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08.08.1986

Die Maxime: Benutzerfreundlich nicht datenorientiert

Informationsprobleme einer Organisation entstehen im allgemeinen nicht durch einen Mangel an Daten. Vielmehr weisen die Informationen häufig eine nicht zugängliche Form auf. Richard H. Frobose vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien beschreibt ein Lösungssystem, bei dem die Weiterleitung der Informationen über den Betrieb des Rechenzentrums automatisch gehandhabt wird. Hierbei wird die Tatsache genutzt, daß die Informationen auf den verschiedenen Zwischenstufen jeweils für unterschiedliche Betrachter bestimmt sind und somit zur Erfüllung verschiedener Informationsbedürfnisse geeignet sind.

Die Verwaltung des Lawrence-Livermore-Laboratory-Rechenzentrums macht es erforderlich, Informationen rasch und exakt zwischen der Betriebsleitung, dem Betriebspersonal in allen Arbeitsschichten, den Systemprogrammierern und den Computerbenutzern auszutauschen. Dies wird durch die Tatsache erschwert, daß die Mitarbeiter häufig zu unterschiedlichen Tageszeiten arbeiten. Der Informationsfluß wurde weiter dadurch behindert, daß der größte Teil der Informationen von Computerbedienern in der Form handschriftlicher Protokolle vorlag, deren Entzifferung, Vergleich oder Einsatz zur Analyse von Trends häufig schwierig war. Da diese Informationen für den Betrieb des Rechenzentrums wichtig sind, wurde beschlossen, ein Dokumentenkontrollsystem zu entwickeln, das diese Protokolle online erfaßt und verwaltet und die Informationen sodann automatisch für die weitere Verwendung und Verbreitung in ein Datenbanksystem einspeist.

"Claret" ist die Abkürzung für "Computer Logging And ReTrieval" (Computererfassung und -retrieval). Die Datenbankspeicherung und das Retrieval dieser Informationen war von Anfang an ein primäres Ziel.

Obwohl sich die vorliegende Arbeit hauptsächlich mit den funktionalen Aspekten des Claret-Systems befaßt, ist eine kurze Beschreibung der Hardware, auf der es realisiert wurde, nützlich. Claret lauft auf einem Mikroprozessor-System mit 15 angeschlossenen Terminals. Als Prozessor wird ein LSI- 11/23 von Digital Equipment Corporation mit 256 KB Speicherkapazität, Double-density-Diskettenlaufwerk, 10-MB-Festplatte und einem Drucker/Terminal-DECwriter verwendet. Die Programmroutinen des Claret-Systems wurden auf dem 11/23 entwickelt und laufen unter dem Standard-Betriebssystem RSX-11M von DEC. Auf diese Weise ergaben sich Hardware-Kosten von insgesamt etwa 20 000 Dollar, zuzüglich der Terminalkosten.

Als Terminal wählten wir den HP2626 von Hewlett-Packard, der neben anderen Funktionen Formularsteuerungsmöglichkeiten und programmierbare Funktionstasten aufweist. Das System unterstützt derzeit acht Erfassungsterminals (Dateneingabe), fünf Datenretrieval-Terminals sowie zwei Terminals für die Systementwicklung.

Der Zugriff auf die entstandene Datenbank auf den Cray-Computer kann durch jedes der 1400 Terminals im Octopus-Netz erfolgen.

Das schwierigste Problem bestand darin, die Qualität der erfaßten Informationen zu verbessern, ihre Übereinstimmung mit den Datenbank-Spezifikationen sicherzustellen und die Daten für Datenbank-Abfragen zu klassifizieren, ohne daß die Bediener strenge Eingaberegeln beachten müssen, die sie möglicherweise behindern oder eine aufwendige Ausbildung erfordern könnten. Als ersten Schritt zur Lösung dieses Problems erstellten wir eine Bildschirmmaske, die dem bisher verwendeten Formblatt sehr stark ähnelte. Ein Beispiel ist in der Grafik aufgezeigt. Eine in dieser Maske vorgenommene Eingabe besteht aus einer Zeit, einer Beschreibung in der Spalte REPORT ITEM (Berichtselement) zur Klassifizierung der Eingabe (für die Datenbank-Abfrage), gefolgt von beliebig vielen Zeilen Erläuterungen des Bedieners im Klartext, wobei auf der letzten Eingabezeile als Abschluß die Initialen des Bedieners stehen. Da die Spalte REPORT ITEM letztlich dazu dient, die Eingabe in der Datenbank zu klassifizieren, ist dies der einzige Aspekt, für den strikte Eingaberegeln gelten. Auch hier haben wir versucht, möglichst wenig Regeln vorzuschreiben.

Die allgemeine Form eines REPORT ITEM lautet GERÄT, AKTION, GRUND. Daher könnte eine Eintragung in diese Spalte etwa ,DISK 5 DOWN SYSTEM DEVELOPMENT" lauten; dies hätte die Bedeutung, daß DISK 5 (Gerät) ABGESCHALTET (Aktion) ist, und zwar für SYSTEM-ENTWICKLUNG (Grund). Da bei diesem Verfahren die Verkürzung von Wörtern zulässig ist, hat ein solcher Eintrag häufig eine andere Form wie "DISK 5 DOWN SYS DEVEL". Eine weitere Vereinfachung besteht darin, daß für die meisten Eintragungen nur der Aktionsteil erforderlich ist; andere gültige Eintragungen könnten beispielsweise "DONATE" (nur Aktion - Maschinenzeit für einen bestimmten Zweck zur Verfügung gestellt) oder "DISK ERROR" (Gerät, Aktion - Laufwerksfehler) lauten.

Betätigt der Bediener die Return-Taste, um eine Zeile einzugeben, so vergewissert sich das Claret-System, ob die Spalte REPORT ITEM gültig ist. Ist sie nicht zulässig, so bleibt die Eingabezeile unverändert an der gleichen Position auf dem Bildschirm stehen, und darunter erscheint eine Meldung, die angibt, weshalb die Eintragung unter REPORT ITEM zweideutig, unzulässig oder unvollständig ist. Nach der Korrektur der Eingabezeile wird sodann erneut die Return-Taste betätigt. Rollt die Zeile auf dem Bildschirm nach oben, so ist sie überprüft und akzeptiert worden. Eine ungültige Zeile bleibt stets auf dem Bildschirm stehen (wobei darunter eine Meldung angezeigt wird), so daß sie weiter korrigiert werden kann.

Der Prozeß ist mit einem umfassenden Help-Paket versehen, so daß ein Bediener durch Betätigen einer einzelnen Taste einen Bildschirm anzeigen kann, der ihm alle gültigen Eintragungen für GERÄT, AKTION und GRUND angibt. Die programmierbaren Funktionstasten der Terminals werden in hohem Maße verwendet, um nützliche Funktionen bereitzustellen, beispielsweise das automatische Eintragen der aktuellen Zeit in der Spalte TIME oder das Umschalten auf andere Bildschirmanzeigen (beispielsweise das Help-Paket). Zusätzlich gibt es spezielle Aufbereitungstasten, die es erlauben, Zeichen mitten in einer Spalte einzufügen oder zu löschen.

All diese Funktionen haben dazu beigetragen, die Phase der Dateneingabe extrem benutzerfreundlich zu machen. Dank dieser Funktionen haben die Bediener erkannt, daß der Claret-Erfassungsprozeß ein Werkzeug zu ihrer Unterstützung darstellt, nicht eine "Kontrolle", die sie zwingt, Eintragungen in einer Form vorzunehmen, die den Bedürfnissen anderer Personen dient. Dies hat dazu geführt, daß in den Listen/Protokollen mehr Informationen eingegeben werden. Die Funktion, die am meisten zur Verbesserung der Informationsqualität beigetragen hat, ist jedoch das unmittelbare Informations-Feedback, ein integraler Bestandteil des Systems.

Priorität der Informationen leicht erkennbar

Es wurde bereits darauf hingewiesen, wie der Prozeß unzulässige Eingaben mit Hilfe einer sofortigen Fehlermeldung zurückweist. Dies ist jedoch nur ein kleiner Teil der Feedback-Einrichtung. Wenn Eingaben vorgenommen werden, werden die Kopfinformationen (siehe Grafik) auf der Grundlage der in der Spalte REPORT ITEM eingegebenen Informationen aktualisiert. Lautet die Eintragung DISK 1 DOWN, so wird in dem Kopffeld DOWN STATUS sofort die Anzeige DISK 1 erscheinen; dies ändert sich erst wieder, wenn später die Eingabe DISK 1 UP erfolgt. Diese dynamische Anzeige von Kopfinformationen dient zwei Zwecken. Zum einen stehen wichtige Informationen an prominenter Stelle auf dem Bildschirm und fallen dem Bediener bei Schichtwechsel sofort ins Auge. Mit dieser Funktion konnten einige in der Vergangenheit auftretende Probleme gelöst werden, da häufig wichtige Informationen beim Schichtwechsel übersehen wurden. Indem die für wichtig erachteten Informationen im Kopf angezeigt werden, wird der Bediener darauf hingewiesen, welche Informationen in seinem Protokoll enthalten sind. Auf diese Weise erkennt er rasch, wenn er bestimmte Informationen vergessen hat oder wenn ihm ein Schreibfehler unterlaufen ist, da das erwartete Ergebnis nicht im Kopf erscheint.

Nachdem das wichtige Problem der Datenerfassung gelöst war, war die Aufgabe, die entstehenden Informationen zur Betrachtung, Erstellung von Berichten und Analyse verfügbar zu machen, relativ einfach. Es wurden Dienstprogramme eingerichtet, die es dem Betriebspersonal und den Systemprogrammierern erlauben, an ihrem Arbeitsplatz entweder ein aktuelles (laufendes) Protokoll oder Protokolle der Vortage zu betrachten. Sie sehen auf dem Bildschirm den gleichen dynamischen Kopf, der während der Dateneingabe angezeigt wird.

Als Ergebnis dieser gemeinsamen Anzeige von Protokollen können die Fragen von Benutzern und Systemprogrammierern häufig beantwortet werden, ohne den Computerbediener zu unterbrechen. Da sich Fragen über den Computerbetrieb meist in Krisenzeiten ergeben, war es sehr nützlich, das aktuelle Protokoll anzeigen zu können, ohne die Bediener zu stören, wenn sie die meiste Arbeit haben. Für die Bediener hat es sich ebenfalls als nützlich erwiesen, mit den Systemprogrammierern zu telefonieren, während sie auf die jüngsten Protokolleintragungen auf dem Bildschirm vor ihnen verweisen können.

Protokolle durch Datenerfassungsroutinen

Da die Listen/Protokolle auf Anforderung angezeigt werden können, werden weniger Papierkopien angefertigt und verteilt. Dies ist Teil eines Trends, den wir fördern, um weniger Ausdrucke der Protokolle zu erstellen. Es wird jedoch immer Leute geben, die Informationen in Hardcopy-Form benötigen. Für diese werden die Tageslisten automatisch jeden Morgen um acht Uhr ausgedruckt. Diese Zusammenfassungen tragen einen anderen Kopf, da die Benutzer dieser Listen zusammenfassende Informationen benötigen, nicht den dynamischen Status der Bildschirmanzeige. Hier machen wir uns einen der vielen Vorteile zunutze, die sich daraus ergeben, daß die Informationen online verfügbar sind. Verschiedene Personen können die Daten in der Form betrachten, die ihnen am angenehmsten ist, wobei unterschiedliche Informationen hervorgehoben werden. Da die Informationen zum Zeitpunkt der Eingabe entziffert und verifiziert werden, sind die Routinen zur. Erstellung der Berichte ziemlich einfache Abwandlungen der Datenerfassungsroutinen.

Auf dem Claret-Prozessor werden auch weitere Listen generiert, die nach bestimmten Informationsbedürfnissen ausgerichtet sind. Da auf diesem System jedoch nur die Informationen von drei Wochen online gehalten werden können, ist die Kapazität natürlich etwas begrenzt. Der größte Teil der Datenanalyse sowie die Untersuchung langfristiger Trends erfolgt auf den Cray-Computern. Dort liegen die Daten in der flexiblesten Form vor, und die Benutzer können die Darstellungsweise der Daten völlig frei ändern und ihren spezifischen Wünschen anpassen.

Ist eine bestimmte Gruppe von Tagesprotokollen jeweils am Morgen beendet, so wird diese automatisch über das Netzwerk an einen Cray-Computer übermittelt und auf dem Massenspeichersystem abgespeichert. Neben einer zusätzlichen Speichermöglichkeit für die Protokolle gestattet dies auch die Umwandlung der Informationen in eine relationale Datenbank, die wir von jedem Netzwerkterminal aus abfragen können. Die Informationen in dieser Datenbank entsprechen exakt der Eingabe durch die Bediener; sie sind um einige zusätzliche Informationen ergänzt, die der Claret-Postprozessor hinzugefügt hat, so daß die Informationen nach Maschine und Datum, angesprochenem Gerät, durchgeführter Aktion und Grund für die Aktion klassifiziert werden können. Das Claret-System stellt sicher, daß diese Attribute in der Datenbank in einem vorhersagbaren Format erscheinen, selbst wenn die ursprünglichen Bedienereingaben unterschiedliche Schreibweisen oder Synonyme enthielten. Das Claret-System hat außerdem geprüft, ob keine unzulässigen oder nicht erkannten Eingaben in den Feldern enthalten sind.

Dieser Übergang der Informationen vom Claret-Protokoll in eine Datenbank erfolgt vollautomatisch. Eine Reihe von Programmroutinen wandelt die Daten um und erweitert sie, aber der vom Bediener eingegebene Datenteil wird unverändert übernommen. Erst wenn die Informationen endgültig in der Datenbank enthalten sind und eine Kopie sicher gespeichert ist, können Änderungen oder Ergänzungen vorgenommen werden. Selbst diese Änderungen haben jedoch nur Einfluß auf die eigene Kopie beim Bediener. Die ursprüngliche Version bleibt als gültiger Protokoll-Datensatz unverändert erhalten.

Datenbanken fördern Ad-hoc-Anfragen

Die Tatsache, daß die Informationen in Datenbankform vorliegen, hat zur verstärkten Verwendung von Ad-hoc-Anfragen geführt. Ein Systemprogrammierer, der beispielsweise daran interessiert ist, alle speicherbezogenen Ausfälle der C-Maschine im Monat November abzurufen, würde die Datenbank mit Hilfe von "Framis" abfragen. Framis ist eine lokal entwickelte Dialogsprache für relationale Datenbanken, basierend auf relationalem Algebra. Die Abfrage würde wie folgt lauten:

print novlog where mach = "C" and action = Down. and reason = Memory.

Um die Anzahl aller Fälle zu erhalten, bei denen die einzelnen Geräte im Monat November nicht in Betrieb waren (nach Ursachen zusammengestellt) wird folgender Abfragebefehl verwendet:

print (novlog where equip = Machine. and action = Down.) count by mach reason;

Unsere komplizierten Listen werden im allgemeinen als Makros geschrieben, die Routinen in einer Datenmanipulationssprache sehr hoher Ordnung (Framis) entsprechen. Ein Beispiel hierfür ist die Liste, die die exakten Stillstandszeiten jeder einzelnen Maschine angibt. Da diese Liste uns Gesamtverlustzeiten für die einzelnen Ursachen vermittelt, ist sie äußerst wertvoll für die Feststellung von Verhaltensmustern bei Hard-und Softwareproblemen.

Berichtswesen ist Nutzerorientiert

Der Informationsfluß im Claret-System verläuft von den in gewisser Weise eingeschränkten Bediener-Protokollen über eine Online-Dokumentphase bis hin zur relationalen Datenbank. In jedem Stadium liefert das System nützliche Informationen für die Benutzer.

In der Vergangenheit war unser Berichtswesen zu häufig "datenorientiert". Anstatt die Art und Weise der Präsentation für den Benutzer auf der Grundlage der Datenform festzulegen, konnten wir die Daten entsprechend den Benutzer-Erfordernissen umgestalten. Das Claret-System ist nur ein Beispiel eines solchen Prozesses.

Literaturhinweise

Frobose, R.H. "Claret User's Manual: Mainframe Logs" (Claret-Benutzerhandbuch: Mainframe-Protokolle), Lawrence Livermore National Laboratory, UCID-30189, (1981).

Diese Arbeiten wurden unter der Schirmherrschaft des US Department of Energy vom Lawrence Livermore National Laborator, gemäß Auftrag Nummer W-7405-Eng-48 durchgeführt.

LLNL-Netzwerk

Das Lawrence Livermore National Laboratory betrieb ein großes Rechenzentrum, das über das Octopus-Netzwerk 2300 Benutzer rund um die Uhr bedient. Dieses Netzwerk besteht aus 1400 Terminals und 50 dezentralen Auffragseingabestationen. Das Rechenzentrum selbst verfügt über vier Computer vom Typ Cray Research (mit einer Speicherkapazität von insgesamt 48 Millionen Byte) sowie drei Computer 7600 von Control Data. Diese sieben Mainframes haben Zugriff auf über 100 Plattenlaufwerke und 20 Magnetbandlaufwerke. Darüber hinaus besteht eine gemeinsame Zugriffsmöglichkeit auf ein Magnetbandkassetten-Massenspeichersystem mit einer Online- Speicherkapazität von einem Gigabit und einem automatischen Magnetbandsystem mit weiteren zwei Gigabit Speicherkapazität. Vervollständigt wird dieses System durch zahlreiche VAX- und PDP10-Computer, Schnittstellenkonzentratoren und andere Unterstützungsprozessoren.