Исследование компонентной модели объектов для создания программного обеспечения и оценка производительности Web-сайтов

Актуальность темы

В настоящее время компьютеры широко используются практически во всех сферах профессиональной деятельности. В связи с этим проблема создания эффективного и надежного программного обеспечения приобретает первостепенное значение. Технологии создания приложений на основе модели компонентно-ориентированного программирования, исследуемые в настоящей работе — ещё один шаг к созданию более совершенных, т. е. более надежных и эффективных программ. Они предоставляют принципиально новые и весьма обширные возможности, как пользователям, так и разработчикам программного обеспечения.

Особенно актуальным исследование применения технологии компонентного программирования для создания эффективных программ стало в связи с всеобъемлющим использованием сети Internet и разработкой большого количества сайтов. Известно, что web-приложения могут создавать значительную нагрузку на сервер и стать «узким» местом, ограничивающим производительность работы пользователя в сети, а от этого в значительной мере зависят и варианты взаимодействия пользователя с сетью. Известно, что 10 сек — это предельное значение времени отклика, после наступления, которого у пользователя теряется ощущение реальной работы с данными. Приемлемая производительность Web-сайтов зависит от многих факторов и, в том числе, от кода используемого приложения и его архитектуры. Массовый пользователь регулярно в процессе своей деятельности сталкивается с необходимостью оценить и, по-возможности, спрогнозировать производительность компьютерных систем или отдельных компьютеров. Исследования времени отклика при взаимодействии пользователя с компьютером проводились с момента его появления и, тем не менее, до настоящего времени нет подходящего для массового пользователя решения этой проблемы. В связи с этим тема исследования является актуальной. Постановка задачи.

1. Целями диссертационного исследования является изучение фундаментальных подходов и технологий применения спецификации модели компонентных объектов к построению приложений в среде DNA и оценка производительности клиент-серверных систем, их теоретическое исследование путем построения методик, методов, моделей и инструментальных средств, а также анализ их эффективности статическими методами.

2. Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

2.1. Провести анализ фундаментальных подходов и технологий (СОМ, СОМ+ и Windows DNA), разработанных фирмой Microsoft, к построению программного обеспечения в среде Windows.

2.2. Разработать методику применения архитектуры Windows DNA к созданию распределенных корпоративных приложений масштаба предприятия.

2.3. Провести анализ существующих методов и инструментальных средств оценки производительности web-приложений.

2.4. Разработать модель оценки производительности Internet-приложений.

2.5. Реализовать программно, разработанные методы и модели для решения практических задач обеспечения учебного процесса по оценке производительности программно-аппаратных систем.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использовались элементы математического аппарата теории графов, теории сетей Петри, теории планирования экспериментов, имитационного моделирования, а также компонентно-ориентированные технологии на основе компонентной объектной модели.

Научная новизна работы состоит в том, что:

1. Разработан новый подход к проведению оценки производительности сетевых приложений на основе методов планирования эксперимент.

2. Разработана методика проектирования масштабируемых приложений на основе модели компонентных объектов.

3. Разработана имитационная модель нагрузки сетевых приложений на основе применения сетей Петри.

Практическая ценность. Практическая значимость работы состоит в том, что проведенный комплекс исследований, разработанные методы, методики и модели, предназначенные для оценки производительности web — приложений, позволяют:

1. в процессе проектирования сократить время создания приложений за счет применения готовых отлаженных компонент с известной функциональностью;

2. провести ускоренную оценку времени отклика приложения на посылаемые запросы при известных основных аппаратных характеристиках системы;

3. осуществить прогнозирование времени отклика приложения при изменении основных характеристик системы;

4. произвести определение аппаратных характеристик системы (синтез характеристик) при априорно задаваемом времени отклика.

Результаты и внедрение работы. Основные результаты работы были реализованы в виде экспериментального Web-приложения с функциональностью Интернет — магазинаимитационной модели нагрузки Web-приложения в виде сети Петрирегрессионной модели, созданной на основе методов планирования экспериментов. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры «Информационные Технологии» МИФИ (курс лекции и лабораторный практикум). Отдельные теоретические и практические результаты использовались лично автором при проведении занятий со студентами Союза Мьянма. Апробация результатов работы. Работа в целом и отдельные её результаты докладывались и обсуждались на научных конференциях МИФИ в 2004;2007 г, а также на научных семинарах кафедры «Информационные технологии». Публикации. По теме диссертации опубликовано три работы, полностью отражающие основные научные результаты.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Основной материал изложен на 100 страницах и содержит 30 рисунков.

Список литературы

содержит 45 наименований. В приложениях приведены основные результаты применения комбинированного метода оценки производительности клиент — серверных систем. На защиту выносятся:

1. методика и алгоритмы создания пользовательских приложений масштаба предприятия.

2. модель исследования рабочей нагрузки приложения на основе сети Петри.

3. математическая модель оценки производительности Web-сайтов.

4. новый подход к проведению оценки производительности сетевых приложений на основе методов планирования эксперимента.

Основные результаты работы.

1. Разработана методика проектирования масштабируемых приложений на основе модели компонентных объектов.

2. Построена модель клиент — серверной системы на основе размеченной сети Петри и получены результаты моделирования для построения модели Web-сервера.

3. Предложен комбинированный метод, моделирования клиент — серверных систем на основе использования имитационного моделирования, методов планирования эксперимента и средств нагрузочного тестирования.

4. Построены модели Web-cepeepa на основе применения методов планирования эксперимента.

5. Разработаны алгоритмы и тестовые сценарии для применения средств нагрузочного тестирования, использованные для моделирования нагрузки web-сервера.

Заключение

.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.