Вычислительные сети и распределенная обработка данных

Эссе «Вычислительные сети и распределенная обработка данных»
Для начала разберемся в базовых определениях. Разберем, что такое
вычислительная сеть и, что такое распределенная обработка данных.
Вычислительная сеть - вычислительный комплекс, включающий территориально
распределенную систему компьютеров и их терминалов, объединенных в единую систему.
Вычислительная сеть бывает локальной и глобальной. Соответственно локальная – это
группа компьютеров и периферийное оборудование, объединенные одним или
несколькими
автономными
высокоскоростными
каналами
(кабельными
или
беспроводными) передачи цифровых данных в пределах одного или нескольких
близлежащих зданий. Глобальные – это вычислительная сети соединяющая компьютеры и
локальные сети, географически удаленные на большие расстояния друг от друга.
Примером локальной вычислительной сети может служить сеть какой-либо небольшой
организации. Наиболее ярким примером глобальной вычислительной сети является
Интернет.
Распределенная обработка данных - обработка данных, на независимых, но
связанных между собой компьютерах, представляющих распределительную систему.
Ну а теперь рассмотрим всё это немного подробнее.
Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и
осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами.
Ресурсы - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний
дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик. Понятие интерактивной связи
компьютеров подразумевает обмен сообщениями в реальном режиме времени.
До появления компьютерных сетей каждый пользователь должен был иметь свой
принтер, плоттер и другие периферийные устройства. Чтобы совместно использовать
принтер, существовал единственный способ - пересесть за компьютер, подключенный к
этому принтеру. Сети позволяют целому ряду пользователей одновременно «владеть»
данными на носителях прямого доступа и периферийными устройствами. Если
нескольким пользователям надо распечатать документ, все они могут обратиться к
сетевому принтеру.
Самая простая сеть состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг
с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети
(независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Рождение
компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для
совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент
для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов
информации, но при этом Вы не можете быстро поделиться своей информацией с
другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы
другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать
информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими
пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной
среде.
Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А
концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит
название сетевого взаимодействия. Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно
использовать:
1) данные;
2) принтеры;
3) факсимильные аппараты;
4) модемы;
5) другие устройства.
Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы
совместного использования ресурсов.
Локальные вычислительные сети (ЛВС, LAN)
Первоначально компьютерные сети были небольшими и объединяли до десяти
компьютеров и один принтер. Технология передачи данных ограничивала размеры сети, в
том числе количество компьютеров в сети и ее физическую длину. Например, в начале
1980-х годов наиболее популярный тип сетей состоял не более чем из 30 компьютеров, а
длина кабеля не превышала 185 м (600 футов). Такие сети легко располагались в пределах
одного этажа здания или небольшой организации. Для маленьких фирм подобная
конфигурация подходит и сегодня. Эти сети называются локальными вычислительными
сетями [ЛВС (LAN)].
Расширенные и глобальные ВС (WAN)
Локальные сети не совсем соответствуют потребностям крупных предприятий,
офисы которых обычно территориально расположены в различных местах. Этот факт
поставил задачу расширения сетей. Так на основе небольших локальных сетей возникли
более крупные системы. В настоящее время миллионы ЛВС объединены в глобальную
вычислительную сеть ГВС (WAN), а количество компьютеров в сети достигает
нескольких тысяч.
В настоящее время большинство организаций хранит и совместно использует в
сетевой среде огромные объемы жизненно важных данных. Вот почему сети сейчас так же
необходимы, как еще совсем недавно были необходимы пишущие машинки и картотеки.
Два типа ЛВС - одноранговые сети и сети с выделенным сервером
Все сети имеют некоторые общие компоненты, функции и характеристики. В их
числе:
1) серверы (server) - компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым
пользователям;
2) клиенты (client) - компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам,
предоставляемым сервером;
3) среда (media) - способ соединения компьютеров;
4) совместно используемые данные - файлы, предоставляемые серверами по сети;
5) совместно используемые периферийные устройства, например принтеры,
библиотек CD-ROM и т.д.,
6) ресурсы, предоставляемые серверами;
7) ресурсы - файлы, принтеры и другие элементы, используемые в сети.
Несмотря на определенные сходства, сети разделяются на два типа:
одноранговые (peer-to-peer);
на основе сервера (server based).
Одноранговая сеть - информационная сеть, в которой все рабочие
станции могут выступать по отношению к другим рабочим станциям сети как серверы.
Одноранговая сеть использует технологии распределенных коммуникаций. В
одноранговой сети все узлы работают под управлением одной операционной системы. В
одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет
выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как
клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за
администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на
своем компьютере сделать общедоступными по сети. Одноранговые сети называют также
рабочими группами. Рабочая группа — это небольшой коллектив, поэтому в
одноранговых сетях чаще всего не более 30 компьютеров. Одноранговые сети
относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом,
и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других
компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно
дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих)
компьютеров.
Одноранговая есть характеризуется рядом стандартных решений:
 компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;
 пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту
информации;
 для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.
Одноранговая сеть вполне подходит там, где:
 количество пользователей не превышает 30 человек;
 пользователи расположены компактно;
 вопросы зашиты данных не критичны;

в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и
следовательно, сети.
Сети на основе сервера.
Если к сети подключено более 30 пользователей, то одноранговая сеть, где
компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно
производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы.
Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер
(исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для
быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и
каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом, и именно они будут
приводиться
обычно
в
качестве
примера
в
этом
пособии.
С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать
количество серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что
каждая задача будет выполняться самым эффективным способом из всех возможных.
Сервер спроектирован так, чтобы предоставлять доступ к множеству файлов и принтеров,
обеспечивая при этом высокую производительность и защиту.
Подытожим, широко распространены 2 типа сетей: одноранговые и сети на основе
сервера. В одноранговых сетях каждый компьютер функционирует как клиент и как
сервер. Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают
разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку
администрирование в одноранговых сетях не централизированное, обеспечить развитую
защиту данных трудно. Сети на основе сервера наиболее эффективны в том случае, когда
совместно используется большое количество ресурсов и данных. Администратор может
управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может
быть один или несколько серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества
периферийных устройств и т.п.
Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов
сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более
тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть
выше.
Распределенная обработка данных
Распределенная обработка данных - методика выполнения прикладных программ
группой систем. При этом пользователь получает возможность работать с сетевыми
службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных
абонентских системах.
В современном бизнесе очень часто возникает необходимость предоставить доступ
к одним и тем же данным группам пользователей, территориально удаленным друг от
друга. В качестве примера можно привести банк, имеющий несколько отделений. Эти
отделения могут находиться в разных городах, странах или даже на разных континентах,
тем не менее необходимо организовать обработку финансовых транзакций (перемещение
денег по счетам) между отделениями. Результаты финансовых операций должны быть
видны одновременно во всех отделениях.
Существуют два подхода к организации обработки распределенных данных.
1) Технология распределенной базы данных.
Такая база включает фрагменты данных, расположенные на различных узлах сети. С
точки зрения пользователей она выглядит так, как будто все данные хранятся в одном
месте. Естественно, такая схема предъявляет жесткие требования к производительности и
надежности каналов связи.
2) Технология тиражирования. В этом случае в каждом узле сети дублируются
данные всех компьютеров. При этом:
1) передаются только операции изменения данных, а не сами данные
2) передача может быть асинхронной (неодновременной для разных узлов)
3) данные располагаются там, где обрабатываются
Это позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи, более
того при выходе из строя линии связи какого-либо компьютера, пользователи других
узлов могут продолжать работу. Однако при этом допускается неодинаковое состояние
базы данных для различных пользователей в один и тот же момент времени.
Следовательно, невозможно исключить конфликты между двумя копиями одной и той же
записи.
Достоинствами распределенной обработки информации является:
1) большое число взаимодействующих между собой пользователей;
2) устранение пиковых нагрузок с централизованной базы данных за счет
3) распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;
4) возможность доступа пользователя к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;
5) обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.
При распределенной обработке производится работа с базой, т.е. представление
данных, их обработка, работа с базой на логическом уровне осуществляется на
компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на сервере. При
наличии распределенной базы данных база размещается на нескольких серверах. В
настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности:
экономической,
финансовой,
кредитной,
статистической,
научно-технической,
маркетинга, патентной информации, электронной документации и т.д.
Источники:
1) http://www.glossary.ru/cgibin/gl_find.cgi?ph=%E2%FB%F7%E8%F1%EB%E8%F2%E5%EB%FC%ED%E0%FF+%F1
%E5%F2%FC
2) http://ru.wikipedia.org/wiki/WAN
3) http://www.bmstu.ru/~iu/Vlasov/Pages/Page1_3.html
4) http://www.irs.ru/~belan/11.htm
5) http://slovari.yandex.ru
6) http://www.winzone.ru/articles/149/print/