Научно-методическая конференция
«ИНТЕРНЕТ И СОВРЕМЕННОЕ ОБЩЕСТВО»

СЕРВЕР КАНАЛА ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

А.С. Кашуба, С.А. Кипрушкин, С.Ю. Курсков

Петрозаводский государственный университет
Петрозаводск

На кафедре информационно-измерительных систем и физической электроники Петрозаводского государственного университета создается распределенная информационная система, предназначенная для управления физическим экспериментом и, в частности, обеспечивающая удаленное проведение научных исследований в области оптической спектроскопии.

Целью данной работы являлась разработка программы-сервера канала общего пользования (КОП), обеспечивающей непосредственный доступ к измерительным и исполнительным устройствам автоматизированного экспериментального комплекса. Разработанный сервер оборудования является элементом информационной системы и позволяет подключить к ней приборы на базе интерфейса с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией. Доступ к ресурсам информационной системы обеспечивается пользователю с помощью программ-клиентов, ориентированных на конкретную предметную область.

Интегрирующим звеном информационной системы является коммуникационный сервер. Коммуникационный сервер анализирует переданную программой-клиентом информацию (команды управления физической аппаратурой) и на ее основе формирует запрос к тому или иному серверу оборудования по универсальному прикладному протоколу. Кроме того, коммуникационный сервер осуществляет аутентификацию пользователей, что повышает безопасность при проведении эксперимента. Выполнив команду, сервер оборудования возвращает результат коммуникационному серверу, а тот, в свою очередь, - клиенту.

Сервер КОП представляет собой сервер последовательной обработки запросов. Обеспечение многопользовательского режима (одновременный доступ к разным устройствам, подключенным к приборному интерфейсу) возложено на коммуникационный сервер. В задачи КОП-сервера входит определение допустимости для данного оборудования запрошенной функции и указанного адреса, передача запроса оборудованию, а также пересылка клиенту ответа или номера ошибки при возникновении исключительной ситуации. Таким путем достигается универсальность коммуникационного сервера, который работает с серверами оборудования по стандартному протоколу. В кадр запроса к серверу оборудования входят: адрес ресурса, функция, тип данных, ключ и данные. Если значение поля «тип данных» равно нулю, то в поле «данные» находятся сами данные. Если «тип данных» равен 1, то поле «данные» содержит длину передаваемых данных в байтах (данные идут после основного кадра непрерывным потоком). Поле «ключ» зарезервировано для дальнейшего использования при шифровании кадров. Ответ сервера оборудования содержит в себе номер ошибки, тип данных, данные и информацию о состоянии системы. Поле «информация о состоянии системы» используется сервером оборудования для передачи содержимого регистров состояния приборного интерфейса пользователю.

Обмен информацией с клиентом (через коммуникационный сервер) происходит в режиме запрос-ответ по расширенному протоколу. Кадры обмена с коммуникационным сервером (как запрос, так и ответ) представляют собой кадры сервера оборудования плюс псевдоним сервера оборудования. Для работы с оборудованием клиент должен зарезервировать ресурс, указав адрес ресурса и псевдоним сервера оборудования. По запросу клиента коммуникационный сервер формирует запрос к серверу оборудования для проверки корректности адреса ресурса. Если ответ не содержит ошибок, коммуникационный сервер выделяет ресурс клиенту.

КОП-сервер реализован в виде приложения Java. В состав КОП-сервера входят следующие классы:

• GPIBServer - основной класс сервера. Обеспечивает взаимодействие коммуникационного сервера с оборудованием. Создает потоки ввода/вывода, через которые обменивается информацией с коммуникационным сервером;
• GPIBProtocol - в этом классе определены коды операций, ошибок и константы универсального коммуникационного протокола;
• GPIBLib - данный класс содержит библиотеку методов для работы с контроллером КОП. В частности, в состав библиотеки входят методы, обеспечивающие включение и выключение адаптера КОП, его инициализацию, включение и выключение режимов источника и приемника, посылку и прием данных и управляющих сигналов. Методы модуля обращаются к регистрам контроллера посредством внешних методов, написанных на Си.

Прикладной протокол системы для обмена с серверами оборудования построен на базе протокола TCP, что обеспечивает интеграцию серверов оборудования в глобальную компьютерную сеть. Другими словами, сервер оборудования может быть запущен на любом компьютере, имеющем выход в сеть Интернет.

Разработанный авторами сервер КОП позволяет эффективно управлять аппаратурой с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией, подключенной к исследовательскому комплексу, реализующему методы оптической спектроскопии применительно к задачам физики плазмы и физики атомных столкновений. В образовательной области использование данного сервера в распределенной информационной системе позволит решать задачи подготовки и переподготовки специалистов в указанных областях знаний. Возможность удаленного доступа к оборудованию системы позволит использовать ее ресурсы для подготовки кадров не только в самом вузе, но и в его филиалах.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.

[Аннотация на английском языке]