Задать вопрос:





Статьи

Статьи>> ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА АДМИНИСТРИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА АДМИНИСТРИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Рассмотрены способы количественной оценки, эффективности администрирования информационных систем. Предложен подход к формированию критерия качества администрирования информационных систем и рассмотрено влияние на формирование этого критерия назначения и характеристик администрируемых информационных систем. Предложено использовать в качестве основы критерия затраты времени на получение достоверной информации.

Введение. Одной из важнейших проблем, возникающей при создании и эксплуатации современных информационных систем (ИС), является необходимость обеспечения их эффективного администрирования.

До последнего времени администрирование ИС рассматривалось как реализация некоторого круга разнородных частных задач практического характера. Номенклатура этих задач постоянно расширяется. Базы данных (БД) являются ключевыми компонентами ИС. К администрированию баз данных (АБД) ИС относят следующие основные функции [1,2]: концептуальное проектирование БД; логическое проектирование БД; физическое проектирование БД; взаимодействие с пользователями; определение правил безопасности и целостности; определение процедур резервного копирования и восстановления; управление производительностью и памятью

В настоящее время номенклатура задач, решаемых АБД ИС, определяется уровнем используемых информационных технологий [1—3]. Резко возросшее за последние годы число разнородных функций, относимых к задачам АБД, привело к выделению в рамках этой дисциплины ряда направлений, среди которых можно выделить: администрирование данных; администрирование СУБД; системное администрирование СУБД; проектирование архитектуры СУБД; системный анализ БД; моделирование данных; администрирование приложений БД; проблемно-ориентированное АБД; анализ и управление производительностью; администрирование хранилищ данных; администрирование интернет-приложений; администрирование приложений электронного бизнеса.

Приведенный список не является полным и исчерпывающим, поскольку постоянно появляются новые задачи администрирования и выделяются новые направления.

Высокие затраты на АБД ИС часто являются определяющим фактором при внедрении новых способов ведения бизнеса и новых информационных технологий. Успех внедрения новых технологи!!, как правило, сильно зависят от эффективности АБД, что является новым, но быстро усиливающимся, фактором развития ИТ.

В качестве примеров такой сильной зависимости можно привести перенос бизнес-логики из приложений на серверы БД и в серверы приложений, развитие интернет-приложений, развитие приложений для электронного бизнеса, внедрение карманных компьютеров и мобильных технологий, развитие индивидуальных информационных систем следующего поколения.

Объект задач администрирования — база данных совместно с соответствующей инфраструктурой — един для всех разнообразных классов этих задач. Кроме того, существует еще один фундаментальный фактор, объединяющий разнородные задачи АБД в единую систему задач. Он выражается в том, что практически все задачи АБД возникают вследствие проявления разного рода ограничений: на быстродействие аппаратуры, на емкость памяти, на пропускную способность каналов связи, на профессиональный уровень администраторов, пользователей и прикладных программистов, на надежность аппаратного и программного обеспечения, на надежность защиты от вирусов и несанкционированного доступа, на время обслуживания и т.д.

В некоторых случаях связь отдельного класса ограничений и соответствующего класса задач АБД очевидна, так, например, ограничения надежности порождают задачи резервирования и восстановления данных. В других случаях эта связь не так очевидна, но может быть прослежена, например, ограниченность пропускной способности каналов связи приводит к необходимости решения задач организации репликации данных. Еще менее очевиден характер ограничений, приводящий к самой необходимости проектирования и модернизации БД ИС, тем не менее такие ограничения существуют и, в данном случае, выражаются в ограниченности профессиональных знании пользователей и ограниченности их рабочего времени, отводимого на решение тех или иных рабочих задач.

Эти ограничения, проявляющиеся в виде несовпадений ожидаемой пользователем реакции с реальной реакцией ИС, будем называть коллизиями. Устранение и предупреждение разного рода коллизий является основной целью администрирования БД ИС, основные этапы которого приведены на рисунке.

Основные этапы решения задач администрирования

Критерий качества функционирования систем администрирования ИС. Оптимизация процессов устранения коллизий необходима для минимизации ущерба, наносимого возникновением коллизий в процессе эксплуатации ИС. При "ручном" администрировании критерии оптимизации этих процессов администрирования часто остаются либо не сформулированными, либо сформулированными недостаточно четко. Во многих случаях эти критерии выражаются в требовании минимизации времени простоя ИС в целом и/или ограничении его некоторой величиной либо ограничении допустимой длительности устранения отказа отдельных функций ИС. При этом критерии, связанные со временем приведения ИС в соответствие с изменяющимися требованиями бизнес-процессов и, тем более, с допустимым отставанием уровня используемых в данной ИС информационных технологий от современного уровня, практически не формулируются и не применяются. Необходимые мероприятия по совершенствованию ИС часто осуществляются импульсивно, субъективно, бессистемно, с большим запаздыванием и, в результате, неэффективно.

Требования, предъявляемые к системам администрирования, весьма разнообразны и плохо формализованы. Перечень этих требований достаточно обширен и по содержанию совпадает с функциональными обязанностями, возлагаемыми на АБД.

Если функциональные требования к АБД ИС, как правило, так или иначе формулируют, то оценка качества их реализации носит весьма размытый, неопределенный, субъективный характер. В то же время, очевидно, что объективный анализ процессов администрирования невозможен без формирования критериев качества функционирования систем администрирования БД (САБД). Конечно, существуют локальные критерии качества отдельных составляющих процесса АБД, однако объективная оценка работы САБД требует формирования глобального критерия качества САБД.

Очевидно, что конечным результатом работы САБД является обеспечение некоторого уровня качества работы администрируемой ИС. В свою очередь, оценка качества работы ИС включает большое число характеристик, важнейшими из которых являются точность и своевременность удовлетворения информационных потребностей (для корпоративных ИС речь идет о служебных информационных потребностях).

Например, в информационно-поисковых системах точность удовлетворения информационной потребности связывают с понятиями релевантности (семантического соответствия между текстом запроса и текстом документа) и пертинентности (семантического соответствия между информационной потребностью и текстом документа). В корпоративных ИС эти понятия не используются, поскольку смысл взаимодействия пользователя с ИС в этом случае состоит не в поиске документов произвольной формы и содержания, а в запросе определенных экранных форм, содержащих данные определенного сектора деятельности предприятия. Именно эти данные несут служебную информацию, необходимую для выполнения бизнес-процессов.

Понятие релевантности ответа ИС на запрос пользователя приобретает смысл при возникновении всевозможных коллизий, которые и выявляют несоответствия между действиями пользователя (например, запрос экранной формы) и ответом ИС (например, отказ в ее представлении). Если после разрешения коллизии запрос все же удовлетворяется, то качество ИС тем выше, чем меньше затраты времени на удовлетворение информационной потребности (ИП) tyп. Для пользователя корпоративной ИС это время в штатном режиме tyп ш складывается из временных затрат на формирование запроса tфз, ожидание ответа ИС tOO , анализ ответа tАО и формирование уточняющих запросов tфзу:

где Ny-количество уточнений запроса; tфзi-время формирования запроса при i-м уточнении; tOOi-время ожидания ответа при i-м уточнении; tAOi-время анализа ответа при i-м уточнении.

Время анализа ответа включает в себя время дополнительной обработки (в том числе ручной) полученной информации. При такой трактовке полное время удовлетворения информационной потребности tyп ш может служить основой для построения интегрального критерия эффективности корпоративных ИС:

tфз,- отражает удобство эксплуатации ИС, tOOi — производительность ИС, включая пропускную способность каналов связи, tAOi —качество приложений, Ny —соответствие ИС требованиям бизнес-процессов. Чем меньше величины tфзi, tOOi, tAOi и Ny, тем меньше tyп ш и выше эффективность системы.

В реальных ИС за счет возникновения разного рода коллизий время удовлетворения ИП возрастает на величину, равную времени устранения коллизии (для коллизий типа отказа ИС), если она возникла в процессе удовлетворения ИП:

tУП=tУП Ш+tУК

где tyп-полное время удовлетворения

Будем считать все временные интервалы, входящие в выражение для полного времени удовлетворения ИП, случайными величинами. Обозначим функцию распределения плотности вероятностей штатных задержек через W(tyп ш), а функцию распределения плотности вероятностей задержек, вызванной коллизиями и администрированием, — W(tyk). В общем случае вид закона распределения суммы случайных величин не совпадает с видами законов распределения слагаемых (даже если они обладают одинаковым распределением). Изменение параметров системы приводит к изменению вида распределения W(tyп).

Поскольку во многих случаях, хотя и допускается некоторое превышение среднего времени ожидания в штатном режиме, но даже очень маловероятный отказ системы на длительное время совершенно недопустим, то применять математическое ожидание в чистом виде для оценки качества системы нецелесообразно. Адекватная оценка качества разных видов ИС представляется достижимой путем введения специальных функций потерь, отражающих "весомость" областей изменения задержек ответа. Функцию потерь будем обозначать FПОТ(tyп).

Качество ИС можно оценить с помощью выражения

Функция потерь может быть представлена, например, экспоненциальной зависимостью

Цель администрирования ИС в такой постановке сводится к минимизации потерь (Loss ) путем перераспределения ограниченных ресурсов и средств, выделяемых на администрирование

Функция потерь зависит от типа приложения или типа поддерживаемого им бизнес-процесса. Если система обслуживает N пользователей, то i-й канал обслуживания может быть охарактеризован распределением времен задержки Wi(t) и функцией потерь FПОТi(t), отражающей особенности именно этого канала. Тогда потери по каждому каналу Losst можно определить следующим образом:

Если считать, что потери ИС в целом аддитивны, то

Перераспределяя ресурсы системы, можно в некоторых пределах изменять вид распределений Wi(t). Одна из важных задач администрирования заключается в минимизации потерь путем изменения функций Wi(t) при заданных функциях потерь FПОТi(t)

Следует также отметить, что функции потерь FПОТi(t) зависят от времени, а параметры, определяющие рост каждой функции потерь, относительно медленно изменяются со временем по мере роста эффективности и качества конкурирующих систем. Таким образом, можно учесть необходимость непрерывного совершенствования ИС и, соответственно, необходимость выделения ресурсов на развитие системы (на администрирование развития).

Следовательно, параметр потерь информационной системы, характеризующий в общем случае временные потери, является достаточно общим критерием качества информационной системы. Критерием качества системы администрирования в этом случае будет обеспечение заданного уровня потерь при ограничениях на администрирование.

В некоторых случаях возможно упрощение задачи. Один из возможных путей ее упрощения рассмотрен ниже в качестве примера.

Упрощенный критерий качества СА однопользовательской ИС. Полное время удовлетворения ИП зависит от двух составляющих:

Как правило, время устранения коллизии намного больше штатного времени удовлетворения запроса: tyk >> tyп ш. Тогда полное время удовлетворения ИП можно выразить следующим образом:

Рассмотрим подробнее характер изменения tyk и tyп ш- Выражение для tyп ш учитывает тот факт, что акт удовлетворения информационной потребности может распадаться на серию единичных информационных запросов (ИЗ), а каждый информационный запрос включает три основные временные составляющие: время формирования запроса, время ожидания ответа и время анализа ответа.

Время формирования запроса включает выбор с помощью каталога или меню необходимой экранной формы или формирование текстового запроса. В любом случае это время после прохождения пользователем периода обучения работе с ИС относительно невелико. Оно характеризует удобство работы с ИС для пользователя, обеспечение которого является одной из задач администрирования, поэтому исключать его из рассмотрения нецелесообразно. В зависимости от опыта и навыков пользователя время формирования запроса может меняться в широких пределах, но поскольку это относится преимущественно к короткому периоду обучения пользователя, будем считать, что время формирования запроса постоянно.

Время ожидания ответа определяется производительностью ИС и может существенно изменяться при колебаниях количества пользователей, загрузки каналов связи и т.д. В штатном режиме это время также невелико и его штатные колебания лежат в психологически приемлемом диапазоне. Как правило, это время ограничено некоторой величиной tOOМАКС, имеющей порядок единиц секунд. С некоторым запасом по времени положим, что при всех запросах время ожидания равно максимально допустимому, тогда

Время анализа ответа может в большей степени зависеть от соответствия организации и архитектуры информационной системы обслуживаемым ею бизнес-процессам. В случаях, когда данные, получаемые от ИС, требуют дополнительной обработки, это время может быть относительно большим и определять общую величину tyп ш. Время анализа ответа может сильно зависеть от типа используемого приложения, функциональных обязанностей пользователей и т.п. В каждом конкретном случае величина tАОi может быть определена экспериментально достаточно просто, однако ее аналитическое выражение в зависимости от параметров БД и приложений и бизнес-процессов возможно лишь в самом общем виде.

С учетом того, что изменение этой составляющей происходит относительно медленно, будем считать ее значение постоянной величиной. Тогда можно записать упрощенное выражение для tyп ш :

Если известна вероятность коллизий, требующих оперативного устранения р , то среднее время tyп равно

Математическое ожидание времени удовлетворения информационных потребностей пользователя М(tyп) равно

Часто для корпоративных ИС важной характеристикой является время простоя системы. При этом вероятность превышения yk некоторого порогового значения желательно ограничить заданной величиной. Однако использование в качестве критерия tyп позволяет более полно отразить различные аспекты администрирования. В последнем случае критерием качества работы системы администрирования является минимизация величины tyп при ограничениях на ресурсы администрирования.

Интегральная оценка многопользовательской ИС. Все вышеизложенное относилось к оценке качества удовлетворения ИС одного пользователя. Рассмотрим интегральную оценку ИС. Ее можно ввести, например, задавая по каждому каналу (пользователю) функцию потерь. Тогда для канального критерия потерь (Lossi) можно записать

В данном случае "вес" канальных потерь учтен в характере функции FПОТi(t) , поэтому общие потери ИС можно оценить следующей суммой:

Используя предложенный критерий, можно количественно оценивать уровень эффективности различных систем администрирования. Качество системы администрирования в общем случае тем выше, чем меньше потери ИС. При оценке качества системы администрирования ИС, кроме всего прочего, следует учитывать тип ИС, область ее применения (отрасль бизнес-процессов), количество пользователей и т.д. Поэтому целесообразно оценивать И С относительно достигнутого отраслевого уровня в данном классе ИС. Такой подход предсташшется достаточно продуктивным, поскольку позволяет более объективно оценивать уровень качества системы по величине затрат общественно-необходимого труда на осуществление определенных информационных функций. Успешность конкуренции в некоторой области в настоящее время определяется достигнутым уровнем производительности труда в области переработки информации или временными затратами на такую переработку (т.е. потерями). Для любого класса ИС можно определить некоторый средний (или высший) уровень производительности и динамику его изменения

LossCP OTP(t)=F(t)

Тогда разрыв между отраслевым уровнем и уровнем данной системы является критерием качества системы администрирования:

Чем меньше величина Loss , тем лучше качество САИС. При Loss >0 CA ИС не обеспечивает требуемого качества, и если это отставание будет нарастать, то система может стать непригодной для дальнейшего использования.

Функции 1оssCP OTP(t) по различным отраслям могут быть определены эмпирически с использованием известных статистических методов. Функцию Loss(t) можно представить приближенно в виде полинома. Тогда системы могут быть оценены по составляющим Loss(t).

Потери данной системы зависят, кроме всего прочего, от объема ресурсов А, направляемых на осуществление администрирования: Loss = f(A).

Типично резкое возрастание потерь при минимизации затрат на АБД, практически линейное уменьшение потерь при росте затрат до некоторого среднего уровня LossCP , после которого дальнейшее уменьшение потерь требует непропорционально больших затрат на администрирование

Оценка уровня затрат на администрирование. Выбор оптимального уровня затрат на администрирование является сложной актуальной задачей. Этот уровень в общем случае зависит от многих факторов. Для целей иллюстрации предлагаемого подхода представляется целесообразным определить некоторый ориентировочный уровень затрат на администрирование. Критерием успешности деятельности предприятия является величина прибыли, которая прямо связана с уровнем производительности труда, достигнутым на данном предприятии. Производительность труда определяется объемом продукции или услуг, производимых в единицу времени, либо временем, необходимым для производства единицы продукции (оказания услуги). Обозначим эту величинуΘ .

Θ=f(Loss).

Если известна зависимость временных потерь от уровня затрат на администрирование, то ориентировочное значение оптимальных затрат AОПТ может быть определено из решения системы уравнений:

Для простейшего линейного случая

Если учесть, что величина затрат на администрирование может быть приближенно оценена необходимым уровнем трудозатрат ΘАДМ = KАLoss , уменьшающим производительность труда и, соответственно, увеличивающим затраты времени на выполнение основных бизнес-процессов, то

Отсюда

При этом величина общей трудоемкости ΘОПТ составит

где ΘО — уровень трудозатрат, не зависящий от информационной поддержки; KΘ — коэффициент пропорциональности, связывающий трудозатраты с потерями; КП — коэффициент пропорциональности, связывающий потери с затратами ресурсов на администрирование; КА — коэффициент пропорциональности, связывающий трудозатраты на администрирование с потерями.

Рассмотренный простейший случай может служить иллюстрацией того факта, что нецелесообразны как чрезмерно низкие, так и чрезмерно высокие затраты на администрирование, и оптимизация уровня затрат не сводится к вырожденному случаю.

Величина трудозатрат на администрирование ΘАДМ связана с величиной потерь Loss :Loss - KΘ ΘАДМ.Тогда:

Используя последнее выражение и фундаментальные способы представления функций FПОТi(t) и Wi(t) (например, разложение в ряд), можно выделить основные составляющие потерь и, соответственно, оптимизировать распределение ресурсов (трудозатрат) между основными задачами администрирования.

Таким образом, основным критерием качества работы системы администрирования является степень отклонения величины затрат на администрирование от оптимального значения, соответствующего минимальному уровню общих трудозатрат на администрирование

Такой подход можно развивать, учитывая реальные ограничения на виды ресурсов и т.п. Однако в первом приближении представляется целесообразным в качестве основы оценки качества систем администрирования ИС использовать оптимальный уровень трудозатрат на администрирование. На практике этот уровень на сегодня определяется интуитивно, методом проб и ошибок, однако он всегда присутствует в виде ограничений расходов на приобретение аппаратуры, программного обеспечения, на оплату труда администраторов, на оплату услуг передачи данных и т.д. Следует отметить, что часто уровень и номенклатура этих расходов очень далеки от оптимальных, а их выбор носит субъективный характер.

Предложенный метод определения качества администрирования может использоваться при любом числе пользователей ИС, в том числе и для ИС с единственным пользователем — индивидуальной ИС (ИИС). Однако это касается лишь профессиональных ИС, т.е. систем, поддерживающих некоторую деятельность, приносящую прибыль. Оценка качества профессиональной индивидуальной информационной системы имеет особенности, но в основном подход соответствует изложенному выше.

Индивидуальные ИС учебно-познавательного и бытового характера невозможно оценивать с помощью таких показателей, как прибыль, трудоемкость и т.д. Кроме того, такие ИИС существенно отличаются от профессиональных ИС своими базовыми, ключевыми функциями (например, для ИИС к базовым функциям можно отнести поиск информации в глобальной сети). Поэтому формирование критерия качества администрирования индивидуальных ИС бытового, учебного, познавательного и воспитательного характера с учетом их особенностей представляет самостоятельную задачу.

Выводы. Эффективность администрирования ИС является важнейшим фактором, определяющим развитие информационных технологий, и поэтому ее количественная оценка становится все более актуальной. Критерий эффективности, основанный на приведенной величине затрат времени на удовлетворение информационных потребностей пользователя, позволяет достаточно полно и гибко учитывать как параметры ИС, так и характеристики пользователя. Универсальность критерия позволяет использовать его для оценки эффективности существенно различных задач администрирования: надежностных, ресурсных и задач развития. Использование предлагаемого критерия для оценки эффективности администрирования развития позволяет сделать вывод о существовании оптимального уровня затрат на администрирование. Предлагаемый подход может быть использован не только для корпоративных, но и при соответствующей адаптации для индивидуальных информационных систем.

Список литературы

  1. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002.
  2. Маллинс К. С. Администрирование баз данных. Полное справочное руководство по методам и процеду рам. М.: КУДИЦ - ОБРАЗ, 2003.
  3. Хотка Д. Роль администратора базы данных (АБД).

А.Д. Брейман
Справочник. Инженерный журнал. №11, 2004, с. 16-23

Статьи партнеров