Данный подход наиболее рационален ввиду обеспечения, таким образом, возможности не закрепляться за одним рабочим местом. Обратиться к системе, а также управлять ей при наличии соответствующих прав можно из любого помещения, в котором есть компьютер при наличии доступа в сеть Интернет [1]. Это позволит преподавателям и администратору системы быть менее скованными временем пребывания на рабочем месте, так как они смогут загрузить видеокаст, назначить студентов к просмотру видео и ответить на все вопросы студентов из любого компьютерного класса или вне стен университета.

4 Построение модели системы и разработка технологии реализации

4.1 Диаграмма развертывания

Рисунок 6 - Диаграмма развертывания

На рисунке 6 представлена диаграмма развертывания. Данная схема является стандартной для большинства сайтов в сети Интернет. Клиентские запросы поступают на 80 порт, который слушает веб-сервер nginx, далее запрос или проксируется на apache, или отрабатывает на nginx. Apache в свою очередь взаимодействует с СУБД и системой кэширования (на диаграмме показан Eaccelerator, но на его месте могут быть Memcached или APC) [15].

4.2 Диаграмма компонентов

Рисунок 7 - Диграмма компонентов

Диаграмма компонентов (рисунок 7) хорошо показывает альтернативу связке Apache-MySQL-PHP в лице пакетов Denwer/LAMP. Модули видеокастов, форум и дисциплины вынесены как увеличивающие функционал системы. В то же время система не зависит от них, и сами эти модули самодостаточны. Модуль авторизации вынесен в отдельную часть, поскольку он не реализует дополнительный функционал системы, а является одной из ее частей.

4.3 Диаграммы вариантов использования

4.3.1 Диаграмма вариантов использования для гостя

Как видно из цели диплома, гости хоть и являются второстепенной целевой аудиторией, но основная цель - студенты университета, соответственно на данный момент функционал доступных извне подкастов не реализован, хотя и может быть реализован по требованию. Соответственно, гостю показывается лишь приветственная страница и форма авторизации (рисунок 8). Загруженные в систему видеокасты гостям на данный момент не показываются.

Рисунок 8 - Диаграмма вариантов использования для гостя

4.3.2 Диаграмма вариантов использования для автора

Условно можно сделать разделение “преподавателя” на автора и тьютора. Автор создает сам материал подкаста, в то время как тьютор занимается типичной для него функцией - обучает. На практике часто получается, что эти две роли объединены в одну - “тьютор”.

На рисунке 9 показаны варианты использования системы для автора материалов.

Рисунок 9 - Диаграмма вариантов использования для автора

4.3.3 Диаграмма вариантов использования для преподавателя

Преподаватель в конкретном случае должен обучать студентов и назначать им аудио- и видеокасты к просмотру (рисунок 10).

Рисунок 10 - Диаграмма вариантов использования для преподавателя

4.3.4 Диаграмма вариантов использования для студента

Диаграмма вариантов использования для студента - самая большая из всех, поскольку именно обучающиеся в университете на настоящий момент являются целевой аудиторией данного проекта. Студенты могут просматривать доступные им видеокасты (рисунок 11), просматривать обсуждения, вопросы студентов и ответы преподавателей на эти вопросы в “Обсуждениях”. Студенты могут как просматривать видеокасты, так и слушать аудиокасты загруженные авторами обучающих материалов.

Рисунок 11 - Диаграмма вариантов использования для студента

4.4 Инфологическая модель базы данных

На рисунке 13 представлена инфологическая модель базы данных системы. Подробное описание проиллюстрированной модели представлено в приложении A. Инфологическая модель ядра системы представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 - Инфологическая модель ядра системы

Рисунок 13 - Инфологическая модель системы

4.5 Выбор технологии реализации

После рассмотрения возможных аналогов данного проекта было выявлено, что для отдачи мультимедиа контента (в том числе видео- и аудиоконтента) используются веб-сервера nginx и lighttpd. Серверные скрипты в основном используют возможности php, python и bash. В качестве сервера баз данных используются в большинстве случаев MySQL и PostgreSQL. На рисунке 14 представлена стандартная схема работы большинства динамических сайтов в сети Интернет.

Рисунок 14 - Стандартная схема работы динамических сайтов, использующих БД

Как видно из рисунка, запрос пользователя поступает на фронтовый веб-сервер, который слушает 80 порт (стандартный HTTP-порт). Далее фронтовый веб-сервер в зависимости от запроса или проксирует его далее на бэкенд (более тяжеловесный сервер, умеющий обрабатывать динамические запросы, например Apache), или же отдает контент, запрошенный пользователем. В случае проксирования запроса на бэкенд мы можем взаимодействовать с БД посредством какого-либо языка программирования [14].

4.5.1 Выбор веб-сервера

Данная схема работы сайтов является на данный момент стандартной в сети Интернет. В качестве фронтовых веб-серверов в большинстве случае используются nginx и lighttpd. В качестве бэкенда самым известным веб-сервером является Apache. Также возможен вариант работы нескольких веб-серверов Apache (или вобще - нескольких физических серверов) вместе с балансировщиком нагрузки [12]. Вообще, главная причина использование схемы фронтенд-бэкенд - эффективное использование ресурсов. Если клиентов пускать напрямую к бэкенду (например apache+mod_perl) без фронтенда, то серверов под бэкенды потребуется в несколько раз больше [12].

В nginx рабочие процессы обслуживают одновременно множество соединений, мультиплексируя их вызовами операционной системы select (Windows), epoll (Linux), kqueue (FreeBSD) и eventport (Solaris). Рабочие процессы выполняют цикл обработки событий от дескрипторов. Полученные от клиента данные разбираются с помощью конечного автомата. Разобранный запрос последовательно обрабатывается цепочкой модулей, задаваемой конфигурацией. Ответ клиенту формируется в буферах, которые хранят данные либо в памяти, либо указывают на отрезок файла. Буферы объединяются в цепочки, определяющие последовательность, в которой данные будут переданы клиенту. Если операционная система поддерживает эффективные операции ввода-вывода, такие как writev и sendfile, то nginx применяет их по возможности [10].

Для эффективного управления памятью nginx использует пулы. Пул -- это последовательность предварительно выделенных блоков динамической памяти. Длина блока варируется от 1 до 16 килобайт. Изначально под пул выделяется только один блок. Блок разделяется на занятую область и незанятую. Выделение мелких объектов выполняется путем продвижения указателя на незанятую область с учетом выравнивания. Если незанятой области во всех блоках нехватает для выделения нового объекта, то выделяется новый блок. Если размер выделяемого объекта превышает значение константы NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL, либо длину блока, то он полностью выделяется из кучи. Таким образом, мелкие объекты выделяются очень быстро и имеют накладные расходы только на выравнивание [15].

4.5.2 Выбор СУБД

Самыми известными СУБД при работе с сайтами являются MySQL, PostgreSQL. Также используются MSSQL, Oracle, Firebird и некоторые другие. Большая популярность MySQL и PostgreSQL по сравнению с проприетарными СУБД обусловлена большим сообществом разработчиков, открытостью продуктов и огромными возможностями по настройке быстродействия баз данных.

Если сравнивать конкретно MySQL и PostgreSQL, то можно выявить следующие преимущества MySQL:

- соответствие стандартам SQL - начиная с пятой версии MySQL большое внимание разработчиками удалялось соответствию стандартам SQL. В MySQL запросы максимально соответствют стандартам SQL'99;

- большее количество платформ - MySQL изначально разрабатывался как кроссплатформенная СУБД. В Windows MySQL работает как служба, в *nix - как демон. PostgreSQL изначально разрабатывался как СУБД, работающая в *nix-системах;

- скорость работы на простых запросах - огромное преимущество MySQL заключается именно в скорости работы простых запросов. Благодаря тому, что в MySQL используются различные типы таблицам, а типом таблиц по умолчанию является MyISAM, реализуется огромная скорость при работе с простыми запросами. В то же время, тип тпблиц InnoDB позволяет осуществлять транзакции, следить за целостностью данных, но в данной случае уже не будет выигрыша в скорости запросов;

- стабильность работы - исторически сложилось, что MySQL довольно стабильная СУБД. PostgreSQL - более молодая, в то время как из-за более раннего начала разработки у MySQL сложилось большее сообщество разработчиков;

- безопасность, связанная со стабильностью - сообщество разработчиков MySQL за все эти годы нашли и устранили огромное количество уязвимостей, что позволяет считать MySQL одной из самых защищенных СУБД;

- работа с большими объектами - в MySQL реализована поддержка бинарных объектов практически неограниченных размеров в полях типа BLOB, что отсутствует у PostgreSQL;

- возможности для легкого изменения таблиц - в MySQL реализованы возможности легкого изменения таблиц, что отсутствует в PostgreSQL.

В то же время у PostgreSQL есть свои преимущества:

- стабильность - несмотря на то, что сообщество разработчиков MySQL больше, сама PostgreSQL изначально проектировалась как более стабильная СУБД. Плюс в этом свою роль сыграло то, что MySQL долго избавлялся от наследия своих третьей и четвертой сравнительно нестабильных версий;

- скорость работы (процедуры) - PostgreSQL выигрывает в производительности на сложных запросах, логически построенных процедурах;

- целостность данных - PostgreSQL позволяет оперировать с данными, не перекладывая логику на ЯП. При разработке кода программисту не придется думать о целостности данных в БД;

- специальные вещи (триггеры, процедуры, функции...) - многие вещи, которые реализуются в MySQL только в последних релизах.

Как можно увидеть, главным преимуществом MySQL являются скорость работы на простых запросах (логика БД довольно простая и не требует процедур для реализации). Это преимуществом было выбрано в качестве основного при выборе СУБД.

В то же время было необходимо выбрать тип таблиц MySQL. Исторически сложилось, что типом таблиц по умолчанию в MySQL является MyISAM. Вторым по популярности типом таблиц является InnoDB. В настоящее время разрабатывается альтернатива InnoDB - Falcon, однако использование его на production-серверах не рекомендуется. В то же время существуют и другие типы таблиц, например:

- HEAP (все хранится в памяти)

- MERGE (совокупность таблиц MyISAM)

- Maria (обновленный MyISAM с возможностями транзакций)

При анализе преимущества и недостатков стандартного типа таблиц MySQL были выявлены следующие его преимущества:

- полнотекстовый поиск

- преимущество в скорости на простых выборках

- работа “из коробки”

Анализ преимуществ InnoDB выявил следующие пункты:

- поддержка транзакций

- целостность/внешние ключи

- преимущество в скорости на сложных выборках

- более полное соответствие стандартам

Как можно увидеть, InnoDB позволяет переложить логику на СУБД, в то время как стандартный тип таблиц позволяет использовать преимущество простых выборок (а их будет гораздо больше чем сложных). Также в MyISAM реализована возможность полнотекстового поиска (хотя она довольно требовательна к наличию индексов). И что немаловажно - возможность работы с типом “из коробки” [13]. Трудно сказать, преимущество это или недостаток, однако при развертывании каких-либо систем преимущество отдается проверенным продуктам. Настройка движка InnoDB до сих пор является довольно объемной темой, проработка которой не относится к написанию дипломной работы. Поэтому было отдано предпочтение типу таблиц MyISAM [11].

4.5.3 Выбор серверного ЯП и клиентского фреймворка

Связующим звеном между СУБД и веб-сервером является язык программирования. В настоящее время самыми популярными и ипользуемыми серверными ЯП при разработке веб-приложений являются python, php, jsp и ruby. Стандартом ЯП для создания клиентских веб-приложений в сети Интернет является javascript. Вопросом для разработчика в настоящее время становится лишь “какой фреймворк для работы с javascript стоит выбрать”. Самыми известными фреймворками являются jquery, prototype, dojo, extjs.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6