Файл: Распределенная технология обработки информации (понятия и виды распределенных технологий обработки информации).pdf

Введение

На протяжении десятков лет происходит развитие информационных систем и технологий. В наши дни невозможно найти сферы деятельности, где не используются компьютеры. Компьютеризация общества и внедрение

современных информационных технологий заставляет нас постоянно

расширять познания в этой области. Автоматизация бизнес процессов

предлагает удобные инструменты для обработки информации, также

механизмы управления процессами деятельности предприятия.

Информационные технологии позволяют уменьшить ошибки при работе

оборудования и повысить производительность труда.

Актуальность нашего исследования – определяется проблемами узких мест, возникающими в работе распределенных систем и их технологий. Основной проблемой являются сети, которые требуют оптимизации процессов. Медлительность происходящих в них событий заставляет проанализировать возможность решения этой проблемы. Поломки сетевого оборудования распределенных систем приводят к проблеме неизбежности потери информации. Анализ проблем в распределенных системах, ставит перед нами цели, которые позволят на основе технологий определиться с

решением данных вопросов.

Цель курсовой работы заключается в глубоком изучении информационных источников, в оптимизации использования ресурсов и упрощения работы пользователя в распределенных системах. Для достижения обозначенной цели служат следующие задачи.

Задачи исследования: проанализировать учебные пособия, научную

литературу по проблемам исследования, отразить основные понятия и виды

распределенной обработки информации, показать на основе особенностей архитектуры и ее методов пути достижения поставленной цели.

Объект исследования – распределенных системы.

Предмет исследования: основные понятия и особенности архитектуры распределенной обработки информации.

Для решения поставленных задач использованы методы исследования: анализ, сравнение и обобщение теоретических данных, представленных в информационных источниках.

1. Понятия и виды распределенных технологий обработки информации

1.1. Основные понятия распределенной обработки информации

Распределенная обработка информации - это комплекс операций с информацией, проводимый на независимых, но связанных между собой вычислительных машинах, предназначенных для выполнения общих задач. [2, C. 239], [17, C.2] Распределенная обработка информации разделяются по способу обработки данных: централизованную, децентрализованную, распределенную, интегрированную. Она предполагает, что пользователь и его прикладные программы могут работать со средствами, расположенными в рассредоточенных узлах сетевой системы. [1, C 17] Системы с программами распределенной среды, включают компьютеры, называемые серверами и клиентами. Каждый сервер имеет свою группу клиентов. Программное обеспечение сетевой среды обслуживается и поддерживается сетевыми операционными системами. В роли сервера выступает главный, более мощный компьютер. Распределенная среда требует организации распределенной базы данных на основе, как распределенной системы управления базой данных. Распределенная обработка данных позволила повысить эффективность информационной потребности информационного работника. Преимущества распределенной обработки данных: большое число взаимодействующих между собой пользователей, выполняющих функции сбора, регистрации, хранения, передачи и выдачи информации, снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных электронных вычислительных машин, обеспечение доступа информационного работника к вычислительным ресурсам сети, обеспечение симметричного обмена данными между удаленными пользователями. Различные направления развития информационных распределенных систем и их практические приложения создают новое качество обмена данными. Они позволяют принимать решения в реальном масштабе времени, существенно повышают качество процессов физического продвижения и уменьшают расходы. Информационные системы повышают производительность труда, снижают количество ошибок. Для обработки данных, размещенных на удаленных компьютерах, разработаны сетевые системы управления базами данных, а сама база данных называется распределенной. Если при распределенной обработке производится работа с базой, то подразумевается, что представление данных, содержательная обработка данных базы выполняются на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии на файл сервере. Распределенная база данных может размещаться на нескольких серверах и для доступа к удаленным данным надо использовать сетевую систему управления базами данных. [9, C.2] Когда сетевая система управления базами данных не используется, то реализуется распределенная обработка данных. При распределенной обработке клиент может послать запрос к собственной локальной базе или удаленной. Удаленный запрос - это единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в удаленную транзакцию. Отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. Запрос транзакции обрабатывается одним сервером. Если запрос транзакции обрабатывается несколькими серверами, он называется распределенным. Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распределенной базы данных. Существуют разные технологии распределенной обработки данных.

Централизованный способ поддерживает сосредоточение данных в информационно-вычислительном центре, выполняющем все основные действия технологического процесса обработки информации. Основное достоинство централизованного способа - сравнительная дешевизна обработки больших объемов информации за счет повышения загрузки вычислительных средств. При использовании этой технологии база данных, система управления базами данных и прикладная программа располагаются на одном компьютере. Для такого способа организации не требуется поддержки сети и все сводится к автономной работе. Работа построена следующим образом: база данных в виде набора файлов находится на жестком диске компьютера, на том же компьютере установлены система управления базами данных и приложение для работы с базой данных. Пользователь запускает приложение. Используя предоставляемый приложением пользовательский интерфейс, он инициирует обращение к базе данных на выборку и обновление информации. Все обращения к базе данных идут через систему управления базами данных, которая инкапсулирует внутри себя все сведения о физической структуре базы данных. Система управления инициирует обращения к данным, обеспечивая выполнение запросов пользователя. Результат системы управления базы данных возвращает в приложение. Приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов. Многопользовательская технология работы обеспечивалась либо режимом мультипрограммирования, или режимом разделения времени. Основным недостатком этой модели является резкое снижение производительности при увеличении числа пользователей.

Децентрализованный способ характеризуется рассредоточением информационно-вычислительных ресурсов и распределением технологического процесса обработки информации по местам возникновения и потребления информации. Достоинством децентрализованного способа является повышение оперативности обработки информации и решения поставленных задач за счет автоматизации деятельности на конкретных рабочих местах, применения надежных средств передачи информации, организации сбора первичных документов и ввода исходных данных в местах их возникновения. Децентрализованную обработку информации можно разделить на три вида: персональный компьютер, не объединен в локальную сеть, персональный компьютер объединен в сеть с небольшим количеством информации, персональный компьютер объединен в локальную сеть со специальными серверами. Децентрализация - это система без координации коллективных узлов. При масштабируемости - система будет одинаково эффективно функционировать при тысячах или миллионах узлов. При отказоустойчивости - система будет одинаково надежна с узлами, постоянно включающимися, выключающимися и выдающими ошибки. При мобильности доступа - система должна быть доступна с тем же качеством из любой географической точки мира. При расширяемости - новые вычислительные узлы с легкостью добавляются в систему. При безопасности - авторизация доступа, контроль доступа, контроль целостности, защита от несанкционированных вторжений извне, изоляция - данные пользователя должны быть изолированы от всех других данных. [3, c16] Большие объемы данных, циркулирующие в глобальных телекоммуникациях, требуют высокоскоростных и надежных каналов передачи, но и разработки эффективных систем хранения. Простое увеличение физической емкости хранилищ не решает проблему больших данных: бизнес, наука при аналитико-информационном анализе требуют всеобъемлющего комплексного подхода к организации и ведению имеющихся разнородных данных и фактов. [4, c.3] Центральный сервер является хранилищем файлов, не участвуя в обработке самих данных. Работа построена так: база данных в виде набора файлов находится на жестком диске специально выделенного компьютера. Существует локальная сеть, состоящая из клиентских компьютеров, на каждом из которых установлены система управления базой данных и приложение для работы с базой данных. На любом из клиентских компьютеров пользователи могут запустить приложение. Пользовательский интерфейс пользуясь приложением. инициирует обращение к базе данных на выборку и обновление информации. Все обращения к базе данных идут через систему управления базой данных. Система управления базой данных направляет обращения к данным, на файловый сервер, в результате часть файлов базы данных копируется на клиентский компьютер и обрабатывается. Данные могут отправляться назад на файловый сервер с целью обновления базы данных.

Распределенный - этот способ основывается на распределении информации между электронными вычислительными машинами. Персональные компьютеры на местах возникновения и использования информации, соединенные каналами связи, распределяют по отдельным видам деятельности. Распределенная обработка данных отличается от других способов: количеством пользователей, выполняющих хранения, передачу, сбор, регистрацию и выдачу информации. Модули данного способа классифицируются на сетевые, реляционные и иерархические отражаясь на архитектуре систем управления базами данных. Архитектура отражает взаимодействие информационных процессов между клиентом и сервисом. Распределенная база данных может находится на нескольких серверах и использовать ее можно через систему управления базами данных для соединения с персональным компьютером и другим видам доступа. Поэтому распределенный способ основывается на ряде специализированных процессоров, где электронная вычислительная машина определенные задачи или задачи своего уровня. [11, C.14]

Интегрированный способ – это информационная модель управляемого объекта. При этом способе происходит разделение технологически и по времени процедуры обработки от процедур подготовки, сбора и ввода данных. В распределенных системах используются три интегрированные технологии: клиент –сервер, совместное использование ресурсов в глобальных сетях, общение пользователей по электронной почте. Клиент-сервер и его модели являются технологиями взаимодействия компьютеров в сети. Каждый из компьютеров имеет своё назначение и выполняет свою определённую роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами, другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом называют сервером этого ресурса, а компьютер, пользующийся им – клиентом. [5, С. 221] Задача данной технологии заключается в расположении сервера на мощных машинах, а приложение клиентов на машинах меньшей мощности. В технологии клиент –сервер программы клиента хранятся отдельно от системы управления базами данных. Универсальная система доступа к информационным ресурсам - это способ интеграции распределенных источников информационных систем и баз данных в целях разработки технологии, поддерживающей создание и функционирование широкомасштабных информационных инфраструктур на основе виртуальной интеграции. [27, С.28-29], [6, C.252]. Основные понятия распределенных систем заключены в том, что от пользователя скрыта разница между компьютером и способом связи. При работе распределенной системы следующей особенностью является способ, где пользователь и приложение взаимодействуют, независимо, когда и где, происходят действия. Она должна обладать способностью к быстрому расширению или масштабированию. Это говорит о присутствии независимых компьютеров, но не говорит, как компьютеры объединяются в единую систему. Единая система - это организация распределенных систем, которая имеет дополнительный уровень программного обеспечения, его называют системой промежуточного уровня. Распределенная система может иметь единую файловую систему, где все файлы доступны со всех машин. Пользователь вводит команду, а система сама находит место для выполнения запрашиваемой команды. Распределенная система предоставляет пользователям доступ к удаленным ресурсам и обеспечивает совместное использование. Работа пользователя с ресурсом, обеспечивает обмен информацией. В распределенной системе, где пользователь и приложение являются единой компьютерной системой, называются прозрачными. Прозрачность скрывает: разницу в предоставлении данных и доступе к ресурсам, факт репликации ресурса, факт перемещения ресурса, факт совместного использования, местоположения ресурса, отказ и восстановление ресурса, место хранения ресурса. В случаях, когда пользователь не обладает информацией, что этот же ресурс используется другим пользователем. называют прозрачностью параллельного доступа. [ 8, C. 1-2]Следующая особенность распределенных систем - это открытость. Открытость в компьютерных сетях - это типовые правила принимаемых и посылаемых сообщений, которые представлены в виде протоколов. Службы в распределенных системах определяются через интерфейсы. Интерфейс разрешает работу одних процессов с другими процессами на основе этого же интерфейса. Открытые распределенные системы, предполагают гибкость. Гибкость - это конфигурированные системы, которые состоят из разных компонентов, может быть даже из разных производителей. Распределенная система может использовать части от другой операционной системы. Важнейшей особенностью распределенной системы является масштабируемость. [8, C. 32-35] Она обладает возможностью подключением дополнительных пользователей и ресурсов, возможностью использовать пользователей и ресурсы в пространстве, и является простой в управлении. Распределенные системы обладают следующими возможностями: увеличением взаимодействующих пользователей, снятием нагрузок с централизованной базы, обеспечением доступа к вычислительным ресурсам сети, симметричным обменном информацией между удаленными пользователями. В распределенных системах имеется несколько технологий. Технология файл - сервер имеет базу данных и файловую систему, которые обеспечивают запросы пользователей. Системы управления базами данных при технологии файл - сервер, при нагрузках, не совсем эффективна. Производительность при этой технологии падает из-за постоянно перемещающихся по сети полных копий файлов. В технологии файл - сервер не нашли отражения вопросы безопасности данных, их целостность и восстановление. Технология клиент-сервер является технологией открытых систем. Эта модель позволяет решить вопрос повышения скорости обработки информации. Технология клиент-сервер, заменила технологию файл-сервер. Она впитала особенности однопользовательских систем с достоинствами крупных компьютерных систем. Система управления базами данных-это набор программ, позволяющих создавать и поддерживать базу данных в рабочем состоянии. Она имеет: ядра, язык и интерфейс клиента. При данной технологии серверы находятся на мощных машинах, приложение клиентов, использующих язык на слабых машинах.

1.2. Виды технологий распределенной обработки информации

Технологии распределенной обработки информации представляют собой наиболее значимые модели организации средств вычислительной техники. Использование технологий распределенной обработки информации позволяет удовлетворить информационные потребности пользователя и обеспечить надежность, и оперативность в обмене информацией. Виды клиент-серверных технологий решают на основе прикладной программы клиента и сервера баз данных, задачи распределенной обработки информации. Клиентский и серверный процессы, представляют транзакционный обмен, где активность исходит от клиента. а сервер реагирует на активность. Мы в данной работе опишем основные виды технологии клиент-сервер: к одному из них можно отнести технологию, когда система управления базами данных не поддерживает обработку информации и сама распределенная обработка не поддерживается. Эта технология, при которой, клиент и сервер находятся на одной электронно-вычислительной машине соответствует централизованной системе управления базами данных. Второй вид технологии позволяет клиенту обеспечить доступ к данным одиночного удаленного сервера, при этом данные могут только считываться. Данный вид называют централизованным распределением. Здесь динамический доступ работает с помощью удаленных транзакций и запросов и производительность системы зависит от их числа. Третий вид технологии, представлен локальной вычислительной сетью, где доступ к базе замедлен, потому что, клиент и сервер взаимодействуют через локальную сеть. При данной технологии, клиент инициирует процесс обработки данных, их представление и логический доступ к базе, а единственный сервер обеспечивает доступ к базе. Четвертый вид технологии решает вопрос обработки распределенной транзакции. Здесь удаленные серверы не взаимодействуют между собой сетью электронно-вычислительной машины, также нет сервера координатора, а клиент способен изменять данные в своей локальной сети. Этот вид технологии распределение данных, ориентирован на метод расчленения. При данной технологии, распределенная система управления базами данных должна иметь средство контроля совпадений и противоречивых запросов. Эта технология позволяет изменять данные в одном месте. Пятый вид технологии, реализуется на изменении данных в нескольких местах. Тут присутствует сервер координатор, который контролирует протокол передачи данных между разными серверами и имеется возможность обработки транзакций на удаленных серверах. Здесь работает способ смешанного распределения путем передачи копий сетевой системой управления базами данных. [20, C. 29] Шестой вид технологии, реализует возможность расчленения и дублирования. Мы в этой технологии имеем сетевую систему управления базами данных, которая дает возможность быстрого доступа к данным. Она способна обеспечить независимость клиента, независимо от места нахождения сервера, распределенное администрирование, глобальную оптимизацию, распределенные: контроль и целостность базы. [14, C. 86-87]