Модель распределенной обработки информации - Лекция, раздел Философия, КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ИНФОкоммуникаЦИОННЫЕ системы и СЕТИ Распределенная Обработка Данных — Методика Выполнения Прикладных Прогр...
Распределенная обработка данных — методика выполнения прикладных программ группой систем.
Сущность DDP заключается в том, что пользователь получает возможность работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных абонентских системах. При этом возможны несколько видов работ, которые он может выполнять:
· удаленный запрос, например, команда, позволяющая посылать одиночную заявку на выполнение обработки данных;
· удаленная трансакция, осуществляющая направление группы запросов прикладному процессу;
· распределенная трансакция, дающая возможность использования нескольких серверов и прикладных процессов, выполняемых в группе абонентских систем.
Для распределенной обработки осуществляется сегментация прикладных программ — разделение сложной прикладной программы на части, которые могут быть распределены по системам локальной сети.
Сегментация осуществляется с помощью специального инструментального программного обеспечения, которое автоматизирует рассматриваемый процесс. С помощью технологии, предоставляемой объектно-ориентированной архитектурой в результате выполнения указанного процесса прикладная программа делится на самостоятельные части, загружаемые в различные системы. Благодаря этому, создается возможность перемещения программ из одной системы в другую и распределенной обработки данных.
В результате сегментации каждая выделенная часть программы включает управление данными, алгоритм и блок презентации. Благодаря этому, она может быть оптимальным образом выполнена на основе платформ, используемых в сети.
Передача данных для распределенной обработки происходит при помощи удаленного вызова процедур либо электронной почты. Первая технология характеризуется высоким быстродействием, а вторая - низкой стоимостью.
Удаленный вызов процедур работает аналогично местному вызову процедур и обеспечивает организацию обработки данных. Этой цели служит механизм навигации в сети, поиска информации, запуска процесса в нескольких системах, передачи полученных результатов пользователям, пославшим запросы. Выполняемый процесс характеризуется прозрачностью, благодаря которой объекты сети, расположенные между пользователями и программами не видны обоим партнерам.
Выполнение удаленного вызова процедур является дорогостоящей операцией, ибо на все время ее выполнения системы, участвующие в работе, должны по каналам передавать данные друг другу. Альтернативной удаленного вызова является применение интеллектуальных агентов или выполнение распределенной обработки данных с использованием электронной почты. Этот метод не требует больших затрат, но работает значительно медленнее.
Известны также программные средства Системы Управления Распределенной Базой Данных (СУРБД), содержимое которой располагается в нескольких абонентских системах информационной сети.
Задачей СУРБД является обеспечение функционирования распределенной базы данных. СУРБД должна действовать так, чтобы у пользователей возникла иллюзия того, что они работают с Базой Данных (БД), расположенной в одной абонентской системе. Использование СУРБД, по сравнению с группой невзаимосвязанных баз данных, позволяет сокращать затраты на передачу данных в информационной сети. СУРБД так распределяет файлы по сети, что в каждой системе хранятся те данные, которые чаще всего используются именно в этом месте.
В СУРБД осуществляется тиражирование данных. Его сущность заключается в том, что изменение, вносимое в одну часть базы данных, в течение определенного времени отражается и в других частях базы.
При планировании обработки данных могут рассматриваться три модели обработки:
· обработка в одноранговой локальной сети;
· централизованная обработка;
· обработка в модели клиент/сервер.
При любой обработке имеются три основных уровня манипулирования данными:
· хранение данных;
· выполнение приложений, т.е. выборка и обработка данных для нужд прикладной задачи;
· представление данных и результатов обработки конечному пользователю.
При обработке в одноранговой сети все три уровня, как правило, выполняются на одном - персональном - рабочем месте. В современных технологиях применения вычислительной техники персональная обработка информации, когда все данные и средства их обработки сосредоточены в пределах одного рабочего места, и обмен данными между рабочими местами не происходит или выполняется эпизодически (например, средствами электронной почты), постепенно уходит в прошлое. Современные информационные, управленческие, офисные системы в большей или меньшей степени ориентируются на многопользовательскую обработку, при которой данные доступны (возможно, одновременно доступны) 
многим пользователям с разных рабочих мест. Соображения эффективности и надежности требуют централизации процессов хранения и обработки данных.
И централизованная обработка, и модель клиент/сервер в равной мере используют преимущества централизации. Различие между этими двумя моделями состоит в том, что при централизованной обработке представление информации конечному пользователю также выполняется средствами центральной вычислительной системы - на ее терминалах (неинтеллектуальных), подключенных к вычислительной системе через порты/каналы ввода-вывода. В модели же клиент/сервер терминалы, представляющие информацию, являются интеллектуальными - самостоятельными вычислительными системами (обычно персональными компьютерами) и связаны с сервером через сетевые средства.
Вычислительный ресурс (это может быть отдельная ЭВМ в сети или отдельный процесс в многозадачной вычислительной системе), обеспечивающий хранение, администрирование, предоставление доступа к данным, называется сервером. Вычислительные ресурсы (отдельные ЭВМ или процессы), обеспечивающие использование данных и представление их конечному пользователю, называются клиентами. Вся модель, обеспечивающая такое распределение функций, называется моделью клиент/сервер.
При перемещении большей части функций манипулирования данными на высокопроизводительный и высоконадежный сервер могут быть обеспечены следующие преимущества:
· экономия вычислительных ресурсов всей системы в целом;
· экономия ресурсов средств коммуникаций;
· обеспечение работы всех пользователей с одной и той же копией данных;
· предотвращение фатальных конфликтов между клиентами при обращении их к одним и тем же данным;
· обеспечение надежного администрирования базы данных, в т.ч. резервного копирования и разграничения доступа к данным.
Хотя централизованная обработка обеспечивает большую эффективность в сопровождении системы и в скорости обмена, предпочтительной все же представляется модель клиент/сервер, к числу достоинств которой следует отнести прежде всего гибкость - возможность строить клиентские рабочие места на разных платформах и в разных операционных средах и, таким образом, гибко приспосабливать возможности интеллектуального терминала АИРС к стоящим перед данным рабочим местом задачам.
Распределение функций манипулирования данными между клиентом и сервером может быть различным, как показано на рисунке 7.1.
Вариант файлового сервера предполагает, что сервер выполняет только хранение данных. При необходимости вся единица хранения данных (файл) пересылается клиенту, и всю дальнейшую работу с данными (в том числе и выборку) выполняет клиент. Этот вариант требует значительных ресурсов как вычислительных (так как на каждом рабочем месте должна размещаться копия обрабатываемых данных и все средства их обработки), так и коммуникационных (так как по сети передаются файлы целиком). Кроме того, этот вариант либо ограничивает одновременный доступ клиентов блокировкой файлов, либо приводит к неидентичности копий информации у разных клиентов. В предельном случае вариант файлового сервера сводится к персональной обработке данных, пусть и в среде локальной сети.
Рисунок 7.1.
Вариант сервера базы данных предполагает, что на сервер возлагается выполнение одной из самых трудоемких функций логики приложения - выборки из базы данных только тех записей, которые необходимы для решения конкретной задачи. В этом случае экономятся ресурсы вычислительной системы и обеспечивается действительно многопользовательский доступ. Вместе с тем, в зависимости от сложности оставшейся части логики приложения, объем клиентской части ресурсов может все еще оставаться достаточно большим.
Вариант сервера базы данных особенно эффективен в системах со специализированными рабочими местами, так как позволяет подобрать аппаратные и операционные среды рабочих мест в наиболее точном соответствии с решаемыми задачами.
Вариант сервера приложений предполагает, что вся или почти вся логика
приложений выполняется на сервере, а в клиентскую часть передаются лишь
результаты обработки. Клиентская часть, таким образом, ответственна только за представление результатов конечному пользователю. Такой вариант предъявляет повышенные требования к ресурсам сервера, но объемы ресурсов клиентов могут быть минимальны. Такой вариант позволяет также легко организовать гетерогенную систему, в которой разные клиенты будут работать в разных
операционных средах, так как объем программного обеспечения, который нужно переписать, чтобы адаптировать клиента к новой среде, относительно невелик – это только часть, зависимая от средств визуализации на данном рабочем месте. В предельном случае модель сервера приложений, однако, сводится к централизованной обработке.
Все темы данного раздела:
Возникновение понятия открытости
Развитие систем и средств вычислительной техники, расширенное их внедрение во все сферы науки, техники, сферы обслуживания и быта привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устро
Понятие открытой системы
В настоящее время существует множество определений понятия "открытая система". Так, Ассоциация французских пользователей UNIX и открытых систем (AFUU) дает следующее определение: "От
Принципы построения
Основные требования, предъявляемые к информационной инфраструктуре, состоят в обеспечении необходимой функциональности, быстродействия, пропускной способности и безопасности. При этом исходим из то
Тема 2.
МОДЕЛИ И СТРУКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
2.1 Топология
Способ соединения компьютеров в сети называется топологией. При выборе конкретного т
Кольцевая топология
В этом случае все рабочие станции и сервер соединены друг с другом по кольцу, по которому посылаются данные и адрес получателя. Рабочие станции получают соответствующие данные, анализируя адрес пос
Шинная топология
Такая сеть похожа на центральную линию, к которой подключены сервер и отдельные рабочие станции. Шинная топология получила широкое распространение, что, прежде всего, можно объяснить небольшими пот
Смешанные топологии
Сегодня все чаще встречаются смешанные топологии, например, можно соединить с помощью кабеля кластеры машин, находящиеся на удаленном расстоянии друг от друга.
+----------------+ кабель +-
Коаксиальные передающие среды
Коаксиальный кабель является наиболее распространенной средой, используемой для передачи радиочастотных сигналов. Конструкционно он состоит из одножильного или многожильного проводника, окруженного
Передающие среды на основе витой пары проводников
В идеальном случае линия передачи представляет собой, как минимум, два проводника, разделенных диэлектрическим материалом и имеющих равномерный зазор на всем своем протяжении. К двум проводникам пр
Кабельные системы для скоростной передачи данных
С ростом спроса на более быстрые и сложные сети растет и рынок кабельной продукции. Кабели с высокочастотными характеристиками представляют приблизительно 20% рынка и их доля будет расти с повышени
Однородность импеданса
Полезно напомнить еще раз, что грядущие приложения будут, вероятнее всего, работать в дуплексном режиме. Явление неоднородности импеданса в линии передачи аналогично сопротивлению потоку воды на от
Преимущества волокна
Волоконно-оптические коммуникации имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными системами, использующими передающие среды на металлической основе.
В волоконно-оптических системах перед
Основные элементы оптического волокна
Ядро. Ядро – светопередающая часть волокна, изготавливаемая либо из стекла, либо из пластика. Чем больше диаметр ядра, тем большее количество света может быть передано по волокну.
Метод доступа и кадры для сетей Token Ring
Адаптеры Token Ring поддерживают метод доступа Token Ring (маркерное кольцо) и обеспечивают скорости передачи 4 Мбит/с или 16 Мбит/с. Ниже перечислены основные положения этого метода:
· ст
Метод доступа и кадры для сетей ARCNet
При подключении устройств в ARCNet применяют топологию шина или звезда. Адаптеры ARCNet поддерживают метод доступа Token Bus (маркерная шина) и обеспечивают производительность 2,5 Мбит/с. Этот мето
Протокол UDP (User Datagram Protocol)
Протокол UDP является одним из основных транспортных протоколов. Он работает непосредственно с IP-пакетами и осуществляет их мультиплексирование между различными программами и процессами. Основным
Протокол IP
Межсетевой протокол IP является базовым протоколом межсетевого взаимодействия при помощи которого осуществляется обмен информацией в глобальной сети. В обычной локальной сети протокол IP по возможн
Протокол TCP (Transmission Control Protocol)
Данный протокол тоже является транспортным протоколом и предназначен для доставки пакетов, называемых сегментами. Он применяется в случаях необходимости гарантированной доставки пакета. Здесь, по с
Протокол RIP (Routing Information Protocol)
Данный протокол предназначен исключительно для управления таблицей маршрутов. Его спецификация определяет то, как и когда будет обновляться таблица маршрутов. Необходимая для этого информация рассы
Протокол RARP (Reverse Adress Resolution Protocol)
При стандартной конфигурации серверов и локальных машин, обычно, IP-адреса компьютеров хранятся на локальных носителях и считываются в память во время загрузки систем. В случае, когда необходимо ин
Протокол BOOTP (BOOT strap Protocol)
Мы уже отмечали ранее, что не все сетевые компоненты (компьютеры, маршрутеризаторы, хабы и т.п.) имеют собственные локальные накопители информации, однако, каким-то образом, в них должна быть загру
Протокол ICMP (Internet Control Massage Protocol)
Хотя базовым протоколом межсетевого взаимодействия в Internet является IP, он не контролирует ошибочные состояния сетевой среды. Данную задачу решает специально разработанный протокол контроля сети
Протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol)
Данный протокол является одним из старейших Internet-протоколов, используемых для подключения удаленных машин по выделенным или коммутируемым телефонным линиям через COM-порт [и модем]. Основным на
Протокол PPP (Point To Point connection)
Протокол PPP также является протоколом для соединения через последовательные порты. Как и SLIP, он "нарезает" пакеты на более мелкие куски и производит последовательную их отправку и прие
Протокол и сервис DNS (Domain Name Server)
Когда-то, достаточно давно, в Internet было сравнительно немного машин, но даже это небольшое количество трудно идентифицировалось и именовалось пользователями при помощи числовых IP-адресов. Поэто
Сервисы прикладного назначения
Протоколы и сервисы электронной почты (POP, UUCP, SMTP) Если DNS и DHCP были сервисами системного назначения и используются для систем маршрутизации и доставки пакетов (т.е. обычный пользовател
Протокол и сервис удаленного доступа Telnet
Аналогично FTP, Telnet, тоже, когда-то была всего лишь командой OC UNIX, однако, в виду ее популярности и удобства, она распространилась в виде отдельного приложения на все существующие сетевые ОС
Протокол HTTP и сервис WWW
Из всех пользовательских сервисов Internet WWW-технология (World Wide Web) или "Всемирная Паутина" распределенных информационных систем является наиболее развивающейся и прогрессирующей.
Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем
БЭМВОС – это концептуальная основа, определяющая характеристики и средства открытых систем. Она обеспечивает работу в одной сети систем, выпускаемых различными производителями. Разработана I
Передача данных между уровнями МВОС
Пусть, например, приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловому сервису. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение станд
Соединения.
Соединение – это ассоциация функциональных блоков, устанавливаемая для передачи данных. В соответствии с семью уровнями области взаимодействия открытых систем, существует 7 видов соединений,
Абонентская система
Это система, которая является поставщиком или потребителем информации.
АС реализуется в виде одного или нескольких устройств:
Ретрансляционная система
Это система, предназначенная для передачи данных или преобразования протоколов. Необходимость объединения нескольких сетей с разными протоколами, поставило задачу создания таких ретрансляционных си
Узел коммутации каналов
Узел коммутации каналов – это ретрансляционная система, устанавливающая по вызову соединение последовательностей каналов между партнерами в течении сеанса. Основная его часть выполняет функции физи
Объединение сетей
Таким образом, ретрансляционные системы реализуют межсетевые, канальные и физические процессы. Задачей является выполнение функций, в том числе преобразований, необходимых для соединения частей сет
Административные системы
Административные системы – это системы, обеспечивающие управление сетью либо её частью. На неё возлагаются следующие функции:
· сбора информации и учёта работы компонентов сети (вре
Тема 5.
МОНОКАНАЛЬНЫЕ ПОДСЕТИ И МОНОКАНАЛ. КОММУНИКАЦИОННЫЕ ПОДСЕТИ. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ПОДСЕТИ. ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПОДСЕТИ. УЗЛОВЫЕ ПОДСЕТИ.
Моноканал – это канал, одновременно (с точностью
Моноканальная сеть
Моноканальная сеть – это локальная сеть, ядром которой является моноканал.
Моноканал в соответствии с базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем выполняет в сети роль физичес
Тема 6.
МЕТОДЫ МАРШРУТИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ
6.1 Маршрутизаторы
Довольно часто в компьютерной литературе дается следующее обобщенное определение м
СЕТЕВЫЕ СЛУЖБЫ. МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ. БЕЗОПАСНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ. БАЗОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ. ПОЛНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ.
Сетевая служба — вид сервиса, предоставляемого сетью.
Сервис — процесс обслуживания объектов. Сервис предоставляется пользователям, программам, системам, уровням, функциональ
Сетевая служба EDI
Сетевая служба EDI — сетевая служба обмена электронными данными.
Технология EDI, именуемая также Сервисом электронных писем ELS, представляет собой стандартный и не зависимый от пла
Сетевая служба FTAM
Сетевая служба FTAM - сетевая служба, обеспечивающая управление файлами и доступ к ним.
FTAM расположена на прикладном уровне, определена Международной Организацией Стандартов (МОС)
Сетевая служба JTM
Сетевая служба JTM — сетевая служба передачи заданий и управления их выполнением.
JTM работает в соответствии со стандартами ISO и оперирует с так называемыми виртуальными заданиями
Сетевая служба NMS
Сетевая служба NMS — сетевая служба, выполняющая процессы управления сетью.
NMS разработана Международной Организацией Стандартов (МОС) и располагается на прикладном уровне. Обеспеч
Сетевая служба ODA
Сетевая служба ODA — сетевая служба, обеспечивающая обработку и передачу документов.
ODA располагается на прикладном уровне и определяет обмен документами (письмами, служебными запи
Технологии распределенных вычислений.
Программное обеспечение (ПО) организации распределенных вычислений называют программным обеспечением промежуточного слоя (Middleware). Новое направление организации распределенных вычислений в сетя
Распределенная среда обработки данных
(Distributed Computing Environment (DCE*)) — технология распределенной обработки данных, предложенная фондом открытого программного обеспечения.
Она не противопоставляется другим те
Безопасность информации
Безопасность данных (data security) — концепция защиты программ и данных от случайного либо умышленного изменения, уничтожения, разглашения, а также несанкционированного использования.
Базовые функциональные профили
Функциональный профиль - иерархия взаимосвязанных протоколов, предназначенная для определенного круга задач обработки и передачи данных.
В документах ISO и ITU определен широкий наб
Коллапсный функциональный профиль
Коллапсный функциональный профиль — псевдо-полный функциональный профиль, в котором отсутствует один либо несколько уровней.
Коллапсным называют профиль, в котором функции отсутству
Открытая сетевая архитектура
Открытая сетевая архитектура — полный функциональный профиль, разработанный фирмой British Telecom.&
British Telecom на всех семи уровнях использует в ONA (Open Network Architec
Тема 8.
Методы коммутации информации. Протоколы реализации
8.1 Коммутация. Коммутация каналов
Когда, сняв телефонную трубку, абонент или компьютер набира
Применяемое оборудование
Маршрутизаторы
Маршрутизатор (router) можно упрощенно рассматривать как некое устройство, обеспечивающее:
· физическое подключение к себе каналов определен
Время реакции
Обычно в качестве временной характеристики производительности сети используется такой показатель как время реакции. Термин «время реакции» может использоваться в очень широком смысле, поэтом
Критерии, отличающиеся единицей измерения передаваемой информации
В качестве единицы измерения передаваемой информации обычно используются пакеты (или кадры, далее эти термины будут использоваться как синонимы) или биты. Соответственно, пропускная способность изм
Критерии, отличающиеся учетом служебной информации
В любом протоколе имеется заголовок, переносящий служебную информацию, и поле данных, в котором переносится информация, считающаяся для данного протокола пользовательской. Например, в кадре протоко
Критерии, отличающиеся количеством и расположением точек измерения
Пропускную способность можно измерять между любыми двумя узлами или точками сети, например, между клиентским компьютером 1 и сервером 3 из примера, приведенного на рисунке 1.2. При этом получаемые
Факторы, определяющие эффективность сетей
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. На каждом компьютере должна быть установлена сетевая плата.
При выборе ти
Еthernet- кабель
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандарт
Показатели трех типовых сред для передачи.
Показатели
Среда передачи данных
Двух жильный кабель - витая пара
Коаксиальный кабель
Ошибки в кадрах, связанные с коллизиями
Ниже приведены типичные ошибки, вызванные коллизиями, для кадров протокола Ethernet:
- Локальная коллизия (LocalCollision). Является результатом одновременной передачи двух или более узлов
Диагностика коллизий
Средняя интенсивность коллизий в нормально работающей сети должна быть меньше 5%. Большие всплески (более 20%) могут быть индикатором кабельных проблем. Если интенсивность коллизий больше 10%, то у
Ошибки кадров Ethernet, связанные с длиной и неправильной контрольной суммой
- Укороченные кадры (Shortframes). Это кадры, имеющие длину, меньше допустимой, то есть меньше 64 байт. Иногда этот тип кадров дифференцируют на два класса - просто короткие кадры (short), у которы
Ошибки кадров Ethernet в стандарте RMON
Стандарт RMON определяет следующие типы ошибок кадров Ethernet:
etherStatsCRCAlignErrors -общее число полученных пакетов, которые имели длину (исключая преамбулу) между 64
Типичные ошибки при работе протоколов
Кроме явных ошибок в работе сети, проявляющихся в появлении кадров с некорректными значениями полей, существуют ошибочные ситуации, являющиеся следствием несогласованной установки параметров проток
Несоответствие форматов кадров Ethernet
Ethernet - одна из самых старых технологий локальных сетей, имеющая длительную историю развития, в которую внесли свой вклад различные компании и организации. В результате этого существует нескольк
Потери пакетов
Регулярные потери пакетов или кадров могут иметь очень тяжелые последствия для локальных сетей, так как протоколы нижнего уровня (канальные протоколы) рассчитаны на качественные кабельные каналы св
Несуществующий адрес и дублирование адресов
Отправка пакета по несуществующему адресу естественно не может привести к нормальному взаимодействию узлов в сети. Несуществующие адреса могут появиться в сети только в том случае, когда они хранят
Превышение значений тайм-аута и несогласованные значения тайм-аутов
Тайм-ауты - очень важные параметры многих протоколов, так как их непредвиденное превышение обычно приводит к серьезным последствиям. Например, превышение тайм-аута может привести к разрыву логическ
Сетевые операционные системы
Системные программные средства, управляющие процессами в компьютерных сетях, объединенные общей архитектурой, определенными коммуникационными протоколами и механизмами взаимодействия вычислительных
Требования к сетевым операционным системам.
Различают следующие системные требования:
единая системная архитектура. обеспечение требуемого высокого уровня прозрачности. высокоуровневая и высоконадежная файлов
Сети с централизованным управлением
В таких сетях сетевая операционная система, называемая также ОС сервера, обеспечивает выполнение базовых функций, таких, как поддержка файловой системы, планирование задач, управление памятью. Сете
Сети с децентрализованным управлением или одноранговые сети
В сети с децентрализованным управлением объединяются компьютеры, каждый из которых может быть и сервером, и клиентом. В такой сети любой компьютер работает под управлением обычной дисковой ОС, а дл
Прикладные программы сети
Важным требованием к большинству современных пакетов прикладных программ (ППП) является их способность работать в условиях локальных сетей, то есть выполнять функции прикладных программ сети (ППС).
Специализированные программные средства
В эпоху internet требуется огромное количество специализированных программных средств, выполняющих конкретные задачи. В качестве примеров можно привести:
· браузеры (Internet Explorer, Op
Терминальное оборудование
Терминальное оборудование ¾ основная часть абонентской системы, выполняющая прикладные процессы и, возможно, часть функций области взаимодействия.
Главной задачей терминально
Новости и инфо для студентов