LR14

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого Политехнический институт Кафедра Информационных Технологий и Систем

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №14 Разработка распределенной системы обмена сообщениями реального времени (аналог Discord) Minor для кафедры Программного Обеспечения и Вычислительной Техники НовГУ Версия v0.1

Выполнили:

• Студент Ильин Д.А. группы № 3093
• Студент Распопов С.И. группы № 3093

Великий Новгород 2026 г.

---

Аннотация

В данном документе представлено подробное руководство пользователя распределенной системы обмена сообщениями реального времени «Minor» (версия 0.1). Система разработана для оптимизации информационного обмена на кафедре Информационных Технологий и Систем (ИТИС) НовГУ. Она представляет собой суверенный аналог коммуникационных платформ Discord и Slack, функционирующий на базе микросервисной архитектуры с использованием технологий Go, Cassandra, PostgreSQL, Redis и NATS JetStream.

Руководство пользователя составлено в строгом соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 19.502-90 (Единая система программной документации. Описание применения) и регламентирует структуру, системные требования, процессы установки, тестирования и повседневной эксплуатации системы как в десктопной (веб-клиент), так и в мобильной версиях.

---

Содержание

• 1. Введение
  • 1.1. Область применения
  • 1.2. Краткое описание возможностей
  • 1.3. Уровень подготовки пользователя
  • 1.4. Перечень эксплуатационной документации
• 2. Назначение и условия применения
  • 2.1. Назначение программы
  • 2.2. Системные требования и условия применения
• 3. Подготовка к работе
  • 3.1. Состав и содержание дистрибутивного носителя
  • 3.2. Порядок загрузки данных и программ
  • 3.3. Порядок проверки работоспособности
• 4. Описание операций
  • 4.1. Регистрация и аутентификация пользователя
  • 4.2. Главное меню программы
  • 4.3. Управление профилем и настройки
  • 4.4. Навигация по серверам и создание каналов
  • 4.5. Обмен сообщениями
  • 4.6. Завершение работы с программой
• 5. Аварийные ситуации
• 6. Рекомендации по освоению
• 7. Термины и сокращения
• Лист регистрации изменений

---

1. Введение

1.1. Область применения

Распределенная информационная система реального времени Minor предназначена для использования на кафедре Информационных Технологий и Систем НовГУ имени Ярослава Мудрого. Основными пользователями системы являются:

• Студенты бакалавриата и магистратуры, координирующие выполнение групповых проектов и лабораторных работ.
• Преподавательский состав кафедры, использующий систему для проведения консультаций, выдачи заданий и контроля успеваемости.
• Администраторы кафедры, управляющие распределением прав и доступом к учебным ресурсам.

Программа функционирует в корпоративной сети университета с возможностью внешнего доступа через защищенные каналы связи. Внедрение Minor позволяет исключить риски потери данных в облачных зарубежных сервисах и перевести внутреннее взаимодействие на суверенную инфраструктуру.

1.2. Краткое описание возможностей

Программный продукт предоставляет пользователям следующий набор функциональных возможностей:

• Аутентификация и авторизация: безопасный вход в систему по корпоративным учетным записям, защита сессий при помощи токенов JWT (Access и Refresh).
• Управление серверами: организация изолированных пространств для различных академических дисциплин, курсов или проектных групп.
• Каналы коммуникации: деление серверов на текстовые каналы (для обсуждений, публикации учебных материалов и файлов) и голосовые каналы (для проведения онлайн-семинаров и аудиосвязи в реальном времени с минимальной задержкой).
• Обмен мгновенными сообщениями: отправка текстовой информации (длиной до 2000 символов) по протоколу WebSocket с задержкой доставки менее 100 мс.
• Профили пользователей: кастомизация личных данных (ФИО, академическая группа, аватар) и системных настроек (звуки, уведомления, выбор темы оформления).
• Уведомления и статусы: автоматическое отслеживание статуса присутствия участников ("В сети" / "Не в сети") и индикация непрочитанных сообщений в каналах.

1.3. Уровень подготовки пользователя

Для работы с пользовательскими интерфейсами системы Minor (веб-клиент, мобильное приложение) от пользователя не требуется специальной технической подготовки. Достаточно обладать базовыми навыками работы на персональном компьютере или смартфоне под управлением Android/iOS и уметь использовать стандартные интернет-браузеры.

Для администраторов системы, осуществляющих развертывание, конфигурацию и техническую поддержку серверной части, необходим следующий уровень квалификации:

• Системное администрирование операционных систем семейства Linux (Ubuntu Server).
• Навыки контейнеризации приложений с использованием Docker и оркестрации через Docker Compose.
• Базовые знания языков запросов SQL (для PostgreSQL) и CQL (для Apache Cassandra).
• Опыт конфигурирования брокеров сообщений (NATS) и шлюзов API (Traefik).

1.4. Перечень эксплуатационной документации

В состав пакета эксплуатационной документации программного продукта Minor входят следующие документы:

• Техническое задание (ТЗ-Minor.docx): определяет исходные цели разработки и технические рамки.
• Спецификация требований к программному обеспечению (LAB7-Minor.docx): детально описывает логику работы микросервисов и схемы баз данных.
• Руководство пользователя (LR14-Minor.docx): текущий документ, содержащий руководство по установке и эксплуатации.

---

2. Назначение и условия применения

2.1. Назначение программы

Программа Minor предназначена для автоматизации процессов обмена сообщениями, координации совместной проектной деятельности студентов и проведения оперативных онлайн-консультаций преподавателями в рамках образовательного процесса кафедры ИТИС НовГУ.

2.2. Системные требования и условия применения

Для стабильного функционирования серверной части распределенной системы Minor в условиях средней нагрузки (до 500 активных WebSocket-соединений одновременно) должны быть обеспечены следующие минимальные параметры окружения:

Аппаратные требования к серверу:

• Процессор: x86_64 или ARM64 с тактовой частотой не менее 2.5 ГГц, количество ядер — не менее 4.
• Оперативная память: не менее 8 Гб (рекомендуется 16 Гб для стабильной работы СУБД Cassandra в Java Virtual Machine).
• Дисковая подсистема: твердотельный накопитель SSD объемом не менее 50 Гб со скоростью чтения/записи не ниже 500 Мб/с.
• Сетевой интерфейс: гигабитный сетевой адаптер (1 Gbps Ethernet).

Программные требования к серверу:

• Операционная система: Ubuntu Server 22.04 LTS или аналогичный Linux-дистрибутив (ядро версии 5.15 и выше).
• Платформа контейнеризации: Docker Engine версии 24.0.0 и выше.
• Инструмент оркестрации: Docker Compose v2.20.0 и выше.

Требования к клиентским устройствам:

• Персональный компьютер: ОС Windows 10/11, macOS 12+ или Linux; установленный браузер Google Chrome 110+, Mozilla Firefox 100+, Apple Safari 15+ с поддержкой HTML5 и WebSockets.
• Мобильное устройство: смартфон под управлением Android 10.0+ или iOS 15.0+; стабильное подключение к сети Интернет или интрасети НовГУ (Wi-Fi/4G).

---

3. Подготовка к работе

3.1. Состав и содержание дистрибутивного носителя

Программное обеспечение Minor поставляется в виде Git-репозитория. В соответствии со структурой проекта, состав дистрибутивного пакета содержит следующие компоненты:

Путь в репозитории	Описание	Тип
/backend/	Корневая директория бэкенд-компонентов системы.	Каталог
/backend/services/	Каталог микросервисов системы (api_gateway, auth_service, chat_service, gateway_service, guild_service, notification_service, presence_service, sfu_service, signal_service, upload_service, user_service).	Каталог
/backend/shared/	Общие библиотеки (pkg) и protobuf-определения API (api).	Каталог
/deploy/	Скрипты и файлы для развертывания инфраструктуры.	Каталог
/deploy/docker-compose.yaml	Конфигурация Docker Compose для запуска всех сервисов и баз данных.	YAML-файл
/docs/	Техническая документация проекта.	Каталог
/frontend/	Исходный код клиентской веб-панели (React/Vite).	Каталог

3.2. Порядок загрузки данных и программ

Развертывание программного продукта на сервере производится в соответствии со следующим пошаговым алгоритмом:

1. Шаг 1. Получение дистрибутива:
   Склонируйте репозиторий с исходным кодом в локальную директорию на сервере:

   git clone http://172.20.7.4:3000/minor-chat/minor.git /opt/minor
   

2. Шаг 2. Конфигурирование системы:
   Перейдите в каталог нужного сервиса бэкенда (например, chat_service) и создайте рабочий файл конфигурации окружения .env на основе шаблона:

   cd /opt/minor/backend/services/chat_service && cp .env.example .env
   

   Отредактируйте параметры подключения к БД, секретный ключ JWT для шифрования токенов и порты.

3. Шаг 3. Подготовка баз данных:
   Перейдите в каталог развертывания deploy, запустите контейнеры баз данных (PostgreSQL и Cassandra) и примените файлы миграций схем данных:

   cd /opt/minor/deploy && docker-compose up -d postgres cassandra
   

   Убедитесь, что порты доступны, и выполните:

   migrate -path ../backend/services/chat_service/migrations -database "postgres://postgres:secret@localhost:5432/minor?sslmode=disable" up
   

4. Шаг 4. Запуск всех компонентов:
   Запустите сборку образов микросервисов и разверните всю распределенную систему Minor:

   cd /opt/minor/deploy && docker-compose up --build -d
   

3.3. Порядок проверки работоспособности

Для верификации корректности развертывания распределенной системы выполните следующие действия:

1. Выполните HTTP-запрос к эндпоинту проверки состояния микросервиса авторизации:

   curl -i http://localhost:8080/api/v1/auth/health
   

   Сервер должен вернуть статус 200 OK и JSON-тело {"status": "healthy"}.

2. Проверьте логи шлюза API Traefik на отсутствие критических ошибок маршрутизации:

   cd /opt/minor/deploy && docker-compose logs | grep -E "(ERROR|FATAL)"
   

3. Убедитесь в активности очередей в брокере сообщений NATS JetStream, выполнив команду в контейнере:

   cd /opt/minor/deploy && docker-compose exec nats nats stream info server_messages
   

4. Откройте веб-браузер на клиентском компьютере, перейдите по настроенному доменному адресу (например, http://minor.novsu.ru) и убедитесь в отображении стартовой страницы авторизации.

---

4. Описание операций

4.1. Регистрация и аутентификация пользователя

При первом обращении к системе пользователь видит экран авторизации.

• Если учетная запись еще не создана, необходимо нажать на ссылку «Регистрация» и ввести адрес корпоративной почты, имя пользователя и надежный пароль.
• Для входа в систему введите e-mail и пароль в соответствующие поля ввода формы (Рисунок 1).
• После успешной аутентификации Auth Service сгенерирует токен, который запишется в защищенные cookie браузера, и клиент будет автоматически перенаправлен на главный рабочий экран.

Рисунок 1 – Авторизация

4.2. Главное меню программы

Главный интерфейс Minor разделен на несколько функциональных зон (Рисунок 2):

• В нижней части мобильного приложения (или в левой части веб-версии) отображаются круглые иконки доступных серверов (гильдий), а также кнопка быстрого перехода к личным сообщениям.
• В центральной области выводится текущий выбранный чат.
• Панель поиска сверху позволяет выполнять полнотекстовый поиск по истории личных сообщений (Рисунок 3).

Рисунок 2 – Главный экран	Рисунок 3 – Поиск в главном меню

4.3. Управление профилем и настройки

Нажав на иконку настроек профиля, пользователь попадает в меню конфигурации (Рисунок 4). В данном разделе доступны:

• Настройка приватности и доступа.
• Управление системными звуковыми уведомлениями.
• Переключение цветового оформления интерфейса (Светлая тема / Темная тема).

Рисунок 4 – Настройки

4.4. Навигация по серверам и создание каналов

При переходе на один из серверов в левой панели отображается список доступных каналов (Рисунок 5):

• Текстовые каналы (помечаются знаком #) используются для обмена сообщениями и учебными файлами.
• Голосовые каналы (помечаются значком динамика) служат для мгновенного подключения к голосовой связи. Достаточно кликнуть на канал для начала аудиообщения.

Рисунок 5 – Экран сервера

4.5. Обмен сообщениями

Для отправки сообщения выберите нужный текстовый канал, введите текст в поле ввода внизу экрана и нажмите клавишу Enter (или кнопку «Отправить»).

• Для отправки файлов воспользуйтесь кнопкой со скрепкой.
• Для записи голосового сообщения удерживайте кнопку с изображением микрофона.
• Интерфейс личной переписки с другим пользователем представлен на Рисунке 6. Окно чата в текстовом канале сервера представлено на Рисунке 7.

Рисунок 6 – Личная переписка	Рисунок 7 – Переписка в канале

4.6. Завершение работы с программой

Для корректного выхода из системы и предотвращения несанкционированного доступа к аккаунту с текущего устройства откройте настройки профиля и нажмите на кнопку «Logout» (Рисунок 4). В результате сессия будет аннулирована, а авторизационные токены удалены из памяти устройства.

---

5. Аварийные ситуации

В процессе эксплуатации распределенной системы Minor возможны сбои программного и аппаратного характера. Ниже представлены сценарии реагирования на нештатные ситуации:

Временная потеря сетевого соединения клиентом:

• Поведение системы: Пользовательский веб-клиент автоматически переходит в режим ожидания. На экране отображается сообщение «Соединение потеряно. Попытка переподключения...».
• Действия пользователя: Проверить физическое подключение к сети Интернет или интрасети НовГУ. При восстановлении связи клиентское приложение восстановит WebSocket-сессию автоматически без потери истории сообщений.

Отказ базы данных истории сообщений (Apache Cassandra):

• Поведение системы: При попытке отправки или получения старых сообщений интерфейс выдает ошибку «Не удалось загрузить сообщения. Пожалуйста, попробуйте позже» (HTTP-статус 500). Работа авторизации и голосовых каналов при этом сохраняется (отказоустойчивость).

• Действия администратора: Подключиться к серверу по SSH, проверить логи контейнера базы данных:

  docker-compose logs cassandra
  

  В случае необходимости выполнить перезапуск службы:

  docker-compose restart cassandra
  

Истечение времени действия сессии (JWT токена):

• Поведение системы: При выполнении любого действия (отправка сообщения, переход в канал) система перенаправляет пользователя на форму входа.
• Действия пользователя: Повторно пройти процедуру авторизации, введя логин и пароль.

Сбой брокера сообщений NATS JetStream:

• Поведение системы: Сообщения сохраняются в БД, но перестают приходить другим участникам в реальном времени до момента ручного обновления страницы.
• Действия администратора: Проверить статус контейнера NATS и очистить зависшие сообщения в очереди при переполнении диска.

---

6. Рекомендации по освоению

Для быстрого и эффективного начала работы с системой Minor рекомендуется придерживаться следующих шагов:

• Изучение интерфейса: Основное расположение элементов управления (серверы, каналы, настройки) аналогично популярным мессенджерам Discord и Slack. Освоение базового функционала занимает у среднего пользователя не более 10–15 минут.
• Групповая координация: Рекомендуется создавать отдельные серверы для каждой учебной дисциплины, а внутри них группировать каналы по типам заданий (например, текстовые каналы #лекции, #лабораторные и голосовой канал Консультации для созвонов с преподавателем).

---

7. Термины и сокращения

Таблица 2 – Термины и сокращения

Термин / Сокращение	Расшифровка	Описание
БД	База Данных	Организованная структура для хранения системной информации.
СУБД	Система Управления Базами Данных	Специализированное ПО для управления реляционными и нереляционными данными.
JWT	JSON Web Token	Стандарт токенов для безопасной передачи claims (утверждений) между сторонами.
NATS JetStream	Брокер сообщений	Распределенная система обмена сообщениями, обеспечивающая доставку событий в реальном времени.
UUIDv7	Universally Unique Identifier	Уникальный 128-битный идентификатор, генерируемый с использованием временной метки (timestamp-first).
API	Application Programming Interface	Программный интерфейс взаимодействия между клиентами и бэкенд-службами.
gRPC	Google Remote Procedure Call	Фреймворк для быстрого межсервисного взаимодействия с использованием Protocol Buffers.
WebSocket	Протокол связи	Протокол двусторонней полнодуплексной связи поверх TCP-соединения для Real-time обмена.
Гильдия / Сервер	Тематическое сообщество	Изолированное коммуникационное пространство внутри Minor, содержащее каналы и участников.

---

Лист регистрации изменений

Номер изменения	Тип изменения	Дата изменения	Описание внесенных изменений	Автор изменения
0.1	Создание документа	20.05.2026	Разработка первичной версии руководства пользователя по ГОСТ 19.502-90.	Ильин Д. А., Распопов С. И.