Файл: Распределенная технология обработки информации (Основные понятия распределенной обработки информации).pdf
Добавлен: 28.04.2023
Просмотров: 569
Скачиваний: 6
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, разработке предложений по минимизации использования
сетей распределенных систем и решения вопроса отказоустойчивости - возможности отображения копий баз данных с сохраненной информацией. Для достижения обозначенной цели служат следующие задачи.
Задачи исследования: проанализировать учебные пособия, научную
литературу по проблемам исследования, сформулировать основные понятия
распределенной обработки информации, охарактеризовать основные технологии распределенной обработки информации, разработать предложения по имеющимся в распределенных системах проблемах; минимизации сетей и отказоустойчивости.
Объект исследования – распределенных системы.
Предмет исследования: подобрать методику модели технологии распределенной обработки информации.
Для решения поставленных задач использованы методы исследования: анализ, сравнение и обобщение теоретических данных, представленных в информационных источниках.
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. [6, C. 252]
В этой главе, мы описали основные понятия распределенной обработки информации. Определили понятия различных способов распределенной обработки информации. Проанализировали и систематизировали характеристики распределенных информационных систем.
2. Архитектура и механизмы реализации распределенной обработки информации
Проектируя программное и аппаратное обеспечение в распределенных системах нам необходимо видеть преимущества и недостатки разных архитектур распределенных систем. [22, C.16] В связи с этим можно выделить архитектуру файл-сервер, архитектуру клиент-сервер, и архитектуру сетевого приложения или Веб-приложение. Когда касаемся файл-серверной архитектуры, мы отмечаем достоинства архитектуры в простоте организации, развитых средствах разработки графического пользовательского интерфейса и легкие в работе средства разработки систем и баз данных. Файл-серверное приложение рассчитано на небольшой объем информации, поэтому, зная эту информацию, архитектуру можно использовать с учетом преимущества и ее недостатков. Преимущество файл-серверной архитектуры – это невысокая стоимость обновления и изменения программного обеспечения, высокая стоимость разработки и низкая стоимость, многопользовательский режим работы и удобное централизованное управление доступом. К недостаткам относим: проблемы много пользовательской работы с данными, последовательный доступ и отсутствие целостности, небольшую производительность, зависящуюся от сети, сервера, клиента, ненадежность системы. [12, C.34] Технология клиент-сервер имеет централизованное администрирование, безопасность, надежность. От технологии файл-сервер получена возможность распределенной обработки данных, на основе ресурсов компьютеров-клиентов. Графический интерфейс пользователя стал стандартом для систем клиент-сервер. Архитектура клиент-сервер реализует разработку приложений данных, которые находятся на сервере. Мы знаем, что архитектура клиент-сервер представляет собой клиентскую и серверную части. Клиентская часть системы при необходимости обращается по сети к серверной части. В развитых системах сетевое обращение к серверной части может и не понадобиться, потому что система сама предугадывает потребности пользователя. А интерфейс серверной части определен и фиксирован. Клиентами мы считаем вычислительные машины, которые испытывают необходимость в получении услуг, а серверами - вычислительные машины, предоставляющие услуги. Программное обеспечение в данной архитектуре разделяется на клиента, сервер и является логическим; процессы клиента и процессы сервера могут физически размещаться как на одной, так и на разных машинах. [24, C.13-16] Из учебных пособий нам известно, что, если архитектурные построения процессов клиента и сервера происходят на одной машине – это значит, что речь идет об однозвенной реализации архитектуры клиент-сервер, а при построении процессов клиента и сервера на двух разных машинах, речь идет о двухзвенной архитектуре. Модели клиент-сервер совмещает несколько архитектурных построений вычислительных систем, которые можно разделить на архитектуры: однозвенные, двухзвенные, трехзвенные, многозвенные. [25, C. 240]