Система состоит из ряда программных компонент, объединяющих различные платформы и технологии. На рис. 1 приведена организационно-функциональная схема системы
Для реализации функций авторизации пользователей, ведения статистики их работы по результатам выполнения заданий, получения отчетов об успеваемости, использовано программное средство ClassServer, представляющее платформу для управления учебным процессом и контроля успеваемости студентов учебных заведений. Система ClassServer позволяет организовать образовательный портал с возможностью публикации учебных материалов (теоретической информации, заданий), ведения БД пользователей (студентов и преподавателей), организации общей электронной библиотеки и т.д.
На схеме системы приведена структура формата учебного материала – LRM (Learning Resource Material), поддерживаемого ClassServer. Этот материал включает набор веб-страниц (каталогов), содержащих Web-контент и файл в формате XML (Index.xml) с метаданными описания. Формат LRM, в частности, позволяет форматировать вложения в заданиях учащихся для отправки задания, использовать вопросы с несколькими вариантами ответа и вопросов, требующих ввода данных в пустые поля, а также другие методы форматирования тестов, позволяющих преподавателю оценивать задание как вручную, так и автоматически с помощью Class Server.
Для взаимодействия веб-частей разработчика с веб-частями Class Server и организации обмена данными использованы интерфейсы SharePoint, которые предназначены для эффективной организации корпоративной информации и обеспечения доступа к ней.
Для решения задачи планирования программных траекторий манипулятора студент решает ряд дополнительных задач, в частности, прямую и обратную задачи кинематики о положении для двух узловых точек. Кроме того, студент рассчитывает коэффициенты аппроксимирующих полиномов для заданных кинематического звена и функций аппроксимации. Из-за специфичности и сложности решения приведенных задач в структуре LRM-материала включен Java-апплет, с помощью которого реализуется сложный пользовательский интерфейс и возможность динамической визуализации результатов решения.
Модули для прямой задачи кинематики и ввода коэффициентов аппроксимирующих полиномов решаются на стороне клиента и осуществляют визуализацию результатов с помощью библиотеки Java3D. Решение ОЗК в общем случае неоднозначно и требует перебора нескольких вариантов решений с выбором оптимального по некоторому критерию. Для ускорения процесса получения результата осуществляется распараллеливание процесса решения с использованием grid-системы.
В качестве грида выбрана научная бесплатная инфраструктура OurGrid. OurGrid предназначен для решения задач класса BoT (Bag of Tasks), т.е. задач, решение которых может быть выполнено независимо друг от друга. Система OurGrid состоит из трех частей:
- грид-машины, выполняющие решение отдельных частей задания – Grid User Machine (GUM). На них устанавливается ПО, реализующее интерфейс GUM, (UserAgent). Для обеспечения безопасности над слоем средств закрытия ресурсов операционной системы выстраивается слой SWAN, включающий виртуальную машину Xen, уровни выполнения, проверку целостности конфигурации;
- машины Peer – диспетчера ресурсов, которые регистрируют списки доступных GUM и выдают их по требованию для расчетов, ведущие учет статистики по взаимному использованию ресурсов с другими Peer. Они служат также для связи со всей сетью грид. Устанавливаемое ПО – Peer;
- рабочие места пользователей, с которых запускаются задачи для распределенного вычисления. Устанавливаемое ПО – MyGrid. Брокер MyGrid осуществляет планировку запуска заданий на выполнение, мониторинг запущенных задач, перезапуск на других GUM задачи, если предыдущий отказал.
Указанное программное обеспечение (Peer, MyGrid, UserAgent) функционирует на Linux-платформе, что является следствием первоначальной постановки задачи создания ПО OurGrid как открытого продукта. Для связи апплета с модулем решения ОЗК используется web-сервис EDSWebServiсe, размещающий ОЗК для решения в Grid-систему и возвращающий результат в апплет. Данный web-сервис принимает условия задачи от ОЗК-апплета, разбивает их на независимые части и посылает на выполнение GUM, полученным от Peer. Для выполнения этих независимых частей на GUM отсылается исполняемый файл. Результаты его работы в виде файлов возвращаются в ОЗК-сервлет, выбирается оптимальный вариант и отправляется ОЗК-апплету, в котором происходит визуализация решения. После выполнения задания результаты записываются в БД Class Server на основе доступа к службе CSDataService через API.
