Файл: Определение и задачи распределённой системы.pdf

В скором времени, в середине восьмидесятых, под воздействием двух технологических новинок ситуация коренным образом изменилась. Первой из представленных новинок была разработка мощных микропроцессоров. Вторая представляла собой изобретение высокоскоростных компьютерных сетей. Локальные сети (Local - AreaNetworks, LAN), которые имели возможностьсоединить сотни компьютеров, находящихся в одном здании, таким способом, что машины в состоянии были обмениваться небольшими порциями информационных сведений всего за несколько микросекунд. Большие массивы информации передаются с машины на машину со скоростью от 10 до 1000 Мбит/с. Глобальные сети (Wide - AreaNetworks , WAN) позволяли миллионам компьютеров во всём мире обмениваться данными со скоростями, варьирующимися от 64 кбит/с (килобит в секунду) до гигабит в секунду.[1]

Изначально развитие вычислительной техники и её использование делилось на два ключевых направления.

К первому относилось: использование вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Это направление поспособствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Второму направлению была отведена другая роль: использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно объёмны и велики, а сама информация имеет достаточно узкую и сложную структуру. Одними из естественных требований к таким системам являются средняя быстрота выполнения операций и сохранность полученной информации.

Но поскольку информационные системы требуют сложных структурных данных, эти индивидуальные дополнительные средства управления данными являлись существенной частью информационных систем и практически повторялись от одной системы к другой. Стремление выделить и обобщить общую часть информационных систем, ответственную за управление сложно структурированными данными, и явилось, судя по всему, первой побудительной причиной для создания различных систем управления.

 Очень скоро стало понятно, что невозможно обойтись общей библиотекой программ, реализующей более сложные методы хранения данных на стандартной базовой файловой системе. Например, было неэффективно хранить информационные данные в нескольких файлах.

Фактически, если информационная система поддерживает согласованное хранение информации в нескольких файлах, можно говорить о том, что она поддерживает базу данных. Если же некоторая вспомогательная система управления данными позволяет работать с несколькими файлами, обеспечивая их согласованность, можно назвать ее системой управления базами данных. Уже только требование поддержания согласованности данных в нескольких файлах не позволяет обойтись одной лишь библиотекой функций: такая система должна иметь некоторые собственные данные (метаданные) и даже знания, определяющие целостность данных [4].

В одной из своих статей в 2001 году Дж. Бэкус отметил, что компьютерная революция испытала три волны.

Первая волна началась с коммерциализацией кремниевых чипов и продолжалась 10-15 лет.

Вторая волна связана с развитием технологий программного обеспечения и началась приблизительно в середине 80-х годов XX века.

Третья волна началась в конце 90-х годов XX века и связана с развитием сетей и использованием их для коммуникаций компьютеров. Эта волна послужила источником последующего бума информационных технологий.

Рост технологических возможностей привел к тому, что компьютерные устройства стали значительно меньше в размерах и быстрее в работе. [2]

В нашем современном мире существует огромное количество уже готовых к использованию информационно-вычислительных ресурсов. Однако они в свою очередь создавались в разное время и для их разработки использовались разные методы и подходы, но почти всегда при разработке новой информационной системы можно найти подходящие посвоим функциям уже существующие и хорошо выполняющие свою работу готовые компоненты.

В результате развития информационных технологий сегодня не просто возможно, но и достаточно легко можно собрать компьютерную систему, состоящую из множества компьютеров, соединенных высокоскоростной сетью. Она обычно называется компьютерной сетью, или распределённой системой (distributedsystem), в отличие от предшествовавших ей централизованных (centralizedsystems), или одно процессорных (single - processorsystems), систем, состоявших из одного компьютера, его периферии и, возможно, нескольких удаленных терминалов.

Вывод. Согласно рассмотренным определениям, можно привести следующие свойства присущие распределённой системе:

- автономность (но соединённые средой передачи);

- взаимодействие машин посредством передачи;

- много положительных примеров использования данной системы;

- система существует, но её нужно уметь развивать и поддерживать.

2. Задачи распределённой системы

Имея возможность построения распределённых систем, ещё не означает полезность этого. Ныне существующая современная технология имеет возможность подключить к персональному компьютеру до четырёх дисководов. В данной главе обсудим четыре основных и важных задач, решение которых позволяет сделать построение распределённых систем осмысленным решением. Распределённые системы могут с лёгкостью соединять пользователей с любыми ресурсами и успешно скрывать тот факт, что ресурсы разбросаны по сети и могут быть открытыми и масштабируемыми.

В итоге решается одна из основных задач системы соединение пользователей с ресурсами. Что коренным образом облегчает пользователям доступ к удаленным ресурсам и обеспечивает их совместное использование, при этом регулируя этот процесс.В свою очередь ресурсы могут быть виртуальными, однако традиционно они включают в себя принтеры, компьютеры, устройства хранения данных, файлы и имеющиеся данные. Web-страницы и сети также входят в этот перечисленный список. В быту существует множество причин для совместного использования ресурсов. Одна из очевидных — это экономичность. К примеру, гораздо дешевле разрешить совместную работу с принтером нескольких пользователей, чем покупать и обслуживать отдельный принтер для каждого из имеющегося пользователя. Аналогично имеет смысл в совместном использовании дорогих ресурсов, такие как суперкомпьютеры или высокопроизводительные хранилища информационных данных.

В данной работе соединения пользователей и ресурсов также облегчает кооперацию и обмен информацией, что лучше всего иллюстрируется успехом Интернета с его простыми протоколами для обмена файлами, почтой, документами, аудио- и видео-информацией. Имея связь через Интернет в настоящее время приводит к появлению многочисленных виртуальных организаций, в которых географически удаленные друг от друга группы сотрудников работают вместе при помощи систем групповой работы (groupware)— куда входят программы для совместного редактирования документов, проведения телеконференций и т. п. Подобным же образом подключение к Интернету вызвало в жизни электронную коммерцию, позволяющую нам покупать и продавать любые видытоваров, обходясь без посещения магазина в реальности.

Однако по мере роста числа подключений и степени совместного использования ресурсов все более и более важными становятся вопросы реализации безопасности. В современной практике системы имеют недочёты, которые характеризуют слабую защиту от подслушивания или вторжения по линиям информационной связи. Пароли и другая особо важная информация частенько пересылаются по сетям в открытомдоступе (то есть незашифрованными) или хранятся на серверах, надежность которых вызывает сомнения и не подтверждена ничем, кроме нашей убеждённости веры. Здесь имеется еще достаточно много возможностей для улучшения работы системы. К примеру, в настоящее время для заказа товаров необходимо просто сообщить номер личной кредитной карты. В редких случаях требуется подтверждение того, что покупатель действительно является владельцем данной карты. В будущем заказ товара таким аналогичным образом будет возможен только в том случае, если вы сможете физически, то есть непосредственно подтвердить факт обладания этой платёжной карты при помощи считывателя карт.

Иная проблема безопасности состоит в том, что прослеживание коммуникаций позволяет построить профиль предпочтений конкретного в данном случае пользователя. Подобное отслеживание в системе серьезно нарушает права личности, особенно если производится без уведомления самого пользователя. Связанная с этим проблема состоит в том, что непосредственно рост подключений ведет к росту нежелательного общения, такого как получаемые по электронной почте бессмысленные письма, так называемый спам. Единственное, что мы можем предпринять в этом случае, это защитить себя, используя специальные информационные фильтры, которые выполняют некую роль сортировщика входящих сообщений на основании их содержимого.

2.1. Прозрачность

Одной из важных задач распределённых систем является прозрачность. Распределённые системы, которые представляются пользователям и приложениям в виде единой компьютерной системы, называются прозрачными (transparent).

Под прозрачностью (transparency) понимают «незаметность» для пользователя внутренней рабо­ты самой системы. Это достигается путем сокрытия от пользователя аспектов организации и реализации распределённой обработки информации. Пользователи распределённой системы долж­ны обладать доступом к ресурсам, не задаваясь вопросами о взаимодействии между процессами, о физическом месте размещения ресурсов и о том, какой именно процесс обслуживает тот или иной запрос пользователя.

В «Эталонной модели распределённой обработки информации в открытой систе­ме» Международной организации по стандартизации ISO (InternationalStandardizationOrganization) определены следующие восемь ключевых «типов прозрачности», обеспечиваемых в работе распределён­ной системы, а именно:

1. Прозрачность доступа (accesstransparency) имеет возможность скрывать от пользователя детали реализации сетевых протоколов, обеспечивающих связь между удалёнными компьютерами. Кроме того, она также предоставляет универсальные средства доступа к данным, хранимым в различных форматах по всей системе;

2. Прозрачность местоположения (locationtransparency) берёт своё основание на про­зрачности доступа и предназначена для сокрытия физического местополо­жения ресурсов в распределённой системе от клиента, желающего вос­пользоваться этими ресурсами. Распределённая система, в которой уже реализована прозрач­ность местоположения, предоставляет доступ к удалённым файлам так, как если бы они являлись локальными;

3. Прозрачность сбоев (failuretransparency) представляет собой некий метод обеспечения отказоустойчивости в распределённых системах. В случае выхода из строя любого ресурса, либо компьютера рабочей сети, пользователи сети имеют возможность заметить лишь некое снижение выполнения действий. Прозрачность сбоев обычно реализуется путем репликации (replication) ресурсов, либо создания кон­трольных точек восстановления. При применении репликации система обеспечивает работу дублирования ресурсов, выполняющих одни и те же функциональные задачи. Даже если представить, что из строя выйдут все копии, кроме одной, распределённая система всё же продолжит свою функциональную жизнедеятельность. Система, в которой обозначены и использу­ются контрольные точки, имеют свойства периодически выполнять сохранение информа­ции о состоянии имеющихся объектов (к примеру, процессов), по которым они могут быть восстановлены, если сбой в распределённой системе приведёт к повреждению или к утрате этих объектов;

4. Прозрачность репликации (replicationtransparency) позволяет скрыть от пользователя фактические существования нескольких копий, того или иного ресурса, доступного в системе. В такой системе доступ к группе реплицированных ресурсов будет осуществляться по пути аналогичен тому, как если бы доступным являлся лишь один-единственный ресурс;

5. Прозрачность постоянства (persis­tencetransparency) скрывает от пользователя информацию о пути и месте хране­ния ресурса (будь то ОЗУ или обычный дисковый накопитель);