ОСОБЛИВОСТІ РОЗРОБКИ ТА ЗАПРОВАДЖЕННЯ ВИСОКОНАВАНТАЖЕНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ
13.09.2024 14:50
[1. Інформаційні системи і технології]
Автор: Яковчук Павло Леонідович, здобувач (phd), Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця
Актуальність визначення питання особливостей розробки та запровадження високонавантажених інформаційних систем підтверджується великою кількістю різнопланових інформаційних систем, які вимагають спеціальних технологій для забезпечення високого рівня роботи ВІС. Такі системи повинні бути оптимізовані для обробки великої кількості запитів або/і транзакцій в реальному часі. Серед таких систем можна виділити веб-системи, гібридні системи (мобільні та веб), спеціалізовані системи підтримки виробництва, роботи з клієнтами, біржами тощо. Виявлення особливостей дозволить визначити основні вимоги до високонавантажених систем взагалі та окремо для кожної цільової області.
Серед різноманітних досліджень можна виділити роботи щодо моделювання ситуацій диспетчеризації потоків даних [1]; моделювання даних інтернет-проєктів [2]; проєктування високонавантажених систем зберігання даних [3] тощо. Крім того, важливими аспектами є поєднання особливостей предметної області інформаційної системи та методів визначення рівня навантаження, періодів навантаження, обсягів даних, швидкості їх змін тощо.
Мета дослідження - визначення особливостей розробки та запровадження ВІС для оптимізації стратегії підвищення ефективності та продуктивності системи.
Інформаційні системи високого рівня навантаження – це системи, призначені для обробки великих обсягів даних та запитів у режимі реального часу. Вони є критично важливими для багатьох сучасних сервісів, таких як соціальні мережі, онлайн-магазини, банківські системи, ігрові сервери, пошукові системи, системи відеоконференцій електронні біржі тощо.
ВІС мають здатність обробляти зростаючі обсяги даних та запити користувачів і забезпечувати масштабованість системи.
Доступність ВІС підтримується постійно, незалежно від рівня навантаження.
ВІС повинні забезпечити швидку обробку запитів та захист від збоїв та відмов.
Особливостями ВІС є потужне апаратне забезпечення (сервери з багатоядерними процесорами); наявність великих обсягів оперативної пам’яті; використання швидкісних мережевих пристроїв з системою моніторингу продуктивності мережі; а також створене за спеціальними технологіями програмне забезпечення – бази даних, веб-сервери, фреймворки, системи керування чергами тощо.
Крім того, для ВІС доцільно використовувати мікросервісну архітектуру та запроваджувати хмарні функції для динамічного масштабування.
ВІС повинні бути розміщені на декількох серверах за різними локаціями.
Визначимо основні особливості високонавантажених інформаційних систем:
Зберігання часто використовуваних даних в пам'яті для швидкого доступу.
Використання асинхронних операцій для покращення швидкодії.
Розподіл навантаження між декількома серверами.
Індексація, кешування та мінімізація кількості запитів.
Виявлення особливостей предметної області та вузьких місць в системі.
Одним із фундаментальних аспектів оптимізації високонавантажених інформаційних систем є постійна оцінка ефективності та продуктивності ІТ-інфраструктури. Ця оцінка передбачає комплексну оцінку апаратного забезпечення, програмного забезпечення та мережевих компонентів, щоб переконатися, що вони відповідають вимогам середовищ із високим навантаженням [4]. Вивчення способів оптимізації існуючих систем за допомогою таких методів, як балансування навантаження, стратегії кешування та оптимізація бази даних, може значно підвищити продуктивність і продуктивність [4]. Ці стратегії не тільки вирішують поточні проблеми, але й створюють надійну основу для майбутньої масштабованості та надійності, гарантуючи, що інформаційна система зможе виконувати зростаючі вимоги без шкоди для ефективності.
Розвиток високонавантажених систем в майбутньому пов’язаний зі зростанням обсягів даних, що, в свою чергу потребує перемасштабування системи, використання різноманітних мережевих пристроїв, датчиків, різноманітного програмного забезпечення; запровадження модулів штучного інтелекту для анасліз0у та генерування даних, зростання вимог до безпеки систем.
Розуміння принципів роботи, особливостей та технологій ВІС дозволяє створювати більш ефективні, масштабовані та надійні веб-застосунки та комплексні високонавантажені інформаційні системи.
Література
1. Єфіменко А. А. , Ковальчук В.Н., Мішин Г.О., Сугоняк І.І. Модель диспетчеризації потоків даних для високонавантажених веб-систем. Проблеми створення, випробування, застосування та експлуатації складних інформаційних систем. 2018. Вип. 15. С. 163-172. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Psvz_2018_15_18
2. Доманецька І.М., Матейко Я.В., Федусенко О.В., Хроленко В.М., Федусенко А.О. Дослідження впливу моделі даних на ефективність роботи високонавантажених систем. Збірник наук. праць.Управління складними системами. КНУБА. Київ. 2017. URL: https://urss.knuba.edu.ua/files/zbirnyk-17/17.pdf
3. Колесник Л. В., Кириченко Н. А., Костоглот І. В. Розробка засобу проектування високонавантажених реляційних систем зберігання даних: оптимізація структури та запитів SQL. Проблеми інформаційних технологій, (1), 2018 р. 53-260.
4. Аудит інфраструктури: Переваги та надійність. URL: https://techexpert.ua/it-services/it-audit/
________________________
Науковий керівник: Іванчук Ярослав Володимирович, доктор технічних наук, професор, Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця