. Однорангові мережі мають цілий ряд переваг і особливо підходять для малих компаній, які не можуть дозволити собі великих витрат на дороге серверне устаткування і програмне забезпечення. Такі мережі:
- прості в інсталяції;
- не вимагають спеціальної посади адміністратора мережі;
- дозволяють користувачам самостійно управляти розділенням ресурсів;
- вартість створення невеликих мереж не дуже висока.
Недоліками однорангових мереж є:
- має місце додаткове навантаження на комп'ютери із-за сумісного використання ресурсів.
- нездатність однорангових вузлів обслуговувати, подібно до серверів, таке ж велике число з'єднань;
- відсутність централізованої організації, що ускладнює пошук даних;
- немає центрального місця зберігання файлів, що ускладнює їх архівацію;
- необхідність адміністрування користувачами власних комп'ютерів;
- слабка і незручна система захисту;
- відсутність централізованого управління, що ускладнює роботу з великими одноранговими мережами.
У мережах на основі серверів виділяються окремі комп'ютери для серверів і клієнтів. Для кожного виду мережних ресурсів створюється свій сервер, наприклад, файловий сервер, сервер преси, сервер бази даних тощо.
Серверні мережі і домени. Серверні середовища характеризуються наявністю в мережі серверів, що забезпечують захист мережі і її адміністрування.
Серверні мережі функціонують за наявності клієнтів. Клієнти звертаються до сервера, який надає їм різні засоби, наприклад друк або роботу з файлами.
Клієнтські комп'ютери зазвичай менш могутні, чим машини в однорангових мережах або сервери.На серверах функціонують такі ОС, як Window NT Server
21 або Novell NetWare. Клієнти використовують операційні системи типу MS-DOS або OS/2 2.0.
У Windows NT серверні мережі організовані в так звані домени. Домен - це сукупність мереж і клієнтів, що спільно використовують інформацію системи захисту. Захистом домена і повноваженнями на реєстрацію управляють спеціальні сервери - контроллери домена. У домені є один контроллер, званий основним
(PDC, Primary Domain Controller), і допоміжні резервні контроллери (BDC, Backup
Domain Controller), які виконують функції контроллера домена, коли PDC зайнятий або недоступний.
Жоден з комп'ютерів в мережі не зможе звертатися до ресурсів сервера, що розділяються, поки не пройде аутентифікацію на контроллері домена.
Серверні мережі мають такі переваги:
- потужний централізований захист;
- центральне сховище файлів, завдяки чому всі абоненти можуть працювати з одним набором даних, а резервне копіювання важливої інформації значно спрощується;
- оптимізовані виділені сервери функціонують в режимі розділення ресурсів швидше, ніж однорангові вузли;
- менш настирлива система захисту - доступ до ресурсів всієї мережі, що розділяються, - забезпечується по одному паролю;
- проста керованість при великій кількості абонентів;
- централізована організація, що запобігає втраті даних на комп'ютерах;
Серверним мережам властиві і деякі недоліки, які в основному відносяться до вартості серверного устаткування:
- дороге спеціалізоване апаратне забезпечення;
- дорогі серверні ОС і абонентські ліцензії;
- як правило, потрібний спеціальний адміністратор мережі.
У гібридних мережах більшість загальних ресурсів знаходяться на серверах, крім того, абоненти мають доступ до будь-яких ресурсів, визначених як подільні на комп'ютерах в робочій групі. Для доступу до ресурсів робочої групи, з якими
22 спільно працюють однорангові вузли мережі, абонентам необов'язково реєструватися на контроллері домена.
Гібридні мережі володіють перевагами як серверної моделі, так і однорангових мереж.
Гібридні обчислення страждають недоліками, характерними для серверних мереж.
Класифікації мереж за масштабом виробничого підрозділу, в межах якого діє мережа.
Розрізняють мережі відділів, мережі кампусів і корпоративні мережі.
Мережі відділів - це мережі, які використовуються порівняно невеликою групою співробітників (100 - 150 чоловік), що працюють в одному відділі підприємства (рис. 1.2). Головною метою мережі відділу є розділення локальних ресурсів, таких як додатки, дані, лазерні принтери і модеми.
Завдання управління мережею на рівні відділу відносно прості: додавання нових користувачів, усунення простих відмов, інсталяція нових вузлів і установка нових версій програмного забезпечення.
Плотер
Файловий сервер
Сервер друку
Сервер програм
Факсовий сервер
Лазерний принтер
Робоча станція користувача 1
Робоча станція користувача 2
Робоча станція користувача n
Рисунок 1.2 - Приклад мережі масштабу відділу
Мережі кампусів отримали свою назву від англійського слова campus - студентське містечко. Саме на території університетських городків часто виникала необхідність об'єднання декількох дрібних мереж в одну велику мережу.
Зараз цю назву пов'язують не тільки із студентськими городками, але використовують і для позначення мереж будь-яких підприємств і організацій.
На рівні мережі кампусу виникають проблеми інтеграції неоднорідного апаратного і програмного забезпечення. Типи комп'ютерів, мережевих операційних систем, мережевого апаратного забезпечення можуть відрізнятися в
23 кожному відділі. Звідси витікають складнощі управління мережами кампусів.
Адміністратори повинні бути в цьому випадку більш кваліфікованими, а засоби оперативного управління мережею - досконалішими.
Корпоративні мережі об'єднують велику кількість комп'ютерів на всіх територіях окремого підприємства. Для корпоративної мережі характерні:
- масштабність - тисячі призначених для користувача комп'ютерів, сотні серверів, величезні об'єми що зберігаються і передаваних по лініях зв'язку даних, безліч різноманітних застосувань;
- високий ступінь гетерогенності - типи комп'ютерів, комунікаційного устаткування, операційних систем і додатків різні;
- використання глобальних зв'язків - мережі філій з'єднуються за допомогою телекомунікаційних засобів, зокрема телефонних каналів, радіоканалів, супутникового зв'язку.
Призначення мережі
Перше призначення мереж - сумісне використання інформації.При цьому слід звернути увагу на те, яка інформація має життєво важливе значення для вашої організації? Які дані вимагають обмеження доступу або постійного доступу для всіх співробітників?
Сумісне використання апаратних засобів. Комп'ютери, не підключені до мережі, не дістають ефективного доступу до ресурсів, що розділяються.
Наприклад, в невеликому офісі з 10 автономними комп'ютерами і одним принтером виводити інформацію на друк може тільки користувач, до ПК якого цей принтер приєднаний. Останнім доведеться записувати дані на дискету і передавати їх на комп'ютер з принтером. Така організація роботи заважатиме користувачеві ПК з принтером. Мережа дозволяє працювати з принтером всім підключеним до неї користувачам, а не тільки тому, до машини якого приєднаний пристрій друку.
Мережні комп'ютери можуть спільно працювати з наступними пристроями: а) факс-модемами; б) сканерами; в) жорсткими дисками;
24 г) накопичувачами на гнучких дисках; д) пристроями читання CD-ROM; е) накопичувачами на магнітній стрічці для резервного копіювання даних; ж) графічними пристроями; з) з будь-якими іншими пристроями, що підключаються до комп'ютерів.
Сумісне використання програмних ресурсів. Інсталяція і настройка конфігурації програмного забезпечення в мережі значно скорочують об'єм роботи, потрібної для забезпечення доступу до комп'ютерних програм у всій організації.
Збереження інформації. Мережа дозволяє виконувати централізоване резервне копіювання інформації. Резервне копіювання - одна з найбільш важливих операцій, що входять в обов'язки адміністратора мережі. Комп'ютери - складні пристрої, і рано чи пізно користувачі стикаються з відмовами, які завжди трапляються в самий невідповідний момент. Мережеві компоненти також можуть виходити з ладу. Регулярне резервне копіювання значно полегшить життя вам і вашим користувачам.
Захист інформації. Мережа забезпечує важливій корпоративній інформації захищеніше середовище. При використанні автономних ПК доступ до комп'ютерів часто означає доступ до інформації, що знаходиться в них. Мережі реалізують додатковий рівень захисту за допомогою паролів. Кожному користувачеві, що працює в мережі, можна привласнити окреме облікове ім'я і пароль. В результаті мережний сервер знатиме, хто до нього звертається, і захистить інформацію, заборонивши несанкціоноване звернення до неї.
Електронна пошта. Однією з найбільш значних переваг, що отримуються користувачами від застосування мережі, є електронна пошта (e-mail). Замість обміну повідомленнями, директивами і зауваженнями на папері (що пов'язане з додатковими витратами і затримками) користувачі завжди можуть посилати один одному повідомлення і перевіряти їх отримання.
Будь-яка комп'ютерна мережа характеризується своєю архітектурою, яка визначається (рис. 1.3) її топологією, протоколами, інтерфейсами, мережними технічними і програмними засобами. Кожна із складових архітектури
25 комп'ютерної мережі характеризує її окремі властивості, і тільки їх сукупність характеризує всю мережу загалом.
Топологія
Інтерфейси
Технічні засоби
Програмні засоби
Протоколи
Рисунок 1.3 - Компоненти архітектури комп'ютерної мережі
Топологія комп'ютерної мережі відображає структуру зв'язків між її основними елементами. Через низку причин існує відмінність між топологіями глобальних і локальних мереж. Топологія глобальних мереж характеризується достатньо складною, неоднорідною структурою. У свою чергу, топологія локальної мережі, зазвичай, має визначену структуру: лінійну, кільцеву або деревоподібну.
Протоколами називають правила взаємодії функціональних елементів мережі.
Інтерфейси — це засоби сполучення функціональних елементів мережі.
Варто звернути увагу, що у ролі функціональних елементів можуть виступати як окремі пристрої, так і програмні модулі. Відповідно до цього, існують апаратні і програмні інтерфейси.
Під мережними технічними засобами мають на увазі різноманітні пристрої, що забезпечують об'єднання комп'ютерів в єдину комп'ютерну мережу. До цих пристроїв відносяться мережні контролери, вузли комутації та ін.
Мережні програмні засоби керують роботою комп'ютерної мережі і забезпечують відповідний інтерфейс з користувачами. До мережних програмних засобів належать мережні операційні системи і допоміжні (сервісні) програми.
Основні програмні і апаратні компоненти мережі.
26
Весь комплекс програмно-апаратних засобів мережі може бути описаний багатошаровою моделлю. У основі будь-якої мережі лежить апаратний шар стандартизованных комп'ютерних платформ. В даний час в мережах широко і успішно застосовуються комп'ютери різних класів - від персональних комп'ютерів до мейнфреймів і супер ЕОМ. Набір комп'ютерів в мережі повинен відповідати набору різноманітних завдань, що вирішуються мережею.
Другий шар - це комунікаційне устаткування. Хоча комп'ютери і є центральними елементами обробки даних в мережах, останнім часом не менш важливу роль почали грати комунікаційні пристрої. Кабельні системи, повторювачи, мости, комутатори, маршрутизатори і модульні концентратори з допоміжних компонентів мережі перетворилися на основних разом з комп'ютерами і системним програмним забезпеченням як по впливу на характеристики мережі, так і за вартістю. Сьогодні комунікаційний пристрій може бути складним спеціалізованим мультипроцесором, який потрібно конфігурувати, оптимізувати і адмініструвати.
Третім шаром, створюючим програмну платформу мережі, є операційні системи (ОС). Від того, які концепції управління локальними і розподіленими ресурсами покладені в основу мережевої ОС, залежить ефективність роботи всієї мережі. При проектуванні мережі важливо враховувати, наскільки просто дана операційна система може взаємодіяти з іншими ОС мережі, наскільки вона забезпечує безпеку і захищеність даних, до якого ступеня вона дозволяє нарощувати число користувачів, чи можна перенести її на комп'ютер іншого типу
і багато інших міркувань.
Самим верхнім шаром мережевих засобів є різні мережеві застосування, такі як мережні бази даних, поштові системи, засоби архівації даних, системи автоматизації колективної роботи і ін.
Таким чином, вибір комп'ютерної мережі може бути зведений до вибору її топологи, протоколів, апаратних засобів і мережного програмного забезпечення.
Кожен з цих компонентів є відносно незалежним. Наприклад, мережі з однаковою топологією можуть використовувати різні методи доступу, протоколи і мережне програмне забезпечення. У різних мережах можуть застосовуватись однакові про-
27 токоли і (або) мережне програмне забезпечення. Це розширює можливість вибору найбільш оптимальної архітектури комп'ютерної мережі.
1.4
Розробка структури підсистеми для розв’язання задач багатокритеріальної оптимізації методом послідовних поступок
Першим кроком при написанні програм для системи в середовищі візуального програмування Delphi є підготовка інтерфейсу користувача.
Інтерфейс користувача включає в себе набір форм, у яких розміщені кнопки, поля вводу вхідних даних, мітки, тощо. Форма та всі інструменти, які наявні в руках розробника складають візуальну частину системи, тобто, те що демонструється замовнику. Інша - прихована та невидима частина інтерфейсу - містить код, завдяки якому програма і виконує корисні дії.
В бібліотеку візуальних компонентів Delphi включено множину компонентів, і їх номенклатура постійно розширюється від версії до версії.
Сучасні компоненти можна використати для побудови будь-якої системи, при цьому їх буде цілком достатньо (створювати власні немає потреби). Крім того, середовища візуального програмування дозволяють навіть малодосвідченим програмістам створювати інтерфейс складних пакетів прикладних програм. Як правило, лише після розробки зручного інтерфейсу користувача починається власне програмування. Створюючи препроцесор системи і вставляючи в неї елементи керування, програмісти задають певні властивості, досягаючи тим самим «правильного» інтерфейсу користувача.
Одна з найбільш трудоємних задач при створенні програмних систем - спроектувати простий та інтуїтивно-зрозумілий інтерфейс. Сформулюємо основні вимоги до майбутнього інтерфейсу підсистеми для розв’язання задач багатокритеріальної оптимізації методом послідовних поступок:
- простий
(неперевантаження форми великою кількістю кнопок, полів,тощо);
- автоматичне блокування та розблокування певних полів форм;
28
- введення "гарячих" клавіш для керування інтерфейсом користувача;
- реалізація засобів, які б дозволяли керувати системою з клавіатури;
- реалізація процедур контролю даних;
- вставити фокус;
- визначити зручний порядок об`єкту полів (елементів) форми.
При реалізації форм інтерфейсу підсистеми для розв’язання задач багатокритеріальної оптимізації постараємося врахувати всі вище зазначені вимоги.
Відповідно, враховуючи вищенаписане, можна побудовати структуру підсистеми призначену для автоматизованого розв’язання задач багатокритеріальної оптимізації методом послідовних поступок (рис. 1.4)
Структура підсистеми буде класичною та буде складатися з трьох основних компонентів:
- препроцесор для формування вхідного завдання;
- процесор знаходження розв’язку;
- постпроцесор відображення результатів розв’язку.
Для узгодження роботи цих підсистем розроблено моніторо-діалоговий
інтерфейс, який забезпечує:
- передачу управління одній з трьох підсистем за допомогою системи
ієрархічних меню;
- діагностику нештатних ситуацій;
- систему діалогової взаємодії та підказок.
Структура цієї системи включає ряд модулів та підсистем, а саме: підсистема розрахунків (процесор); підсистема введення даних (препроцесор); підсистема виведення даних (постпроцесор); модуль інтерфейсу системи. Керує системою модуль інтерфейсу, який включає набір форм.
29
Інтерфейс підсистеми
Модуль введення вхідних даних
Модуль контролю коректності вводу
інформації
Модуль зберігання даних у графічному форматі
Модуль призначення допустимої поступки
Модуль для розв’язання задачі ЛП
Препроцесор
Процесор
Постпроцесор
Набір форм
Модуль зберігання даних у текстовому форматі
Рисунок 1.4 - Структура підсистеми
1.5 Висновки
Розроблено структуру підсистеми розв’язку задач багатокритеріальної оптимізації методом послідовних поступок, яка включає підсистему вводу вхідних даних, підсистему розрахунків, підсистему виведення даних та інтерфейс.
Проведено аналіз існуючих комп’ютерних мереж та визначено їх переваги та недоліки.
30 2 РОЗРОБЛЕННЯ МОДЕЛІ ТА АЛГОРИТМІВ ОПТИМІЗАЦІЇ СТРУКТУР
КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ
2.1 Основні поняття та визначення задач багатокритеріальної оптимізації
У задачах математичного програмування з одним критерієм потрібно визначити значення цільової функція, відповідне, наприклад, мінімальним витратам або максимальному прибутку. Практично в будь-якій реальній ситуації виявимо декілька цілей, що частково або повністю суперечать одна одній.
Для прикладу наведено декілька реальних задач, що показують, наскільки широкий діапазон проблем, які можуть бути адекватно сформульовані як багатокритерійні, і які характеристики слід використовувати як критеріїв:
Планування виробництва mах { сумарний чистий дохід } mах { мінімальний чистий дохід за будь-який період } min { число невиконаних замовлень } min { наднормовий час } min { запаси готової продукції }
Вибір портфеля цінних паперів mах { дохід } min { ризик } mах { дивіденди } min { відхилення від бажаного рівня різноманітності паперів}
Транспортування min { вартість } min { середній час доставки вантажів пріоритетним клієнтам} min { витрата }
Планування очищення нафти min { витрати } min { кількість сирої нафти, що імпортується }
31 min { кількість сировини з високим вмістом сірки } min { відхилення від заданого складу } min { газів }
Складання кошторису капіталовкладень mах { наявність засобів } min { попит на капітальні вкладення} min { щорічні експлуатаційні витрати} max {інвестиції в проекти, пов'язані з охороною навколишнього середовища} max { інвестиція в проекти в заданому регіоні} max { інвестиції в проекти по заданій товарній спеціалізації}
Управління лісовим господарством max { стійкий урожай деревини } max { людино-день відпочинку в лісі } max { людино-день полювання в лісі } max { ареал диких тварин } max { число місяців випасу домашніх тварин } min { перевищення бюджету }
Отже, для ефективного вирішення даних задач необхідно побудувати багатокритерійну математичну модель, яку потім потрібно оптимізувати, заздалегідь вибравши найбільш придатний для цього метод. Від правильної побудови математичної моделі в значній мірі залежить успіх правильного рішеня поставленої задачі, тому розглянемо основні принципи побудови математичних моделей:
- Математичні моделі будують на основі відомої змістовної постановки задачі.
- Складання математичної моделі починають з вибору змінних задачі. При цьому слід мати на увазі, що у більшості випадків від вдалого вибору цих змінних залежить простота моделі та складність її розв'язування.
- Після вибору змінних, виходячи із змістовного формулювання задачі, послідовно складають лінійні обмеження, які ці змінні повинні задовольняти. При цьому потрібно слідкувати, щоб у модель були введені
32 всі обмежувальні умови і в той же час не було жодної зайвої або записаної у більш жорсткій формі, ніж потрібно за умовами задачі.
- Наступним кроком є складання цільової функції, яка в математичній формі відображає заданий в умовах задачі критерій оптимізації і яка повинна бути лінійною.
- Зауважимо, що в деяких моделях зручніше цільову функцію будувати відразу після вибору змінних задачі, тобто порядок побудови моделі не є жорстким і може змінюватися.
Задача багатокритерійного математичного програмування має вигляд:
}
)
(
{
},
)
(
{
},
)
(
{
2 2
1 1
1 2 3 4 5 6