Расчёт аппаратной части для реализации высоконагруженного новостного портала на базе разработанной системы управления содержимым.
Максимальное число уникальных посетителей – 70000 человек.  Число просмотров на одного пользователя – 6. Количество одновременно находящихся пользователей на сайте – 60. Средний размер одной страницы с новостью с графическим наполнением (300 килобайт) – 400 килобайт. Количество страниц с новостями – 1000000. Количество зарегистрированных пользователей сайта – 5000. Размер учётной записи пользователя – 100 килобайт. Среднее количество комментариев на одну новостную страницу – 100.  Средний размер записи комментария – 1 килобайт. Количество наиболее посещаемых страниц – 100. Максимальное количество рассылаемых почтовых сообщений в день – 15000. Средний размер одного почтового сообщения – 100 килобайт.
Выбор серверного программного обеспечения.
На сегодняшний день наиболее популярными, производительными и безопасными серверными операционными системами являются системы семейства Unix [6], поэтому в качестве операционной системы выбрана CentOS. Данная система выбрана ввиду существования успешного её использования при реализации высоконагруженных проектов. К тому же данная система является бесплатно распространяемой.
В качестве веб-сервера предполагается использовать связку Apache и Nginx. Такое сочетание даёт наибольшую производительность и позволит в будущем масштабировать нагрузку с помощью конфигурирования Nginx.
Сервер для рассылки электронных почтовых сообщений – Postfix. Данный выбор в первую очередь основан на стабильности данного сервера и поддержке платформы Unix.
Для хранения данных выбрана СУБД MySQL 5.1 Cluster, данная СУБД предоставляет  репликацию, партиционирование, шардинг и размещение данных в кластере, что при увеличении нагрузки позволит распределить нагрузку и построить безопасную отказоустойчивую систему.
Для ускорения текстового поиска необходимо использовать систему полнотекстового поиска Sphinx. Использование Sphinx даст существенный прирост производительности при осуществлении поиска, но для его работы понадобиться дополнительное дисковое пространство для хранения индексов. А для увеличения скорости доступа к часто обращаемым новостным страницам необходимо использование кэширующего сервера memcached. Помимо увеличения скорости генерации страниц, это позволит снизить нагрузку на СУБД.
Также для ускорения скорости генерации страниц  необходимо использовать специализированный ускоритель, который путём кэширования байт-кода позволит увеличить скорость выполнения программного кода системы.
Расчёт необходимых параметров аппаратной части.
Размер необходимого канала связи без учёта необходимости рассылки почтовых сообщений составит: 60*400+100*1=24100 килобайт/c=189 мегабит/c. Для рассылки почтовых сообщений понадобиться расширить канал связи на 1 мегабит/с, с учётом этого необходимая пропускная способность канала связи составит 190 мегабит/с.
Размер необходимого дискового пространства для хранения данных в СУБД – 1000000*400+5000*100+100000*100*1+15000*100=502000000 килобайт=479 гигабайт. При условии использования системы полнотекстового поиска Sphinx, количество необходимого дискового пространства   увеличится в зависимости от используемых индексов. В случае индексирования текстового наполнения новостей дополнительно понадобиться не более 200 гигабайт дискового пространства. Также понадобиться дисковое пространство для установки серверного и дополнительного программного обеспечения – 20 гигабайт.
Размер оперативной памяти, постоянно потребляемый программным обеспечением сервера: 512 мегабайт.
Объём оперативной памяти необходимый для генерации одной страницы – 8 мегабайт. Общий объём оперативной памяти необходимый для генерации страниц – 8*60=480 мегабайт. Количество оперативной памяти для кэширующего сервера memcached – 100*8=800 мегабайт.
Общий размер необходимой оперативной памяти – 512+480+800=1792 мегабайт=2 гигабайта.
Для обработки такого количества данных достаточным будет использование процессора с тактовой частотой не менее 1 гигагерц.
Таким образом, рекомендуемая конфигурация аппаратной части для реализации высоконагруженного новостного портала на базе разработанной системы управления содержимым, с учётом предполагаемого роста нагрузки:
пропускная способность канала связи – 200 мегабит/с, тактовая частота процессора – 2 гигагерца, количество ядер процессора – 1 и более, объём дискового пространства – 1 терабайт, объём дискового пространства для резервного копирования данных – 1 терабайт, объём оперативной памяти – 4 гигабайта.
Технические особенности системы
Разработанная система имеет несколько технических особенностей. Основная особенность заключается в том, что при разработке архитектура системы строилась таким образом, чтобы предоставить максимальную универсальность, гибкость, функциональность и простоту эксплуатации. Также при разработке системы была поставлена задача построить решение, которое могло бы предоставить наибольшие функциональные возможности при наименьших финансово-временных затратах на модификацию системы. Большинство проблем по увеличению функциональных возможностей решается настройкой файлов шаблонов системы и различных конфигурационных файлов.
Для использования разработанной системы управления содержимым в высоконагруженных проектах были реализованы такие подходы как: вертикальная, функциональная и горизонтальная масштабируемость, изолированность компонентов системы.
При разработке системы был учтен отрицательный эффект при использовании преждевременной оптимизации, в связи с этим была построена наиболее гибкая и примитивная система конфигурирования. Это позволяет с развитием проекта, увеличивать производительность узких мест с помощью изменения конфигурационных файлов (настройка кэширования или шардинга).
Использование в разработанной системе подходов для реализации высоконагруженных систем не предоставляет ограничений при реализации систем с меньшей нагрузкой.
3.2.1 Вертикальная масштабируемость
При построении системы путём тестирования программного кода и поиска узких мест, разработки различных архитектурных решений было достигнуто значительное увеличение производительности.
Неоднократно был произведён профайлинг и рефакторинг программного кода системы. Для увеличения производительности в системе применяются различные технологии кэширования(memcached, кэширование в файлы, кэширование на стороне клиента) и система поиска Sphinx.
Кэширование запросов к СУБД с помощью memcached приводит к снижению нагрузки и количества запросов к СУБД, а следовательно и увеличению производительности системы.
Кэширование различных крупных блоков данных в файлы также даёт прирост производительности.
По умолчанию в разработанной системе в качестве шаблонизатора  используется Native PHP, что значительно ускоряет обработку шаблонов. Также в случае необходимости шаблонизацию можно и вовсе отключить.
3.2.2 Горизонтальная масштабируемость
Вертикальная масштабируемость реализована в виде возможности использования нескольких серверов БД, разделения таблиц.
А благодаря реализованной системе мультисайтинга имеется возможность построить распределённую систему, разделив функциональные возможности по нескольким серверам.
Так как данная система по умолчанию использует в качестве СУБД MySQL с InnoDB решаются проблемы целостности данных(за счёт использования транзцакции) и вертикальной масштабируемости БД (поддержка репликации, партиционирования и кластеризации).
3.2.3 Изолированность компонентов системы
Одним из немаловажных подходов при построении высоконагруженных автоматизированных систем является изолированность компонентов системы. Данный подход предоставляет возможность модификации одного компонента системы, не затрагивая остальные компоненты системы. Это позволяет снизить финансово-временные затраты в случае необходимости модификации системы.

Экономическая целесообразность
Помимо упрощения процесса построения высоконагруженных автоматизированных систем использование разработанной системы управления содержимым позволяет существенно снизить и финансово-временные затраты в несколько раз. На российском рынке в настоящее время стоимость разработки высоконагруженного проекта начинается с 3000000 рублей и занимает не менее 3 месяцев.
Использование данной системы в качестве готового коммерческого программного продукта при правильной маркетинговой политике может также приносить существенную прибыль. В этом случае существует несколько направлений извлечения прибыли:
* прямые продажи программного продукта;
* продажа специальных модулей и плагинов;
* продажа годовых лицензий на работу с системой;
* платная техническая поддержка и обновления.
В зависимости от выбранных направлений извлечения прибыли должна варьироваться и ценовая политика. Например, если основная прибыль предполагается за счёт прямых продаж программного продукта, то стоимость программного продукта может включать в себя:
* лицензию на год;
* стоимость включённых модулей и плагинов;
* стоимость годового технического обслуживания.
На рынке стоимость подобных решений для высоконагруженных проектов в среднем находится в диапазоне 150000-500000 рублей.

Краткое руководство пользователя
Установка
Для установки и работы системы необходима следующая конфигурация сервера:
* PHP 5.2+;
* Apache;
* MySQL 5+;
* Memcached;
* Sphinx.
Для установки системы необходимо распаковать архив на сервере в корневую директорию сайта.
Набрать в адресной строке адрес в следующем виде http://адрес_сайта/install. В загрузившейся странице ввести в поля формы необходимые настройки и нажать кнопку далее, в случае успешной установки будет выведено соответствующее сообщение. В случае возникновения ошибки необходимо проверить вводимые данные и конфигурацию сервера на который устанавливается система.
Авторизация
Для авторизации необходимо перейти на страницы вида http://адрес_сайта/admin(или http://адрес_сайта/user/login), в появившейся форме ввести данные указанные при установке и нажать на кнопку войти. Вид пользовательского интерфейса формы авторизации представлен на
Администрирование
Для того, чтобы перейти к разделу администрирования системы необходимо после авторизации перейти по адресу вида http://адрес_сайта/admin. В данном разделе доступны следующие возможности:
* Просмотр статистики;
* Управление меню;
* Управление пользователями;
* Модерация, добавление, редактирование, удаление содержимого;
* Управление модулями;
* Управление текстовыми блоками;
* Файловый менеджер.
Вывод. В разработанной системе были применены различные методы и подходы, используемые при реализации высоконагруженных автоматизированных систем. Разработанная система применима для реализации проектов различной нагрузки и функциональной сложности.

Следствием этому служит быстро усиливающаяся часть информационной составляющей всех товаров и услуг. С большой скоростью повышающееся, число информационных товаров и услуг (программные продукты, базы данных, сотовая связь и т.д.). Информационное общество обуславливается очень высоким уровнем общемировой информационной интеграцией.

Главные теоретические задачи информатики содержатся в раскрытии всеобщих закономерностей формирования научной информации, ее изменения, передачи, а также применении в разнообразных областях человеческой деятельности. Информатика не рассматривает и не создаёт критерии оценки истинности, новизны, а также пользы научных данных, а также методик ее логической переработки в попытке приобретения новой информации. Прикладные задачи информатики включают в себя разработку более действенных методик, а также средств существования информационных процессов, в определении наилучшей научной коммуникации как внутри науки, так и между наукой и производством.

Быстрое видоизменение критериев внешней среды ведет к росту размеров, а также скорости распространения информации. В связи с этим для результативного выполнения поставленных задач необходимо уменьшать время принятия решений, что неминуемо приводит к росту скорости передачи и обработки информации с использованием новейших технологий. Анализ тенденций и закономерностей формирования информационных процессов свидетельствует вывод о значительных темпах информатизации, как процессов управления, так и процессов производства.

Под информатизацией понимают процесс формирования «индустрии информации». В литературе описывается три разных определения этого термина:

1)      Процесс формирования и улучшения информационного общества;

2)      Процесс увеличение действенности применение информации в государстве, а также обществе на базе современных информационных технологий;

3)      Процесс становления ноосферы.

Измерение процесса информатизации реализовывается путем установления объема внедрения информационных технологий во все области общественной жизни. Так как нынешние информационные технологии сформированы на применении компьютерной техники, то в некоторых случаях ставят знак равенства между такими понятиями как «информатизация» и «компьютеризация».

Понятие «информационная технология» основывается на двух основных понятиях «информация» и «технология».

Существует несколько трактовок термина «информатика»:

Информатика – это наука, исследующая процессы передачи и обработки информации;

Информатика – это набор отраслей народного хозяйства, осуществляющие процессы сбора, преобразования и потребления информации;

Информатика – это сфера человеческой деятельности. Наука, изучающая процессы обработки информации с помощью компьютеров;

Информатика – это создание, переработка, хранение и распространение любых разновидностей информации в обществе, природе, а также технических устройствах. Стремительно развивающаяся научная сфера, связывающая разделы математики, физики, техники, кибернетики. Технология – совокупность методов обработки, создания, модифицирования состояния, свойств, формы, происходящих в процессе производства продукции. Назначение технологии как науки – установление взаимосвязанностей в целях определения и применения на практике наиболее действенных производственных процессов. Информационная

технология – это набор методов, производственных процессов и программно-технических средств, связанных в технологическую цепочку, гарантирующую сбор, хранение, обработку, вывод и распределение информации для понижения трудоемкости процессов применения информационного ресурса, увеличения их стабильности и оперативности.

Анализ формулировок информационных технологий приводит к выводу, что в современных условиях они являются действенным инструментом улучшения производства и управления. Развитие информационных технологий во всем мире обуславливается возросшей интенсивностью информационных потоков вследствие становления информационного пространства.

Целью работы является автоматизация процесса вычислений в области электротехники.

В ходе исследования решаются такие задачи по расчету:

1)                Электроэнергии;

2)                Сечения проводника;

3)                Заземления;

4)                Потерь электроэнергии в линии электропередачи;

5)                Потерь электроэнергии в трансформаторе.

Автоматизация данных вычислений способствует повышению эффективности и оперативности получения результатов. Т.к. отпадает необходимость поиска и организации, необходимых для вычисления данных.

На сегодняшний день существует несколько подобных программных продуктов, но по функциональности они различны. Поэтому однозначно сравнивать их всех между собой не правильно.

Одним из главных достоинств программного продукта «Вольт» является интуитивно понятный интерфейс. Удобство пользователя при работе с программой является одним из наиболее важным аспектом при разработке любого программного продукта. Но разработка интуитивно понятного интерфейса не является признаком качества программного продукта. Функциональность также является очень важным параметром. По функциональности программный продукт «Вольт» не уступает своим аналогам. И является конкурентоспособным.

Не многие знают о существовании подобных программных продуктов. Т.к. они в большинстве случаях являются частными разработками и нигде не рекламируются. В связи с этим люди, работающие в энергетической сфере, не знают об их существовании. И используют для расчетов Microsoft Office «Excel», где вручную вбивают формулы. Это очень трудоемкое занятие. Нужно сначала найти все необходимые формулы, потом в Microsoft Office «Excel» вбить все найденные формулы. И только потом начинать работать с ними. С программным продуктом «Вольт» эта необходимость отпадает, т.к. ничего искать не нужно. Все расчеты разбиты на модули, для удобного пользования. Из всего вышесказанного следует, что наличие такого программного продукта как «Вольт» способствует удобству и сокращению затрат рабочего времени.

Программный продукт «Вольт» предназначен помочь людям, работающим в сфере энергетики и не только. Для работы с программным продуктом  «Вольт» не нужно быть специалистом в области электротехники. В состав программного продукта включена вся необходимая теоретическая информация, в случае если пользователю захочется узнать что-то новое или же уже не новичкам в этой области поможет освежить свои знания.

Расчеты, производимые в программном продукте «Вольт» распределены по модулям, находящимся в пункте меню Сервис. Каждый модуль выполняет свои определенные функции. Модули являются независимыми друг от друга, поэтому пользователь имеет возможность параллельной работы с несколькими модулями программного продукта. Также предусмотрен запуск напрямую из программного продукта приложений Калькулятор и Блокнот. В пункте меню Помощь пользователь имеет возможность просмотреть информацию: 1) О программе. Здесь представлена информация о разработчике и реквизиты для связи. 2) Теория. В данном пункте находится теоретическая информация по всем расчетам, производимым в программе. 3) Справка. Данный пункт содержит руководство по использованию программного продукта.

Описание входных и выходных данных

Входными данными программного продукта «Вольт» являются числовые значения, такие как:

- коэффициент трансформации тока;

- коэффициент трансформации напряжения;

- показание счетного механизма электросчетчика на конец выделенного промежутка времени;

-  показание счетного механизма электросчетчика на начало выделенного промежутка времени;

-  установленная мощность оборудования;

- коэффициент спроса;

- время работы оборудования в течении суток;

- время работы потребителя;

- длина проводника;

- полное сопротивление провода;

- площадь поперечного сечения проводника;

- сила тока;

- диаметр провода;

- удельное сопротивление грунта;

- длина заземлителя;

- диаметр заземлителя;

- заглубление заземлителя;

- сопротивление одиночного заземлителя;

- количество электродов в заземлителе;

- число фаз линии;

- средняя нагрузка за расчетный период;

- время присоединения трансформатора за расчетный период к сети;

- потребленная активная электроэнергия за месяц;

- номинальная мощность трансформатора;

- номинальное напряжение;

- потери мощности холостого хода трансформатора;

- потери мощности короткого замыкания;

- число часов работы трансформатора под нагрузкой за расчетный   период;

Выходными данными программного продукта «Вольт» являются числовые значения, такие как:

- величина расхода электроэнергии;

- сопротивление;

- длина провода;

- диаметр провода;

- допустимая сила тока;

- площадь поперечного сечения;

- сопротивление заземления;

- потеря электроэнергии;

- потери холостого хода силового трансформатора;

- коэффициент загрузки трансформатора;

- нагрузочные потери силового трансформатора;

- квадрат коэффициента формы графика за расчетный период;

- средняя нагрузка за расчетный период;

- активное сопротивление силового трансформатора;

- потеря мощности силового трансформатора.

Также в программном продукте имеются справочники «Grunt», «Material1»,  «Material2».

Справочник «Grunt» представлен в таблице 1 и содержит информацию: тип грунта, удельное сопротивление грунта. Информация из этого справочника используется при расчете заземлителей.

Таблица 1 – структура справочника «Grunt»

Справочник «Material1» представлен в таблице 2 и содержит информацию: тип материала, постоянный коэффициент. Информация из этого справочника используется при расчете тока плавления проводников диаметром до 0.2 мм.

Таблица 2 – структура справочника «Material1»

Справочник «Material2» представлен в таблице 3 и содержит информацию: тип материала, коэффициент. Информация из этого справочника используется при расчете тока плавления проводников диаметром более 0.2 мм.

Таблица 3 – структура справочника «Material2»

Вывод: на основе рассмотренных вопросов можно сделать вывод, что разработка программного продукта «Вольт» является актуальной.