Курсовая работа на тему Исследование архитектур информационно-поисковых систем НИР 2

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2
1 АРХИТЕКТУРА СЕТЕВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ЗНАНИЙ 5
1.1 ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ЗНАНИЙ 5
1.2 WEB-СЕРВЕР ИЗ ОДНОГО УЗЛА 8
2 СЕТЬ 9
2.1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕМЕНТОВ УЗЛА ВНУТРИ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ 9
2.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЛАСТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И БАЛАНСИРОВКИ НАГРУЗКИ 10
2.3 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СЕТЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17
ЛИТЕРАТУРА 21
ПРИЛОЖЕНИЕ А -ПОСТРОЕНИЕ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ 23
А.1 КОНЦЕПЦИИ ПОСТРОЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ 23
А.2 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ 25


ВВЕДЕНИЕ
Семантические модели данных представляют собой средство представления структуры предметной области. Такие модели имеют много общего с иерархическими и сетевыми моделями данных, они могут использоваться как средство построения структуры соответствующих баз данных [1].
Семантические модели должны отвечать следующим требованиям:
• обеспечить интегрированное представление о предметной области;
• понятийный аппарат модели должен быть понятен как специалисту предметной области, так и администратору БД;
• модель должна содержать информацию, достаточную для дальнейшего проектирования ЭИС.
Семантические модели данных используют общий набор понятий и отличаются конструкциями, применяемыми для их выражения, полнотой отражения понятий в модели, удобством использования при разработке ЭИС. Как эталон семантической полноты рассматривается естественный язык, а для формализации языковых конструкций в моделях применяется аппарат математической лингвистики [1].
Рассмотрим конструкции естественного языка, декомпозиция которых невозможна без утраты смысла, т. е. высказывания. Структура высказываний оказывается достаточной для выражения закономерностей, присутствующих в предметной области и ЭИС.
Элементами высказываний служат атомарные факты. Способ представления атомарного факта состоит в указании объектов, их взаимодействий и свойств, которые описывают событие, соответствующее атомарному факту, а также указании времени наступления этого события.
Объекты могут быть атомарными и составными. Атомарный объект - это любой объект, разложение которого на другие объекты в рамках данной предметной области не производится. Составные объекты содержат так или иначе организованные множества объектов. Рекурсивно применяя это определение, можно получить произвольную структуру объектов и фактов и рассматривать ее как составной объект. Информация о том, что объект имеет некоторое свойство или несколько объектов взаимосвязаны, представляется в виде высказывания об объекте (или группе объектов).
Существуют правила вывода новых свойств и связей из ранее определенных свойств и связей. Конъюнкция двух свойств является новым свойством. Свойства могут образовывать комбинации и наследоваться через связи [1,2].
Объект может существовать независимо от того, определены или нет свойства и связи, относящиеся к этому объекту. Обязательное свойство, необходимое для определения существующего объекта, - это время его появления и время его исчезновения (как элемента информационных потребностей пользователей ЭИС).
Вступление человечества в XXI век требует перехода к новой стратегии развития общества на основе знаний и высокоэффективных технологий. Соответственно обеспечение эффективности системы образования – одна из важнейших задач. По признанию специалистов в XXI веке в образовании станут решающими именно информационные технологии. Важнейшей составляющей процесса обучения является методически правильное и обоснованное применение современных информационных технологий в учебном процессе. Главная способность компьютера заключается, несомненно, в его пригодности для автоматизированного обучения, интеллектуального управления процессом обучения [2].
С позиций теории управления учебный процесс рассматривается как сложная система, где в роли объекта управления выступает учащийся со своими индивидуальными особенностями. В настоящее время стратегической линией исследования, разработки и внедрения образовательных информационных технологий является их интеллектуализация на основе моделей знаний учебного материала и моделей учебного процесса. Однако общепризнанных моделей и конструктивной теории решения этой проблемы в настоящее время нет, что и определяет актуальность проводимой работы [1].
Для обеспечения информатизации учебного процесса необходимо разработать структуры представления знаний, алгоритмы для решения возникающих противоречий, алгоритмы поиска в семантической сети.
Семантические сети – наиболее мощная модель для представления знаний о предметной области, одно из важнейших направлений искусственного интеллекта. В общем случае под семантической сетью понимается выражение

(1)
где
- множество объектов конкретной предметной области;

- множество отношений между объектами;

- тип отношений.
1 АРХИТЕКТУРА СЕТЕВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ЗНАНИЙ
Для создания отказоустойчивого Web-сервера высокой доступности системы построения модели знаний могут использоваться кластерные технологии разных уровней. Повышение безопасности осуществляется путем шифрования трафика и разграничения прав доступа на системном и сетевом уровне. Система для построения модели знаний устанавливается под операционной системой Sun Solaris 10 (платформа SPARC) и требует Sun Java SE 6 и php 5. Используется база данных Oracle 10g. Система взаимодействует с серверами Tomcat 6 и Apache 2. Для построения кластера необходима связка серверов Apache и Tomcat. Такое решение позволяет обеспечить работу системы, построенной на основе сервлетов, в кластере, с поддержкой балансировки нагрузки.
1.1 ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ЗНАНИЙ
Сетевая многопользовательская информационная система для построения модели в режиме on-line была разработана на основе следующих требований:
наличие механизмов увеличения производительности системы пропорционально вычислительной мощности;
многократное раздельное резервирование программных и аппаратных модулей системы;
разграничение прав доступа на системном, сетевом и прикладном уровнях, шифрование данных при передаче и хранении;
широкий спектр встроенных сценариев и схем построения обучающего диалога;
отсутствие на рабочих станциях клиентов специализированного программного обеспечения.
Диаграмма развертывания системы представлена на рисунке 17. В качестве клиентского приложения используется Web-обозреватель. Запросы от клиента направляются на сервер приложений. Для взаимодействия клиента с сервером приложений использован протокол HTTPS.
Сервер приложений включает в себя два компонента: Web-сервер и сервер Web-приложений. Серверное приложение, Java-сервлет, функционирует под управлением сервера Web-приложений Tomcat. В качестве Web-сервера используется Apache. Сервер Apache выполняет балансировку нагрузки на серверы Web-приложений, объединенных в кластер, и шифрование данных, передаваемых клиенту. Балансировка не только обеспечивает равномерное распределение нагрузки в кластере, но и обеспечивает отказоустойчивость при выходе из строя одного или нескольких серверов кластера. Для работы в режиме кластера сервер Tomcat должен быть настроен специальным образом. Кластер, построенный на Tomcat-сервере, реплицирует идентификаторы и параметры сессий между экземплярами Tomcat и позволяет не привязывать сессии к конкретному серверу. Для поддержания правильной работы с такими сессиями, а также для обеспечения балансировки нагрузки на сервера Web-приложений Tomcat, для Web-сервера Apache используется специальный модуль Tomcat Connectors.


Рисунок 1.1 - Диаграмма развертывания
Основная задача Java-сервлета – преобразование запроса, полученного от клиента, в вызов хранимой процедуры. Соответствие между именами команд и именами хранимых процедур описано в системе в табличном пространстве для каждой группы безопасности. Группа безопасности выбирается при входе в систему. Таким образом, на основе информации о группе безопасности пользователя сервлет обращается к хранимой процедуре и в результате ее выполнения получает данные, представленные в формате XML, и XSL-шаблон для преобразования данных в формат HTML.
БД системы построена на Oracle 10g с опцией Real Application Clusters (RAC), которая позволяет строить отказоустойчивые и хорошо масштабируемые серверы БД на основе объединения нескольких вычислительных систем. В архитекту