Файл: Технология построения распределенных информационных систем (Теоретические аспекты распределительных информационных систем).pdf
Добавлен: 15.05.2023
Просмотров: 652
Скачиваний: 3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выбранной темы исследования заключается в том, что при создании распределенных информационных систем основное внимание следует уделять управлению потоками информации в них. Поскольку подобные системы могут создаваться для выполнения различных задач, специфичность передаваемой в них информации определяет специальные требования к архитектуре информационной сети. По этому, важно исследовать все аспекты общей технологии построения распределительных информационных систем.
Системы распределенной обработки данных в сетях ЭВМ на сегодня представляют собой одну из наиболее прогрессивных форм организации средств вычислительной техники. Поскольку распределенные системы с полным основанием можно отнести к большим системам, то очевидно, что велики число и сложность проблем, возникающих при их моделировании, проектировании и реализации.
Объектом исследования в работе является распределительная информационная система.
Предметом –технология построения распределительной информационной системы.
Цель курсовой работы заключается в рассмотрении особенностей построения распределительных информационных систем.
Для достижения поставленной цели, в работе необходимо решить следующие задачи:
- Ознакомиться с сущностью и понятием распределительной информационной системы.
- Рассмотреть виды распределительных систем и особенности их функционирования.
- Охарактеризовать основные модели взаимодействия компонент распределительной системы.
- Уяснить особенности технологии Веб-сервиса.
- Выявить преимущества и недостатки технологии Веб-сервиса.
- Изучить практическое применение технологии Веб-сервиса в проектировании распределительной информационной системы.
Структура курсовой работы обусловлена последовательностью решаемых задач и состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.
Первая глава курсовой работы раскрывает распределительной системы. Особое внимание уделено характеристике видов распределительных систем и моделям взаимодействия компонент распределительной системы
Вторая глава курсовой работы направлена на анализ особенностей технологии Веб-сервиса как технологии проектирования распределительной информационной сети. Выявлены достоинства и недостатки технологии Веб-сервиса. Отдельное внимание уделено практическому вопросу применения данной технологии при проектировании РИС.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
1.1.Сущность и понятие распределительной информационной системы
Сейчас используются различные понятия и определения распределенной системы (далее − РС). Обобщая, их можно свести к следующим определениям, представленным на рис. 1.
Рисунок 1. Определения распределительной информационной системы
Пользователи и приложения единообразно работают в распределенных системах независимо от того, когда и где происходит это взаимодействие.
При такой работе информационные системы должны иметь возможность скрывать от пользователей различия между компьютерами и способы связи между ними [1, c. 32].Еще одной важной характеристикой распределенных систем является способность обеспечения единообразной работы пользователей и приложений в распределенных системах.
Распределенные системы должны сравнительно легко поддаваться расширению и масштабированию. Выход из строя одной из частей распределенной системы не должен приводить к сбою всей распределенной системы, и пользователей не должны об этом уведомлять.
Для поддержания представления разных компьютеров и сетей в виде единой системы организация распределенной системы нередко включает в себя дополнительный уровень программного обеспечения, находящийся между прикладным уровнем и операционной системой. Данная распределенная система называется системой промежуточного уровня (middleware).
Основными задачами распределенной обработки данных является облегчение доступа к удаленным ресурсам и контроль совместного использования компьютеров, файлов, данных в БД, веб-страницы и сети.
Для распределенной обработки данных распределенная система должна удовлетворять следующим требованиям, представленным на рис. 2.
Рисунок 2. Требования к распределительной системе
В распределенных системах процессы и ресурсы физически распределены по разным компьютерам, но пользователи этого не видят. Прозрачными называются распределенные системы, которые представляются пользователям и приложениям в виде единой системы [2, c. 47].
Требование прозрачности применимо к разным сторонам распределенных систем и включает в себя прозрачность: доступа, местоположения, переноса, смены местоположения, репликации, параллельного доступа, отказов (рис. 3).
Не все эти требования могут быть полностью реализованы в распределенных системах, т. к. обеспечение прозрачности влияет на производительность.
Открытая распределенная система предлагает службы, вызов которых требует использование стандартных синтаксиса и семантики. Например, соответствие в сетях формата сообщений формату протоколов.
Интерфейсы в распределенных системах определяют службы и компоненты, которые, как правило, описываются языком определения интерфейсов (Interface Definition Language, IDL). Интерфейс описывается с помощью синтаксиса служб – имен доступных функций, типов параметров, возвращаемых значений и др. Семантику служб описать сложнее, т. к. эти описания задаются средствами естественного языка.
Рисунок 3. Характеристика прозрачности как требования к распределительной информационной системе
Открытые распределенные системы должны обладать свойствами интероперабельности, т. е. способности к взаимодействию, возможности переноса из одной системы в другую без изменения интерфейса [3, c. 132]. Система должна обладать гибкостью и иметь возможность легкого конфигурирования. Таким образом, открытые распределенные системы расширяются аппаратно и программно.
При построении открытых распределенных систем главным фактором является организация системы в виде наборов небольших, легко заменяемых и адаптируемых компонентов. Это позволяет определять интерфейсы как верхнего уровня, с которыми работают пользователи и приложения, так и интерфейсы между компонентами системы.
Масштабируемость (возможность расширения) системы может измеряться по трем различным показателям: размер, определяющий легкость подключения к системе новых ресурсов и пользователей; площадь системы определяет ресурсы и пользователей, которые могут быть разнесены в пространстве; управление системой должно быть простым при работе в независимых организациях.
Масштабируемость распределенных систем влияет на производительность и может ее снижать. Практическая реализация масштабируемости, как правило, рассматривается наряду с такими требованиями, как производительность и безопасность.
Примерами ограничения масштабируемости могут являться: один сервер на нескольких пользователей; телефонный справочник, доступный онлайн; организация маршрутизации данных, передаваемых по сети. Большие объемы данных передаются по множеству каналов, при этом используются децентрализованные алгоритмы.
К основным технологиям масштабирования относятся [5, c. 87]:
- Скрытие времени ожидания связи, которое применяется при географическом масштабировании. Основной идеей является попытка избежать ожидания ответа на запрос от удаленного сервера, что означает использование приложения-клиента с асинхронной связью.
- При распределении передаваемые данные разбиваются на более мелкие пакеты с последующим их распределением в системе. Например, в системе доменных имен интернета (DNS) пространство DNS организуется иерархически в виде дерева доменов (domains), которые разбиваются на зоны (по странам и областям деятельности). Отдельным сервером обрабатываются имена каждой зоны.
- Репликация (дублирование) применяется для повышения доступности ресурсов и помогает уравнивать нагрузку компонентов, что улучшает производительность, помогая сократить время ожидания отклика данных.
Итак, изучив сущность распределительных информационных систем, перейдем к рассмотрению основных видов распределительных систем и их характеристике.
1.2. Виды распределительных систем и особенности их функционирования
Существует несколько вариантов соединения и организации взаимного обмена процессоров в единую распределенную систему.
Распределенные системы можно разделить на две группы (рис. 4).
Рисунок 4. Группы распределительных систем
Системы, в которых компьютеры используют память совместно, называются мультипроцессорными. Если в распределенной системе каждый компьютер работает со своей памятью, то такие системы называются мультикомпьютерными. Мультипроцессорные системы имеют единое адресное пространство, которое используется всеми процессорами [4, c. 65].
В мультикомпьютерных системах каждая машина использует свою память, например – обычная сеть компьютеров. Топология распределенных сетей может быть различной: компьютеры могут соединяться по шинной, кольцевой или коммутируемой топологии.
Мультикомпьютерные системы подразделяются на гомогенные и гетерогенные. В гомогенных системах используется одна компьютерная сеть, построенная на единой топологии с использованием однотипных процессоров. Такие системы могут быть как параллельные, так и мультипроцессорные. Примером являются кластеры рабочих станций. Гетерогенные системы могут содержать независимые компьютеры, соединенные разными сетями. Например, система может состоять из нескольких локальных сетей с коммутируемой магистралью FDDI или ATM.
Наибольшее влияние на аппаратную часть распределенных систем оказывают программные решения. В первую очередь они влияют на удобство работы пользователя в распределенных системах.
Распределенные системы помогают пользователям совместно использовать общие ресурсы, такие как: память, данные, процессоры, периферийное оборудование и сеть. Распределенные системы выполняют функции менеджеров ресурсов, т. е. их работа аналогична работе операционной системы. С другой стороны, распределенные системы скрывают от пользователя гетерогенность и сложность аппаратуры, предоставляя удобный интерфейс работы. Функции распределенной системы можно сравнить с функциями операционной системы.
Операционные системы в распределенных системах делятся на две категории: сильно связанные и слабо связанные [5, c. 78]. Сильно связанными операционными системами называются распределенные операционные системы, которые используются для управления мультипроцессорными, мультикомпьютерными и гомогенными системами. Их основная их цель – скрывать подробности управления аппаратным обеспечением от пользователя.
Слабо связанными операционными системами называются сетевые операционные системы, которые используются для управления гетерогенными мультикомпьютерными комплексами [6, c. 54]. Наряду с традиционными функциями управления ресурсами они обеспечивают доступ удаленных клиентов к локальному программному, аппаратному обеспечению и данным.
При создании распределенной системы недостаточно служб сетевой операционной системы. К ним необходимо добавить дополнительные элементы для организации прозрачной структуры системы. Данные элементы образуют промежуточный уровень (middleware) системы. Таким образом, программные средства играют основную роль в построении распределенной системы промежуточного уровня, между распределенными приложениями и операционными системами. Общая структура распределенной системы с промежуточным уровнем показана на рис. 5.
Рисунок 5. Общая структура распределенной системы с промежуточным уровнем
При разработке распределенной системы используются две модели: распределенная файловая система, когда все объекты представляются в виде файлов, и система, основанная на удаленных вызовах процедур. Примером файловой системы является файловая система Unix. Модель удаленных вызовов процедур основана на скрытии сетевого обмена, при этом процессы могут вызывать процедуры, находящиеся на удаленной машине. При вызове процедуры и ее выполнении параметры передаются на удаленную машину, далее управление передается компьютеру-клиенту [7, c. 65].