Файл: Распределенная технология обработка информации.pdf

Введение

Одним из важнейших направлений интеграции сетевых технологий является распределенная обработка данных, позволяющая повысить эффективность удовлетворения информационной потребности пользователя и обеспечить гибкость и оперативность принимаемых им решений.

Под распределенной обработкой информации понимается комплекс операций с информацией (традиционно описываемый термином «обработка информации»), проводимый на независимых, но связанных между собой вычислительных машинах, предназначенных для выполнения общих задач.

Системы распределенной обработки информации (или распределенные вычислительные системы) в виде многомашинных вычислительных комплексов и компьютерных сетей представляют собой одну из наиболее прогрессивных форм организации средств вычислительной техники.

Появление и широкое распространение систем распределенной обработки информации обусловлено, с одной стороны, ускоренным развитием микроэлектроники, снижением стоимости вычислительных средств, увеличением их производительности при уменьшении габаритов, а с другой стороны - повышением требований к производительности, надежности и эффективности вычислительных систем, предъявляемых сферами их применения. Важно отметить, что распределение (или разделение) не идентично параллелизму. Распределение видов обработки информации состоит в том, чтобы поручить их вычислительным машинам, наилучшим образом приспособленным к этому. Параллелизм же подразумевает понятие одновременности обработки информации. При этом распределение позволяет в ряде ситуаций проводить эффективную параллельную обработку информации при выполнении больших объемов параллельных вычислений. Таким образом, в общем случае распределение не подразумевает параллелизма, но возможность «распараллелить» распределенную обработку информации существует.

1. Понятия о распределенной технологии обработки информации

1.1. Основные определения

В общем случае при организации работы пользователей компьютерной сети с информационными ресурсами, что распределены по различным компьютерам, нужны 3 составляющие:

– программа, которая установлена на компьютере пользователя, что может осуществлять сетевые запросы с целью получения объектов, и предназначенная для обработки (к примеру, просмотра, изменения и печати документа);

– программа, что установлена, на компьютере, где расположен конкретный информационный объект, которая осуществляется по запросу поиск, пересылку объекта, упорядочивание доступа нескольких пользователей к нему;

– правила (протокол) для взаимодействия между такими программами.

Технология выполнения взаимодействия, в которой одна из программ запрашивает выполнение для какой-либо совокупности разных действий ("запрашивает услугу"), другая ее выполняет, является технологией "клиент-сервер".

Участники взаимодействия называются соответственно сервером и клиентом. Достаточно часто клиентом (сервером) называют компьютеры, на котором функционирует и то, и иное клиентское (серверное) программное обеспечение. [1]

Следует особо отметить, набор действий, понимаемых как специальная запрашиваемая услуга, – не обязательно чтение (или получение) объекта. В этом числе может быть сохранение (или запись), пересылки объекта и т.п.

При большом числе персональных компьютеров (десятки, сотни, тысячи) предприятия полагаются чаще всего на сети модели типа «клиент-сервер».

Упрощенно это можно считать, что отдельный компьютер в такой сети подключается к одному и нескольким мощным компьютерам, что называются серверами.

Сервером называется компьютер, или выполняющаяся программа на нём, которая предоставляет клиентам разный доступ к общим ресурсам или управляет этими ресурсами.

Клиентом называется пользователь (получатель) услуг или ресурсов, что предоставляет сервер (рисунок 1).

СЕРВЕР

Рисунок 1 – Структура «клиент-сервер»

В серверных сетях именно серверы оснащены мощными процессорами и сетевой ОС.

Роль серверов состоит также в обеспечение централизованного уровня защиты и управлении трафиком, в предоставление клиентам разных ресурсов: [11]

– информации;

– приложений;

– доступа к устройствам для совместного пользования (к примеру, принтерам).

В рассматриваемой среде в роли клиентов часто выступают настольные ПК (ПК, а не разные неинтеллектуальные терминалы) с управлением операционной системы типа Windows для настольных ПК.

Как правило, каждый клиент использует собственные мощности для вычислений и обработки информации, полученной с сервера, но полагается также на сервер в части использования необходимых данных или приложений. Такое распределение ролей при обработке информации носит имя клиентской и серверной обработки.

Наряду с успешным работы в собственной «родной» среде, сеть модели «клиент-сервер» может работать с микрокомпьютерами или мэйнфреймами. Именно такая гибкость в сочетании с достаточно низкой стоимостью и определяет привлекательность клиент-серверных сетей.

Выполняя работу в такой среде на ПК-клиенте, можно «вкушать плоды» 3-х разных методов по обработке информации:

– взаимодействия с иными ПК сети;

– автономной работы;

– подключения к серверу и мэйнфрейму для определения доступа к информации.

1.2. Характеристика технологии «клиент-сервер»

То, что ПК стоят на своих рабочих местах, местах возникновения и обработки данных, дало возможность распределять их ресурсы непосредственно по отдельным функциональным направлениям деятельности, а также изменять технологию обработки информации в направлении ее децентрализованной обработки.

На рисунке 2 показан принцип распределенной обработки информации:

Рисунок 2 – Принцип распределенной обработки информации

Распределенная обработка позволяет повысить эффективность для удовлетворения изменяющейся потребности в информации работника и, тем самым, обеспечивать гибкость принимаемых решений.

Основные преимущества такой распределенной обработки информации в следующем: [6]

– увеличении количества удаленных взаимодействующих пользователей, что выполняют функции обработки, сбора, хранения, передачи данных;

– снятии нагрузок с централизованной БД путем распределения нагрузки на другие ПК;

– обеспечении доступа пользователя к вычислительным ресурсам компьютерной сети;

– обеспечении процесса обмена данными для удаленных пользователей.

За время исследования технологий распределенной обработки информации выделены несколько технологий (рисунок 3).

Реальные распределенные АИС, как правило, строятся на основе сочетания всех указанных технологий.

Рисунок 3 – Типы технологий распределенной обработки

Системы на базе технологии «клиент-сервер» (рисунок 4) развились из самых первых централизованных АИС на основе мэйнфреймов, а также со временем получили наиболее широкое применение в корпоративных АИС. [18]

Рисунок 4 – Принцип технологии «клиент-сервер»

При реализации технологии отступают от принципа создания распределенных систем, а именно, отсутствия центрального узла системы.

Принцип централизации обработки и хранения данных является самым базовым принципом клиент-серверной технологии.

Можно выделить также следующие идеи, что лежат в основании клиент-серверной технологии:

– общие данные для всех пользователей, что располагаются на нескольких серверах;

– совокупность пользователей, которые осуществляют доступ к информации.

Важное значение для данной технологии имеют понятия клиента и сервера.

Под сервером понимается в широком смысле любая система, процесс, ПК, владеющие каким-то вычислительным ресурсом (временем процессора, памятью, файлами). [6]

Клиентом называется специальная система, процесс, ПК, пользователь, которые выполняют запрос к серверу для применения ресурса.

Одной из важнейших особенностей технологии клиент-сервер является значительное снижение сетевого трафика непосредственно при реализации запросов.

Каждый клиент посылает запрос на сервер на выборку информации, запрос обрабатывается определенным сервером, и клиенту сразу передается не полностью вся таблица, а только результат запроса.

Вторым преимуществом является возможность выполнения хранения бизнес-логики (к примеру, правил ссылочной целостности, а также ограничений на данные) на сервере, позволяющий избежать дублирования программного кода в различных приложениях, использующих одну и ту же базу данных.

Построение быстродействующих АИС обеспечивают технологии так называемой репликации данных.

Под репликой понимается копия БД, которая размещена на другом ПК сети для автономной обработки пользователями.

Основная идея заключается в процессе, когда пользователи работают полностью автономно с данными, растиражированными по базам данных, что размещены на локальных ПК.

Производительность работы повышается из-за специальных отсутствий необходимости обмена информации по сети.

При реализации технологии репликации ПО дополняется функциями тиражирования информации, их структуры, а также системной информации распределенной системы.

При этом, однако, возникают две проблемы реализации одного из принципов функционирования распределенных систем — принципа непрерывности согласованного состояния данных [14]:

• обеспечение согласованного состояния данных во всех репликах БД;

• обеспечение согласованного состояния структуры данных во всех репликах БД.

Обеспечение согласованного состояния данных, в свою очередь, основывается на реализации одного из двух принципов [14]:

• принципа непрерывного размножения обновлений;

• принципа отложенных обновлений (обновления реплик могут быть отложены до специальной команды или ситуации).

Принцип непрерывного размножения обновлений является основополагающим при построении так называемых систем реального времени (например, систем управления воздушным движением, систем бронирования билетов пассажирского транспорта и др.), где требуется непрерывное и точное соответствие реплик во всех узлах и компонентах распределенных систем в любой момент времени. Реализация этого принципа заключается в том, что любая транзакция считается успешно завершенной, если она успешно завершена на всех репликах системы. [2]

Унификация взаимодействия разного рода прикладных компонентов с определенным ядром ИС в виде серверов, позволила выработать аналогичные понятия и по интегрированию локальных разрозненных БД под управлением некоторых настольных СУБД.

Эта технология получила названием объектное связывание данных.

Технология объектного связывания решает задачу обеспечения полного доступа с одной локальной БД, которая открыта одним пользователем, к данным другой БД.

Технология объектного связывания основана на протоколе под названием ODBC, который является классическим стандартом доступа к информации БД клиент-серверных БД, а также к самым разным данным, что находятся под управлением СУБД.

В таком определении следует уточнить 2 отличительных архитектурных особенности.

Во-первых, система состоит из множества узлов для приема запросов и непустого множества для узлов данных.

Узлы данных обладают разными средствами для хранения информации, а узлы приема – нет. В узлах приема для запросов лишь выполняются все программы, реализующие пользовательский интерфейс с доступом к данным, хранящимся на узлах данных. [6]

Вторая особенность состоит в том, что все узлы логически представляют собой некоторые независимые компьютеры.

Также, у такого узла будет собственная основная или внешняя память, установлена также собственная операционная система (ОС) (может быть, одна для всех узлов, а возможно, и нет), также имеется возможность выполнять разные приложения.

Все узлы связаны в компьютерную сеть, а не входят в одну мультипроцессорную конфигурацию. Важно также подчеркнуть слабую связанность разных процессоров, которые обладают своими собственными операционными системами.

Система физически может распределяться по узлам данных уже на основе фрагментации или репликации данных.