 464 стр.

8. Кетков А., Кетков Ю., Шульц М., MATLAB 7. Программирование, численные методы, Издательство "BHV-Санкт-Петербург", 2005 г. 752 стр.

9. Дьяконов В. П., MATLAB 6.5 SP 1/7.0 + Simulink 5/6 в математике и моделировании, Издательство "Солон-пресс", 2005 г. 576 стр.

10. O.Apache для профессионалов. / П. Уэйнрайт: Nó Name, 2001. 496 с.

11. С.Д.Кургалин, В.В.Расхожев, Система удаленного доступа к параллельному компьютерному кластеру, труды XI Всероссийскойнаучно-методической конференции "Телематика'2004", СПб 2004.

12. Microsoft Corporation. Принципы проектирования и разработки программного обеспечения. Учебный курс MCSD. /Пер. с англ. 2-е изд., испр. - М: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2002. - 736 стр.: ил.

13. Альманах программиста, том III: Платформа 2003, Windows 2003 сервер, IIS 6.0, Office, System. /Сост. Ю.Е.Купцевич. M.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2003.

14. Microsoft Corporation. Межсетевое взаимодействие. Ресурсы Microsoft Windows 2000 Server. /Пер, с англ. М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция*, 2002. - 736 е.: ил.

15. Microsoft Corporation. Распределенные системы. Книга 1. Ресурсы Microsoft Windows 2000 Server. /Пер, с англ. М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2001. - 864 е.: ил.

16. Borland С++ Builder 6. Разработка приложений баз данных. / Послед Б.С.: ДиаСофт.

17. С++ Builder 6: справочное пособие. Книга 1. Язык С++. / Архангельский А.Я.: Питер, 2004. 544 с.

18. С++ Builder 6: Справочное пособие: Книга 2: Классы и компоненты. / Архангельский А.Я.: Питер, 2004. 528 с.

19. Qt. Профессиональное программирование на С++ / Шлее М.: BHV-Санкт-Петербург, 2005. 544 с.

20. Искусство программирования на С++. / Шилдт Г.: BHV-Санкт-Петербург, 2005. 474 с.

21. Объектно-ориентированный подход: Java .Net С++ Издание 2. / Вайсфелд М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. 336 с.

22. Основные концепции структур данных и реализация в С++ (+ Web-сервер). / Кен Браунси: Вильяме.

23. Microsoft Corporation. Разработка инфраструктуры сетевых служб

24. Microsoft Windows 2000. Учебный курс MCSE. /Пер. с англ. M: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2001. - 992 стр.: ил.

25. Microsoft Corporation. Управление сетевой средой Microsoft Windows 2000. Учебный курс MCSA/MCSE. /Пер. с англ. М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция". 2003. - 896 стр.: ил.

26. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Компьютерные сети: Принципы, технологии, протоколы.

27. Фролов А.В., Фролов Г.В. Базы данных в Интернете: практическое руководство по созданию Web-приложений с базами данных. Изд. 2-ое, испр. - М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2000. - 448 е.: ил.

28. HTML в действии. 1-е издание. / Б. Морис СПб: Питер, 1997.

29. Вильямсон X. Универсальный Dynamic HTML. Библиотека программиста. СПб.: Питер, 2001. - 304 е.: ил.

30. Web-протоколы. Теория и практика. / Кришнамурти Б., Рексфорд Дж.: Бином.

31. Интернет-программирование. / Шапошников И.В.: No Name, 2000. 224 с.31 .Уроки Web-мастера. Технология и инструменты. Практическое пособие. / Гультяев А.К., Машин В.А.: КОРОНА принт, 2004. 448 с.

32. Т. Кристиансен, Н. Торкингтон, Perl. СБб.: Питер, 2000. 726 с.

33. Уильям Р. Станек. Internet Information Services 5.0. Справочник администратора. /Пер. с англ. М.: Издательско-торговый дом "Русская Редак- ция*, 2002. - 464 е.: ил.

34. Рихтер Дж. Windows для профессионалов: создание эффективных Win32-приложений с учетом специфики 64-разрядной версии Windows. /Пер, с англ. 4-е изд. - СПб: Питер; М.: Издательско- торговый дом "Русская Редакция", 2004. - 749 е.: ил.

35. Ханикат Дж. Знакомство с Microsoft Windows Server 2003. /Пер. с англ.

36. M.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2003. 464 е.: ил.

37. Microsoft Windows и Internet. / Сокольский M.: Майор.

38. Безопасность в Windows ХР. Готовые решения сложных задач защиты компьютеров. / Крис Вебер, Гэри Бадур: DiaSoft.

39. Бернард Трич. Microsoft Windows Server 2003. Службы терминала. ISBN 5-7163-0119-3, 2006 год. 688 с.

40. Кудряшов Д.А., Цикин И.А. Вероятностно-временные характеристики двунаправленной радиосистемы передачи тревожных извещений.// Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2008. - 5. - С. 41 - 45.

41. JavaScript. Подробное руководство, 4-е издание. / Флэнаган Д.: Символ-Плюс, 2004. 955 с.

42. Валентин Томашевский, Имитационное моделирование в среде GPSS, Издательство "Бестселлер", 2003 г. 416 стр.

43. Рыжиков Ю.И., Имитационное моделирование: Теория и технологии, Издательство "Альтекс-А", 2004 г. 380 стр.

44. Александр Бражник, Имитационное моделирование: возможности GPSS World, Издательство "Реноме", 2006 г. 440 стр.

45. В.Д.Далека, А.С.Деревянко, О.Г.Кравец, Л.Е.Тимановская. Модели и структуры данных. Учебное пособие. / Харьков:ХГПУ, 2000. 241с.

46. Вигерс Карл. Разработка требований к программному обеспечению. /Пер, с англ. М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2004. -576с.: ил.

47. Stig Bakken, Egon Schmid и др Руководство по РНР (на английском и русском языках). Сборник. /Группа документирования РНР, 1997 2003.

48. Александр Мазуркевич, Дмитрий Еловой. РНР: настольная книга программиста /Мн.: Новое знание, 2003. 480 е.: ил.

49. Аргерих JI. и др. Профессиональное РНР программирование, 2-е издание. Пер. с англ. - СПб: Символ-Плюс, 2003. - 1048 е., ил.

50. Конноллн, Томас, Бегг, Карелии. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. 3-е издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом "Вильяме", 2003. - 1440 с. : ил. - Парал. тит. англ.

51. Райордан Р. Основы реляционных баз данных. /Пер, с англ. М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2001. - 384 е.: ил.

52. Гурвиц Майкл, Мак-Кейб Лора. Использование Macromedia Flash MX. Специальное издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом Вильяме,2003. 704 е.: ил. - Парал. тит. англ.

53. Microsoft Corporation. Microsoft Internet Security and Acceleration Server 2000. Учебный курс MCSE/Пер. с англ. 2-е изд., испр. - М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2003. - 400 стр.: ил.

54. TCP/IP. Архитектура, протоколы, реализация. / С. Фейт: No Name, 2003. -448 с.

55. TCP/IP. Семейство протоколов передачи данных в сетях компьютеров. / Остерлох X.: ДиаСофт.

56. TCP/IP. Сетевое администрирование, 3-е издание. / Хант К.: Символ-Плюс.

57. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебник для вузов. / Крухмалев В.В.: Горячая линия-Телеком, 2004. 510 с.

58. Сетевые операционные системы. / Олифер В.Г., Олифер Н.А.: No Name,2004. 544 с.

59. Сетевые распределенные вычисления. Достижения и проблемы. / Мак К. Гофф: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. 320 с.

60. CSS: каскадные таблицы стилей. Библиотека профессионала, 2-е издание. / Кейт Шенгили-Робертс: Вильяме.

61. MCSE: Проектирование безопасности сетей Windows 2000. Учебное руководство. MCSE. Экзамен 70-220. / Г.Гованус и др.: No Name, 2001. -704 с.6¡.Безопасность IIS: Справочник профессионала. / Джост М., Кобб М.: No Name, 2004. 527 с.

62. Приемы программирования в C++Builder. / Архангельский: Бином, 2004. -650 с.

63. Программирование на BORLAND С++ для профессионалов. / Шилд Г.: ACT.

64. Радиотехнические системы передачи информации: учеб. пособие для ВУЗов / В.А. Борисов, В.В. Калмыков, Я.М. Ковальчук и др.; под ред. В.В. Калмыков. М.: Радио и связь, 1990. - 304 с.65 .http ://www.ergeal.ru/archive/cs/Smell/datlink.htm

65. А.Я. Архангельский. Программирование в C++Builder 6. М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2002. - 1152 с.67.http://www.msdn.microsoft.com

66. Бранденбау Д., JavaScript: сборник рецептов. СПб.: Питер, 2000. - 416 с.

67. Ал Вильяме, Системное программирование в Windows 2000 для профессионалов. СПб.: Питер, 2000. - 272 с.

68. А. Вишневский, Сетевые технологии Windows 2000 для профессионалов. СПб.: Питер, 2000. - 592 с.

69. Ари Каплан, Мортен Ш. Нильсен, Windows 2000 изнутри. М.: ДМК, 2000. - 400 с.

70. А. Шевель, Д. Лаурет, Опыт построения вычислительного кластера, Открытые системы, #11/2001.73 .Павел Храмцов, Лабиринт Internet, ООО «Электроинформ» 1995.