Верхнеуровневая архитектура
Система состоит из следующих компонентов, распределенных по сети:
- Подсистема геометрического моделирования. На этот узел налагаются требования по подготовке исходного графического изображения этого пространства, а также по хранению его геометрических параметров. На рис. Файл:1 эти задачи решаются графической подсистемой. Таким образом, графическая подсистема выносится в отдельный сервер и должна быть определена на основе требований к обеспечению графического отображения пространства независимо от конкретных задач предметной области, а также к обеспечению централизованного хранения элементов и параметров исходной геометрической модели. Для этих целей графическая система должна включать в себя компонент-сцену, предоставляющую клиентам разделяемый доступ к элементам геометрической модели. Основные классы этих элементов представлены на рис. 1. Задача видового компонента — обеспечение графического отображения элементов модели, определенных в другом (произвольном) архитектурном модуле. При этом в любой произвольный момент времени необходимо готовое изображение геометрической модели пространства. Первая задача решается обеспечением каждого элемента (объекта) пространства унифицированным интерфейсом. Часть таких объектов относятся к классу графических, т. е. тех объектов, которые предоставляют интерфейс для их отображения. Процедура отображения должна выполняться в пространстве другого модуля — того, в котором объект определен, что, как показано ниже, необходимо для повышения надежности системы в случае потери связи с компонентом, определяющим объект. Решение о вынесении графической системы в отдельный вычислительный узел принимается разработчиком архитектуры на основе начальных требований к ней. При этом разработчиком должно быть принято решение о представлении результата работы подсистемы (векторном, растровом), а также о необходимости вовлечения конкретных алгоритмов компрессии. Более подробно данные вопросы рассмотрены в разделах 1.4 и 2.1.
- Система управления базами данных Разделяемый доступ компонентов CAM к постоянным справочным данным, необходимым при расчетах должен предоставляться отдельной обслуживающей подсистемой – банком данных CAM. Информационное наполнение банка составляют данные, необходимые для проведения каждого имитационного эксперимента [6, 15, 20]: сведения о типичных источниках поля, о физических свойствах среды распределения поля для заданного набора внешних условий, количественные сведения, характеризующие поведение поля на границах раздела сред.
- Подсистема управления Централизованное управление узлами распределенной CAM, а также политика безопасности в CAM должны реализовываться сервером безопасности и управления доступными вычислительными узлами, задачей которого является хранение и предоставление адресов всех узлов системы, а также гарантия их подлинности и их авторизация. Вопрос защиты и контроля доступа подсистем распределенной информационной системы, включая базовые подсистемы и, соответственно, пользователей, является актуальным [18, 19, 59, 92] при распределении вычислений по открытой сети. При развертывании CAM узлы системы должны регистрироваться на сервере, при этом идентификатор, адрес и ключи аутентификации регистрируемого узла должны быть занесены во внутренние базы данных сервера согласно протоколам определенным разработчиком. При необходимости клиент сервера по идентификатору должен получать адрес запрашиваемого узла лишь в том случае, если подлинность последнего подтверждена. При этом сервер исключается из набора участников информационного обмена между авторизированными узлами, таким образом, на него не налагаются требования по защите передаваемой между его клиентами информации. Это, во-первых, снижает информационную нагрузку на сервер, во-вторых, снижает роль сервера как арбитра, что является причиной недостатков множества существующих систем и протоколов безопасности [57, 92]. Этой же либо выделенной отдельно подсистемой должно осуществляться распределение нагрузки между аутентифицированными подсистемами предметной области. При этом возможно использование следующего протокола. Для каждой отдельно взятой предметной области создается реестр адресов моделирующих подсистем, не занятых выполнением моделирования. Также для каждой предметной области подсистемой создается список задач по выполнению отдельного имитационного эксперимента. Во время проведения процедуры моделирования, если реестр адресов подсистем предметной области не пуст, параметры одного имитационного эксперимента из совокупности задач, которые необходимо выполнить для осуществления моделирования, передаются по одному из адресов из реестра. Если реестр пуст, параметры заносятся в список задач, выполнение которых осуществляется по мере освобождения подсистем предметной области. Подобные схемы управления нагрузкой в параллельных и распределенных системах имитационного моделирования являются предметом исследований в работах [25, 76], посвященных принципам PDES. В соответствующих терминах сервер осуществляет хранение списка событий, которыми являются сообщения о появлении задач по проведению имитационного эксперимента с заданными параметрами. В зависимости от требований к нагрузке на CAM и к стоимости развертывания системы сервер безопасности и подсистема управления доступными вычислительными узлами могут быть включены в одну из базовых подсистем. В этом случае такая подсистема назначается основной. Тогда остальные базовые подсистемы включаются в CAM через обращение к ней.
- Клиент доступа к системе моделирования Любое взаимодействие пользователя либо внешней по отношению к CAM системы должно обеспечиваться средствами базовой системы. Каждый пользователь должен взаимодействовать с собственным экземпляром базовой подсистемы. Подсистема управления – проектирующая подсистема, которая необходима для предоставления пользователю интерфейса для ввода параметров моделирования и анализа в систему: объекты, степень их аппроксимации, физические размеры, которым соответствует моделируемое пространство, параметры среды распространения моделируемого физического поля, а также положение секущих плоскостей, на которых рассчитываются распределения характеристик поля. Через подсистему отображения базовой системы должны возвращаться результаты работы системы, показанные на рис. 2.
- Предметно-ориентированная подсистема