Понятие распределенной системы

Скачать файл - Понятие распределенной системы

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны. По утверждению известного специалиста в области информатики Э. Таненбаума, не существует общепринятого и в то же время строгого определения распределенной системы. Некоторые остряки утверждают, что распределенной является такая вычислительная система, в которой неисправность компьютера, о существовании которого пользователи ранее даже не подозревали, приводит к остановке всей их работы. Значительная часть распределенных вычислительных систем, к сожалению, удовлетворяют такому определению, однако формально оно относится только к системам с уникальной точкой уязвимости single point of failure. Часто при определении распределенной системы во главу угла ставят разделение ее функций между несколькими компьютерами. При таком подходе распределенной является любая вычислительная система, где обработка данных разделена между двумя и более компьютерами. Основываясь на определении Э. Таненбаума, несколько более узко распределенную систему можно определить как набор соединенных каналами связи независимых компьютеров, которые с точки зрения пользователя некоторого программного обеспечения выглядят единым целым. Такой подход к определению распределенной системы имеет свои недостатки. Например, все используемое в такой распределенной системе программное обеспечение могло бы работать и на одном единственном компьютере, однако с точки зрения приведенного выше определения такая система уже перестанет быть распределенной. Поэтому понятие распределенной системы, вероятно, должно основываться на анализе образующего такую систему программного обеспечения. Как основу описания взаимодействия двух сущностей рассмотрим общую модель взаимодействия клиент-сервер, в которой одна из сторон клиент инициирует обмен данными, посылая запрос другой стороне серверу. Сервер обрабатывает запрос и при необходимости посылает ответ клиенту рис. Взаимодействие в рамках модели клиент сервер может быть как синхронным, когда клиент ожидает завершения обработки своего запроса сервером, так и асинхронным, при котором клиент посылает серверу запрос и продолжает свое выполнение без ожидания ответа сервера. Модель клиента и сервера может использоваться как основа описания различных взаимодействий. Для данного курса важно взаимодействие составных частей программного обеспечения, образующего распределенную систему. Рассмотрим некое типичное приложение, которое в соответствиис современными представлениями может быть разделено на следующие логические уровни рис. Пользователь системы взаимодействует с ней через интерфейс пользователя, база данных хранит данные, описывающие предметную область приложения, а уровень логики приложения реализует все алгоритмы, относящиеся к предметной области. Поскольку на практике разных пользователей системы обычно интересует доступ к одним и тем же данным, наиболее простым разнесением функций такой системы между несколькими компьютерами будет разделение логических уровней приложения между одной серверной частью приложения, отвечающим за доступ к данным, и находящимися на нескольких компьютерах клиентскими частями, реализующими интерфейс пользователя. Логика приложения может быть отнесена к серверу, клиентам, или разделена между ними рис. Архитектуру построенных по такому принципу приложений называют клиент серверной или двухзвенной. На практике подобные системы часто не относят к классу распределенных, но формально они могут считаться простейшими представителями распределенных систем. Развитием архитектуры клиент-сервер является трехзвенная архитектура, в которой интерфейс пользователя, логика приложения и доступ к данным выделены в самостоятельные составляющие системы, которые могут работать на независимых компьютерах рис. Запрос пользователя в подобных системах последовательно обрабатывается клиентской частью системы, сервером логики приложения и сервером баз данных. Однако обычно под распределенной системой понимают системы с более сложной архитектурой, чем трехзвенная. Применительно к приложениям автоматизации деятельности предприятия, распределенными обычно называют системы с логикой приложения, распределенной между несколькими компонентами системы, каждая из которых может выполняться на отдельном компьютере. Например, реализация логики приложения системы розничных продаж должна использовать запросы к логике приложения третьих фирм, таких как поставщики товаров, системы электронных платежей или банки, предоставляющие потребительские кредиты рис. Таким образом, в обиходе под распределенной системой часто подразумевают рост многозвенной архитектуры 'в ширину', когда запросы пользователя не проходят последовательно от интерфейса пользователя до единственного сервера баз данных. В качестве другого примера распределенной системы можно привести сети прямого обмена данными между клиентами peer-to-peer networks. Подобные системы являются в настоящий момент, вероятно, одними из крупнейших существующих распределенных систем, объединяющие миллионы компьютеров. В распределенных системах функции одного уровня приложения могут быть разнесены между несколькими компьютерами. С другой стороны, программное обеспечение, установленное на одном компьютере, может отвечать за выполнение функций, относящихся к разным уровням. Поэтому подход к определению распределенной системы, считающей ее совокупностью компьютеров, условен. Для описания и реализации распределенных систем было введено понятие программной компоненты. Программная компонента - это единица программного обеспечения, исполняемая на одном компьютере в пределах одного процесса, и предоставляющая некоторый набор сервисов, которые используются через ее внешний интерфейс другими компонентами, как выполняющимися на этом же компьютере, так и на удаленных компьютерах. Ряд компонент пользовательского интерфейса предоставляют свой сервис конечному пользователю. Применительно к программам с использованием платформы CLI, под процессом в приведенном определении компоненты следует понимать домен приложения application domain , который можно рассматривать как аналог процесса в управляемом коде. Основываясь на определении программной компоненты, можно дать более точное определение распределенной системы. Согласно нему, распределенная система есть набор взаимодействующих программных компонент, выполняющихся на одном или нескольких связанных компьютерах и выглядящих с точки зрения пользователя системы как единое целое рис. Прозрачность является атрибутом распределенной системы. При исправном функционировании системы от конечного пользователя должно быть скрыто, где и как выполняются его запросы. Программная компонента является минимальной единицей развертывания распределенной системы. В ходе модернизации системы одни компоненты могут быть обновлены независимо от прочих компонент. В хорошо спроектированной системе функции каждой компоненты относятся только к одному уровню приложения. Однако разделение только на три уровня представляется недостаточным для классификации компонент. Например, часть компонент пользовательского интерфейса могут взаимодействовать с пользователем, а часть - предоставлять свои сервисы другим компонентам, но с пользователем не взаимодействовать. Классификации подобного рода существуют, однако они не являются общепринятыми и часто в значительной степени привязаны к приложениям автоматизации деятельности предприятия, что все таки не является синонимом распределенной системы. Чтобы достигнуть цели своего существования - улучшения выполнения запросов пользователя - распределенная система должна удовлетворять некоторым необходимым требованиям. Можно сформулировать следующий набор требований, которым в наилучшем случае должна удовлетворять распределенная вычислительная система. Все протоколы взаимодействия компонент внутри распределенной системы в идеальном случае должны быть основаны на общедоступных стандартах. Это позволяет использовать для создания компонент различные средства разработки и операционные системы. Каждая компонента должна иметь точную и полную спецификацию своих сервисов. В этом случае компоненты распределенной системы могут быть созданы независимыми разработчиками. При нарушении этого требования может исчезнуть возможность создания распределенной системы, охватывающей несколько независимых организаций. Масштабируемость вычислительных систем имеет несколько аспектов. Наиболее важный из них для данного курса - возможность добавления в распределенную систему новых компьютеров для увеличения производительности системы, что связано с понятием балансировки нагрузки load balancing на серверы системы. К масштабированию относятся так же вопросы эффективного распределения ресурсов сервера, обслуживающего запросы клиентов. Поддержание логической целостности данных. Запрос пользователя в распределенной системе должен либо корректно выполняться целиком, либо не выполняться вообще. Ситуация, когда часть компонент системы корректно обработали поступивший запрос, а часть - нет, является наихудшей. Под устойчивостью понимается возможность дублирования несколькими компьютерами одних и тех же функций или же возможность автоматического распределения функций внутри системы в случае выхода из строя одного из компьютеров. В идеальном случае это означает полное отсутствие уникальной точки сбоя, то есть выход из строя одного любого компьютера не приводит к невозможности обслужить запрос пользователя. Каждый компонент, образующий распределенную систему, должен быть уверен, что его функции используются авторизированными на это компонентами или пользователями. Данные, передаваемые между компонентами, должны быть защищены как от искажения, так и от просмотра третьими сторонами. В узком смысле применительно к распределенным системам под эффективностью будет пониматься минимизация накладных расходов, связанных с распределенным характером системы. Поскольку эффективность в данном узком смысле может противоречить безопасности, открытости и надежности системы, следует отметить, что требование эффективности в данном контексте является наименее приоритетным. Например, на поддержку логической целостности данных в распределенной системе могут тратиться значительные ресурсы времени и памяти, однако система с недостоверными данными вряд ли нужна пользователям. Желательным свойством промежуточной среды является возможность организации эффективного обмена данными, если взаимодействующие программные компоненты находятся на одном компьютере. Для этого могут использоваться системные сокеты unix sockets в POSIX системах или именованные каналы named pipes. Устойчивость распределенной системы связана с понятием масштабируемости, но не эквивалентна ему. Допустим, система использует набор обрабатывающих запросы серверов и один диспетчер запросов, который распределяет запросы пользователей между серверами. Такая система может считаться достаточно хорошо масштабируемой, однако диспетчер является уязвимой точкой такой системы. С другой стороны, система с единственным сервером может быть устойчива, если существует механизм его автоматической замены в случае выхода его из строя, однако она вряд ли относится к классу хорошо масштабируемых систем. На практике достаточно часто встречаются распределенные системы, не удовлетворяющие данным требованиям: Выполнение требований устойчивости и масштабируемости обычно связано с некоторыми дополнительным расходами, что на практике может быть не всегда целесообразно. Однако используемые при построении распределенных систем технологии должны допускать принципиальную возможность создания устойчивых и высоко масштабируемых систем. Классическим примером системы, в значительной мере отвечающей всем представленным выше требованиям, является система преобразования символьных имен в сетевые IP-адреса DNS. Система имен - организованная иерархически распределенная система, с дублированием всех функций между двумя и более серверами рис. Сервер распознавания имен по очереди опрашивает серверы из иерархии службы имен. Опрос начинается с корневых серверов, который возвращает адреса серверов, ответственных за зону домена. Затем опрашивается сервер, ответственный за зону в данном случае -. Серверы имен кешируют информацию о соответствии имен и адресов для уменьшения нагрузки на систему. Программное обеспечение на компьютере пользователя обычно имеет возможность соединиться с как минимум двумя различными серверами распознавания имен. Тем не менее, и в системе распознавания имен не все требования к распределенным системам выполнены. В частности, она не содержит каких-либо явных механизмов обеспечения безопасности. Это приводит к регулярным атакам на серверы имен в надежде вывести их из строя, например, большим количеством запросов. С точки зрения одного из компьютеров распределенной системы, все другие входящие в нее машины являются удаленными вычислительными системами. Обеспечение интерфейса к транспортному уровню в настоящее время берет на себя сетевая компонента операционной системы, предоставляя обычно основанный на сокетах интерфейс для верхних уровней. Сокеты обеспечивают примитивы низкого уровня для непосредственного обмена потоком байт между двумя процессами. Для выполнения сформулированных выше требований к распределенным системам функции сеансового и представительского уровня должна взять на себя некоторая промежуточная среда middleware , называемая так же промежуточным программным обеспечением рис. Такая среда должна помочь создать разработчиками открытые, масштабируемые и устойчивые распределенные системы. Для достижения этой цели промежуточная среда должна обеспечить сервисы для взаимодействия компонент распределенной системы. К таким сервисам относятся:. В пределах одной распределенной системы может использоваться несколько видов промежуточных сред рис. При хорошем подходе к проектированию системы каждая распределенная ее компонента предоставляет свои сервисы посредством единственной промежуточной среды, и использует сервисы других компонент посредством так же единственной промежуточной среды, однако эти среды могут быть различными. Распределенную систему, компоненты которой используют несколько промежуточных сред, можно называть гетерогенной, в противоположность гомогенной, использующей единственную промежуточную среду. Поскольку одна и та же промежуточная среда может быть реализована на различных аппаратных платформах и операционных системах, то оба класса распределенных систем могут включать в себя компьютеры под управлением как одной, так и различных операционных систем. В настоящий момент нет универсально применимой промежуточной среды, хотя как будет показано в курсе, есть определенное движение в этом направлении. Основной причиной отсутствия такой среды являются отчасти противоречивые требования к распределенным системам, а также различающийся характер сетевых соединений между компонентами системы: Взаимодействие программных компонент в пределах одного и того же компьютера также происходит при помощи промежуточной среды, что при использовании некоторых промежуточных сред может быть как неудобно, так и неэффективно. В идеальном случае распределенная компонента должна быть реализована таким образом, чтобы переход с одной промежуточной среды на другую происходил путем изменения конфигурации программной компоненты, а не изменения исходного кода. На практике данное требование, к сожалению, может быть трудно осуществимо, однако необходимо хотя бы минимизировать возможные исправления программного кода при возможной смене промежуточной среды. Принципы и критерии построения распределенных баз данных. Ряд свойств, которым по К. Дейту должна удовлетворять распределенная база данных: Типы распределенных баз данных. Анализ видов обеспечения автоматизированных систем предприятия. Средства программирования распределенных систем обработки информации. Изучение особенностей использования технологии распределенных объектов. Эксплуатация программного обеспечения системы. Общее понятие и признаки классификации информационных систем. Типы архитектур построения информационных систем. Основные компоненты и свойства базы данных. Основные отличия файловых систем и систем баз данных. Архитектура клиент-сервер и ее пользователи. Виды архитектуры распределенных информационных систем. Сущность синхронного и асинхронного, блокирующего и неблокирующего взаимодействия в распределенных информационных системах. Основные проблемы и принципы реализации удаленного вызова процедур. Типы оборудования, относящиеся к компьютерной технике. Состав системного блока и периферийные устройства. Требования, предъявляемые к системам управления базами данных. Задачи и этапы проектирования баз данных. Понятие и назначение геоинформационных систем. Проблемы и требования к организации их системы, ее принципы, структура и основные функции. Методика формирования баз данных первичной геоинформации. Пути взаимодействия баз геолого-геофизических данных. Тенденция развития систем управления базами данных. Иерархические и сетевые модели СУБД. Основные требования к распределенной базе данных. Обработка распределенных запросов, межоперабельность. Технология тиражирования данных и многозвенная архитектура. Задачи информационных потоков в логистике. Виды и принципы построения, структура и элементы информационных логистических систем, основные требования к ним. Рекомендации по созданию, внедрению и режиму работы информационных систем в сфере логистики. Проблемы, связанные с продуктивным распределением и систематизированием больших потоков информации. Основные виды распределенных баз данных, анализ процессов их функционирования. Распределение сетевого справочника данных. Требования, предъявляемые к свойствам систем распределенной обработки информации. Логические слои прикладного программного обеспечения вычислительных систем. Механизмы реализации распределенной обработки информации. Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Главная Коллекция рефератов 'Otherreferats' Программирование, компьютеры и кибернетика Распределенные системы. Основные принципы и технологии построения распределенных информационных систем. Определение распределенной системы, программные компоненты. Требования к распределенным системам. Программные компоненты В распределенных системах функции одного уровня приложения могут быть разнесены между несколькими компьютерами. Требования к распределенным системам Чтобы достигнуть цели своего существования - улучшения выполнения запросов пользователя - распределенная система должна удовлетворять некоторым необходимым требованиям. Понятие промежуточной среды С точки зрения одного из компьютеров распределенной системы, все другие входящие в нее машины являются удаленными вычислительными системами. К таким сервисам относятся: Распределенные базы и хранилища данных. Системы распределенной обработки информации на предприятии ООО 'Ростбизнесторг'. Система управления базами данных. Логические слои программного обеспечения распределенных информационных систем. Принципы построения базы данных. Требования к геоинформационным системам и содержанию баз данных. Развитие систем управления базами данных. Распределенные системы баз данных. Системы распределенной обработки информации. Другие документы, подобные 'Распределенные системы'.

Понятие распределенной системы

Скачать файл - Понятие распределенной системы

Распределенные информационные системы

Проблемы распределенных систем

Введение в распределенные системы

Распределенные системы

Report Page