Тема 1
Распределенные системы обработки данных (РСОД). Классификация
РСОД – распределённые системы обработки данных – это любая система, позволяющая организовывать взаимодействие независимых, но связанных между собой ЭВМ. Эти системы предназначены для автоматизации таких объектов, которые характеризуются территориальной распределённостью пунктов возникновения и потребления информации.
Распределенная обработка подразумевает тот или иной вид организации сети связи и децентрализацию 3 категорий ресурсов:
аппаратных вычислительных средств и вычислительной мощности
баз данных
управление системой
В РСОД в той или иной степени осуществляется реализация следующих основных функций:
доступ к ресурсам в режиме файл-сервер
выполнение заданий и интерактивное общение пользователей с запущенной по их требованию программами в режиме клиент-сервер
сбор статистики о функционировании системы
обеспечение надежности и живучести системы в целом
В настоящее время применяют различные подходы классификации РСОД по различным критериям.
По степени однородности:
Полностью неоднородные РСОД, характеризуются тем, что в них объединены ЭВМ на основе различных архитектур и функционирование программ в различных ОС. Коммуникацией таких машин является сеть на основе протокола Х.25.
Частично неоднородные РСОД строят на базе однотипных ЭВМ работающих под управлением различных ОС, либо наоборот, различная архитектурная структура и одна ОС.
Однородные РСОД строятся на однотипных вычислительных средствах, оснащенных одинаковыми ОС.
По архитектурным особенностям:
РСОД на основе систем телеобработки. Они не обеспечивают полного, симметричного и независимого взаимодействия процессов РСОД.
РСОД на основе сетевой технологии. Такая форма взаимодействия, при которой любой из процессов одной из машин по своей инициативе может установить логическую связь с другим процессом любой ЭВМ.
По степени распределенности:
региональные
локальные
К региональным РСОД относятся распределенные конфигурации, характеризиющиеся следующими основными параметрами:
неограниченная географическая распределенность
наличие механизмов маршрутизации
каждые 2 узла связаны с общим каналом и отсутствует проблема его разделения
широкий диапазон скоростей передач
произвольная топология
Локальные РСОД:
небольшая географическая распределенность
использование единой коммуникационной среды (маршрутизация заменяется адресацией)
высокие и очень высокие скорости обмена
применение специальных методов и алгоритмов доступа к единой среде
ограниченность возможных топологий
Архитектура рсод
Под архитектурой РСОД понимается взаимодействие ее логической, физической и программной структуры.
Логическая структура РСОД отражает состав сетевых служб и связи между ними.
1. Информационно-вычислительная служба: решение задач пользователей сети;
2. Транспортная служба: решение всех задач, связанных с передачей сообщений по сети. Она управляет потоками, маршрутами и данными;
3. Терминальная служба: обеспечивает взаимодействие терминалов с сетью– преобразование форматов и кодов, управление разнотипными терминалами, обработка процедурами обмена инфой;
4. Административная служба: управляет сетью, реализует процедуры реконфигурации и восстановления, собирает статистику о функционировании сети, осуществляет её тестирование;
5. Интерфейсная служба: решает задачи обеспечения взаимодействия разнотипных ЭВМ.
Информационно-вычислительная и терминальная службы образуют абонентскую службу, а интерфейсная и транспортная - коммуникационную.
Распределение элементов логической структуры по различным ЭВМ задает физическую структуру РСОД. Элементами такой структуры являются ЭВМ, связанные между собой и с терминалом. При этом в одной ЭВМ может реализовываться несколько служб.
Программная структура РСОД отражает состав компонентов сетевого программного обеспечения и связи между ними. Очевидно, что состав сетевого ПО определяется логической структурой, а связи между компонентами ПО во многом зависит от физической структуры.
ТЕМА 2
Структуризация как средство построения больших сетей
В сетях с небольшим количеством компьютеров (10…30) обычно применяется одна из типовых топологий – общая шина, кольцо, звезда, т.е. однородные топологии (когда все компьютеры в сети имеют одинаковые права по отношению друг к другу). Какие в этом плюсы:
Простота наращивания числа компьютеров.
Простое обслуживание и эксплуатация сети.
При построении больших сетей однородные топологии превращаются из преимуществ в недостатки:
Ограничения на длину связей между узлами.
Ограничения на количество узлов в сети.
Ограничения на количество трафика, порождаемого узлом сети.
Например, та же технология Ethernet позволяет использовать коаксиальный кабель длиной не более 185м., к которому можно подключить не более 30 компьютеров. Однако при интенсивном обмене приходится снижать количество компьютеров до 10…20.
Для снятия подобных ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование, которое еще называют коммуникационным.
Физическая структуризация сети
Простейшее из коммуникационных устройств – повторитель. Используется для увеличения общей длины сети. Преодолеваются ограничения на длину связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала (восстановление мощности и амплитуды, улучшение фронтов).
Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, называется концентратором или хабом (hub – основа, центр деятельности). Концентраторы повторяют сигнал, пришедший по одному из портов, на других портах. Концентраторы характерны почти для всех базовых технологий локальных сетей. Разница в том, на каких именно портах повторяются входные сигналы. Хабы для сетей Ethernet повторяют входной сигнал на всех портах, кроме того, с которого они поступают. А, например, хабы для сетей Token Ring повторяют входной сигнал только на одном порту – к которому подключен следующий в кольце компьютер.
Очень важно: концентратор всегда изменяет физическую топологию сети, но при этом не изменяет логическую топологию.
Физическая топология – конфигурация связей, образованных кабелем, логическая топология – конфигурация информационных потоков между компьютерами.
Во многих случаях физическая и логическая топологии совпадают. Например, сеть, представленная на картинке слева, имеет физическую топологию кольцо. Компьютеры получают доступ к сети за счет передачи друг другу специального кадра – маркера, причем маркер передается от компьютера к компьютеру в том же, порядке, в каком компьютеры образуют физическое кольцо.
Сеть, изображенная справа – пример несовпадения топологий. Фактически компьютеры соединены по технологии «общая шина», но доступ к шине происходит не по алгоритму случайного доступа, а путем передачи маркера в кольцевом порядке: от комп. А – комп. В – затем комп. С и т.д. Здесь порядок передачи маркера определяется не физическими связями в сети, а логическим конфигурированием драйверов сетевых адаптеров. Ничто не мешает настроить драйверы иначе, при этом физическая топология не изменится.
Другой пример несовпадения. Хаб образует физическую топологию звезда, однако логическая топология осталась без изменения – это общая шина. Логика доступа к сети не меняется – определение занятости среды, получение доступа, обработка коллизий – все остается в силе.
Физическая структуризация с помощью хабов полезна не только для увеличения расстояния между узлами, но и для повышения надежности сети. Например, если концентратор обнаруживает, что узел долго монопольно использует порт – просто отключит его.