Файл: Технология «клиент-сервер» (Сферы применения распределенных систем).pdf

Современная АСУ представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Современная система автоматизированного управления

Современные системы автоматизированного управления оснащены встроенными элементами анализа и искусственного интеллекта для разных уровней управления. Они разворачиваются на персональном компьютере и действуют в том числе посредством глобальных и локальных вычислительных сетей. В связи с переходом на микропроцессорную базу значительным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений.

Составные части новой информационной технологии и основные области ее применения представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 – Новые информационные технологии

1.4 Виды информационных систем

Информационной системой называют прикладную программную подсистему, которая ориентирована на сбор, хранение, поиск и обработку текстовой и/или фактографической информации.

В общем случае классические программные элементы информационной системы имеют:

• диалоговый ввод-вывод;
• логику диалога;
• прикладную логику обработки данных;
• логику управления данными;
• операции манипулирования файлами и базами данных.

Классификация информационной системы по назначению представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Классификация информационных систем по назначению

По масштабу применения выделяют информационные системы:

• однопользовательские;
• групповые;
• корпоративные.

Наибольший интерес с точки зрения курсовой работы имеют групповые и корпоративные информационные системы, которые предполагают многопользовательский доступ к информации.

Корпоративной информационной системой называется совокупность специализированного программного обеспечения и вычислительной аппаратной платформы, на которой установлено и настроено программное обеспечение.

Корпоративную информационную систему отличают три наиболее важных фактора:

• развитие методик управления предприятием;
• развитие совместных возможностей и производительности компьютерных систем;
• развитие подходов к технической и программной реализации элементов информационной системы.

Типичный состав корпоративной информационно-аналитической системы представлен на рисунке 10.

Рисунок 10 – Структура корпоративной информационно-аналитической системы

Подводя итоги, можно сделать вывод о том, что в настоящее время современные информационные технологии сегодня используются практически на всех предприятиях.

Инфраструктура организации обычно включает автоматизированную информационную систему и вычислительную сеть.

В настоящее время получили распространение распределенные ИС.

2 РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

2.1 Понятие распределенной системы

Под распределенной системой обычно понимают систему, в которой аппаратные и программные компоненты, расположенные в сетевых компьютерах, взаимодействуют и координируют свои действия только путем посылки сообщений. Это простейшее определение ведет к следующим основным важным особенностям распределенных систем: наличие в них параллельных процессов, зачастую разделяющих ресурсы, отсутствие глобальных часов и независимость отказов отдельных компонентов.

На рисунке 11 представлена типичная распределенная система, представляющая собой набор автономных узлов, состоящих из памяти и процессора, соединенных коммуникационной сетью.

Рисунок 11 – Распределенная система (P – процессор, M – память)

Как и многие понятия информатики в силу относительной новизны науки и ее стремительного развития не успевают своевременно оформиться и устояться, так и распределенные системы в настоящее время еще не определены канонически.

Наиболее распространено следующее определение: распределенной системой называется любая вычислительная система, в которой несколько компьютеров или процессоров так или иначе вступают во взаимодействие.

Под это определение наряду с глобальными коммуникационными вычислительными сетями попадают локальные сети, многопроцессорные компьютеры, в которых каждый компьютер наделен собственным устройством управления, а также системы взаимодействующих процессов.

Распределенная система – это набор независимых узлов, взаимодействующих для решения проблемы, которая не может быть решена этими узлами обособленно. Пример распределенной системы представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 – Пример распределенной системы

Независимость или автономность узлов является важной особенностью распределенных систем, и именно эта особенность позволяет им легко масштабироваться. Объединение системы обычно достигается за счет введения промежуточного или связующего программного слоя (middleware), который добавляет к лежащей в основе сети общую концепцию, обеспечивающую однородный вид системы. Промежуточный слой включает элементы коммуникационной подсистемы и, будучи распределенным между узлами, маскирует гетерогенность отдельных узлов, создавая платформу для выполнения распределенных приложений (рисунок 13).

Рисунок 13 – Система со службой промежуточного уровня

Специфика распределенных систем может быть определена следующими характерными признаками:

• Отсутствие общей памяти и необходимость организовать взаимодействие путем посылки сообщений.
• Отсутствие общих физических часов. Разная скорость течения времени на узлах (рассинхронизация) приводит к необходимости прибегать к специальным алгоритмам упорядочивания событий в системе.
• Асинхронная связь и асинхронное исполнение в качестве базовых моделей.
• Географическая удаленность. Удаленность процессов есть отличительный признак распределенности. При этом локальные сети и кластеры рабочих станций также могут выступать в роли малых распределенных систем.
• Автономность и гетерогенность. Процессы слабо связаны, исполняются на вычислительных узлах разной производительности, работают под управлением разных операционных систем.
• Отказоустойчивость. Сбой отдельных узлов или коммуникационных каналов не приводит к прекращению работы системы.
• Недетерминизм, который является следствием асинхронности. Задержки, возникающие при передаче сообщений, точно не известны, поэтому запросы могут поступать в разном порядке.

2.2 Сферы применения распределенных систем

Распределенные системы широко используются в различных сферах деятельности человека. Ниже представлены некоторые примеры их использования.

Финансы и коммерция.

Рост электронной коммерции, например такой как Amazon или eBay, и связанные с ними такие нижележащие платежные технологии как PayPal; связанное возникновение банковских и торговых технологий, а также сложное распространение информации для финансовых рынков.

Информационные сообщества.

Рост WWW как репозитория информации; развитие поисковых Web-машин, таких как Google и Yandex, для поиска в этом обширном репозитории; возникновение цифровых библиотек и широкомасштабное преобразование в цифровой вид таких традиционных источников информации как книги (например, GoogleBooks); увеличивающееся значение контента, сгенерированного пользователями через сайты, такие как YouTube, Wikipedia; возникновение социальных сетей на основе таких сервисов как Facebook или ВКонтакте.

Креативная индустрия и мероприятия.

Возникновение онлайн-игр и интерактивных форм мероприятий, доступность музыки и фильмов дома с помощью сетевых медиацентров или через загрузку потокового контента; роль контента, сгенерированного пользователем, как новая форма креативности, создание новых форм искусства и мероприятий, возможных благодаря возникновению новых , в том числе сетевых, технологий.

Здравоохранение.

Рост объема информации о здоровье, ведение онлайн электронных записей пациентов и связанные с этим проблемы приватности; увеличение роли телемедицины в поддержке удаленной диагностики и более продвинутые сервисы, такие как удаленная хирургия (включая совместную работу команд здравоохранения); увеличение влияния приложений сетевых и встроенных системных технологий в ассистировании жизни, например, мониторинг пожилых людей в их доме.

Транспорт и логистика.

Использование технологий локализации, таких как GPS, в маршрутизации и более общем управлении трафиком; системы управления современными транспортными средствами; развитие сервисов карт, основанных на Web, таких как MapQuest, Google Maps и Яндекс-карты.

Наука. Возникновение GRID как фундаментальной технологии поддержки современной науки, включая использование сложных сетей компьютеров для хранения, анализа и обработки научных данных и организации совместной работы между группами ученых.

Взаимодействие с окружающей средой.

Использование сенсорных технологий для мониторинга природной среды; организация ранних предупреждений о природных бедствиях, таких как землетрясения, затопления, цунами; анализ параметров глобального окружения для лучшего понимания сложных природных явлений, таких как изменение климата.

Говоря о распределенных системах, выделяют системы распределенной обработки данных и системы распределенных баз данных (рисунок 14).

Рисунок 14 – Виды распределенных систем

2.3 Архитектура «клиент-сервер»

В основе коллективного взаимодействия всегда лежит двухточечная связь. Технология связи двух узлов может служить структурным элементом масштабируемой архитектуры, а также решать частные задачи. Если связь выходит за рамки однократной посылки сообщения (например, при удаленной аутентификации или RPC), то принято обсуждать ее в понятиях клиентов, запрашивающих службы у серверов.

Сервер – процесс, реализующий некоторую службу.

Клиент – процесс, запрашивающий службу у сервера путем посылки запроса, ожидания и получения ответа.

Термин «сервер» относится к исполняемой программе (процессу) на сетевом компьютере, который принимает запросы от программ, работающих на других компьютерах, чтобы выполнять обслуживание этих запросов и отвечать подходящим образом. Запрашивающие процессы называются клиентами, а подход в целом называется клиент-серверным взаимодействием.

Рисунок 15 – Схема клиент-серверного подхода

При данном подходе запросы и отклики посылаются в виде сообщений. Когда клиент посылает запрос на операцию, которую нужно выполнить, говорят, что клиент делает вызов операции на сервере. Полное взаимодействие между клиентами и серверами с точки зрения клиента называется удаленным вызовом.

Процесс, аналогичный описанному, может происходить и на сервере, и на клиенте, так как сервер иногда вызывает операции на других серверах. Термины «клиент» и «сервер» применяются только к ролям,исполняемым в ходе отдельного запроса. Клиенты активны (делают запрос) и серверы пассивны (просыпаются при поступлении запроса); серверы работают непрерывно, тогда как клиенты – нет. Пример

По умолчанию термины «клиент» и «сервер» относятся к процессу, а не к узлу, на котором они работают, но в повседневном общении эти термины относят также к узлам, компьютерам.

Хотя модель клиент-сервер является двухточечной и не учитывает потенциального параллелизма приложения, она весьма популярна, особенно в коммерческих приложениях.

Ее принципиальная ценность заключается в простоте реализации и в возможности декомпозиции большой задачи на ряд подзадач, которые могут быть выполнены параллельно и независимо друг от друга.