Реализация имитационного приложения для оценки эффективности информационных систем
Постников Алексей Александрович
Начальник управления делами
Рособрнадзор
Postnikov A. A.
The head of department affairs of
Rosobrnadzor
Е-mail: akroupsky@mail.ru
Реализация имитационного приложения
для оценки эффективности информационных
систем
Realization of
the imitating appendix for an estimation of efficiency of information systems
Аннотация: Приведен вариант реализации имитационного приложения информационной системы на примере информационной системы Федеральной системы по надзору за образованием и наукой. В общем виде представлена технология проведения имитационного исследования. Рассмотрен порядок формирования системы числовых атрибутов для GPSS-модели.
Ключевые слова: Информационная система, имитационное приложение,
моделирующее ядро, моделирующий алгоритм, методика проведения эксперимента,
динамический мониторинг.
Annotation: The variant of realisation of the imitating
appendix of information system on an example of information system of Federal
system on supervision of science and education is resulted. In a general
view the technology of carrying out of imitating research is presented. The
order of formation of system of numerical attributes for GPSS-model is
considered.
Keywords: Information
system, The imitating appendix, Modeling kernel,
Modeling algorithm, Technique experiment carrying out, Dynamic monitoring
***
В соответствии с описанной структурой и алгоритмом [1], была проведена реализация имитационного приложения информационной системы Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки (ФСНСОН, далее по тексту «Служба»). В целом имитационное приложение состоит из четырех основных подсистем:
· Подсистема ввода варьируемых факторов;
· Моделирующее ядро;
· Подсистема динамического мониторинга;
· Подсистема оперативной анимации хода экспериментов в графическом виде;
· Подсистема анализа динамики изменения результатов моделирования после проведения эксперимента.
Технология проведения имитационного исследования с использованием приложения состоит в последовательном итеративном применении данных подсистем, с небольшим количеством ручных операций по сбору статистических данных и обобщении полученных результатов. В самом общем виде методику проведения эксперимента можно представить следующим образом (рис. 1).
Рис.1. Методика подготовки и проведения
эксперимента
Планирование серии экспериментов осуществляется в ручном режиме и данные для каждого эксперимента вводятся через подсистему ввода варьируемых параметров.
Рассмотрим работу пользователя с имитационным приложением.
Подсистема
ввода варьируемых в
экспериментах факторов модели
Имитационное приложение загружается посредством вызова модуля «Имитационное приложение ФСНСОН» из специальной папки, созданной при инсталляции приложения. В результате загрузки выводится окно диалога по вводу данных в приложение для проведения эксперимента. Пример такого окна приведен на рис. 2
Рис.2. Окно подсистемы ввода
варьируемых данных
Данное окно содержит 10 вкладок. Каждая из них позволяет вводить варьируемые данные.
Вкладка общие параметры. При первоначальной загрузке активируется вкладка, содержащая общие варьируемые параметры приложения. Данная закладка изображена на рис. 6. Она содержит 5 варьируемых параметров:
· Мощность сервера – количество одновременно обрабатываемых заявок (обоих типов) сервером;
· Кадровый состав – количество специалистов ФСНСОН на обработке заявок (обоих типов);
· Среднее время обслуживания заявок типа 47;
· Среднее время обслуживания заявок типа 48;
· Период моделирования.
Для ввода каждого из параметров имеются соответствующие секции (рядом с названием параметра). Исследователь может вводить количественные значения этих факторов с использованием клавиатуры.
Вкладки часовых поясов. В имитационном приложении имеется 9 вкладок часовых поясов. Все они имеют идентичную структуру диалога ввода. На рис.3 приведен пример диалога для первого часового пояса.
Рис.3. Пример вкладки ввода варьируемых
параметров по часовым поясам
Вкладки часовых поясов содержит диалог ввода двух варьируемых параметров:
· Коэффициент интенсивности поступления заявок типа 47;
· Коэффициент интенсивности поступления заявок типа 48.
Также как и при работе с вкладкой общие параметры, исследователь вводит данные параметры в диалоговых секциях, рядом с названием параметра, используя клавиатуру.
Таких закладок в имитационном приложении 9. И прежде чем начать моделирование исследователь должен ввести конкретные числовые значения, которые он запланировал для данного конкретного эксперимента.
Только после того, как исследователь убедился в правильности ввода всех данных для эксперимента, он должен настроить подсистему динамического мониторинга.
Подсистема
динамического мониторинга
Вызов данной подсистемы осуществляется моделью автоматически. Суть работы ее состоит в накоплении значений системных числовых атрибутов всех объектов модели. В данном приложении это СЧА для каждой из 4 очередей и СЧА для двух многоканальных устройств (памятей). Пример настройки системы мониторинга в универсальном редакторе показан на рис. 4,5 и 6.
Рис.4. Настройка периодичности сбора
данных
Рис.5. Выбор СЧА для мониторинга
очереди
Рис.6. Выбор СЧА для мониторинга
памятей
В итоге накопление осуществляется с дискретностью 60 секунд в течение всего периода моделирования для всех СЧА соответствующих объектов модели.
Моделирующее ядро
В качестве моделирующего ядра в имитационном приложении выступает язык GPSS World[2]. Имеется разработанная параметризованная имитационная модель. Универсальный редактор позволяет при необходимости изменения того или иного СЧА организовать диалоги по их изменению и откорректировать модель под сохраненные данные. После завершения ввода и корректировки модели осуществляется запуск модели в среде GPSS World. Исследователь не видит стандартного окна GPSS, а наблюдает только ход процесса моделирования и результаты. Формируется 2 окна. Окно хода моделирования и окно динамики изменения анализируемых показателей.
Подсистема оперативной анимации хода экспериментов в графическом виде
Данная подсистема формирует просмотр динамики изменения, выбранных пользователем показателей в графическом виде. Примеры вывода таких показателей показаны на рис. 7 и 8.
Рис.7. Динамический вывод параметров
очередей
Рис.8. Динамический вывод параметров
обслуживания
Анализ динамических показателей позволяет понять корректность работы модели, посмотреть в какое время возникают узкие места и т.д.
Подсистема
анализа динамики изменения результатов моделирования после проведения
эксперимента
Как уже показывалось ранее, в имитационном приложении в специальной базе данных осуществляется накопление динамики изменения всех СЧА с периодичностью 60 секунд.
После завершения моделирования выводится окно с результатами, содержащее несколько вкладок (рис. 9).
Рис.9. Окно вывода результатов системой
мониторинга
Первоначально выводится общая информация об эксперименте – имя, время завершения и периодичность сбора данных. Любая вкладка с результатами может быть экспортирована в файл, для последующего использования при оформлении результатов исследования.
Затем пользователь «мышью» может выбрать любую интересующую вкладку.
На рис. 10 и 11 приведен примеры вывода результатов по динамике длины одной из очередей и изменение коэффициента загрузки сервера при автоматической обработке услуг.
Рассмотренный вариант реализации имитационного моделирования создан на основе инструментальных средств, разработанных компанией “Элина-компьютер», г.Казань.
Рис.10. Динамика изменения очереди
перед автоматическим обслуживанием заявок услуги типа 47
Рис.11.
Динамика изменения коэффициента загрузки сервера
автоматической обработки заявок
Аналогичным образом можно посмотреть динамику изменения любого СЧА очереди и памяти в модели.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боев
В. Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World.
Серия: Учебное пособие. Издательство: БХВ-Петербург,
2. Л. А. Осипов. Проектирование систем массового обслуживания.Издательство: Адвансед Солюшнз, 2011 г., 112 стр.
