Рецензент

Доктор технических наук В.А Мещеряков (Проректор по информационным технологиям ФГБОУ ВО СибАДИ.)

Работа утверждена редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний.

Р 24 Распределенные информационные системы [Электронный ресурс] :

Методические указания / сост. Л.И. Остринская – (Серия внутривузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2018. – Режим доступа:…..……………………………………………….., свободный после авторизации. – Загл. с экрана.

По темам изложен материал, необходимый для выполнения практических, лабораторных и контрольных работ, дана рекомендуемая литература и перечень дополнительных ресурсов, необходимых для освоения дисциплины «Распределенные информационные системы». Для самостоятельной подготовки к промежуточной аттестации сформированы вопросы и типовые тесты.

Имеется интерактивное оглавление в виде закладок.

Методические указания предназначены для обучающихся направления магистратуры 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника» и направления подготовки бакалавров 09.03.03 «Прикладная информатика». Также могут быть использованы как дополнительный учебный материал в различных информационных дисциплинах для формирования профессиональных компетенций.

Издание подготовлено на кафедре «Прикладная информатика в экономике».

Текстовое (символьное) издание

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Издание первое. Дата подписания к использованию 20.12.2018 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

СОДЕРЖАНИЕ

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ И

2.2Лабораторная работа №2 «Разработка требований к распределительной

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Распределенные информационные системы» входит в базовую часть общенаучного цикла образовательной программы магистра.

Изучение «Распределенные информационные системы» определяет теоретические основы и практические навыки, при освоении которых студент способен приступить к изучению следующих дисциплин в соответствии с учебным планом: «Технологии разработки программного обеспечения», «Управление IT -проектами», «Компьютерное моделирование»,«Стандартизация, моделирование и сертификация» и др. дисциплин, закладывает начальные знания и умения владения компьютерной техникой и программным обеспечением.

Целью преподавания данной дисциплины является приобретение студентами фундаментальных знаний и практических навыков в области построения распределительных информационных систем и сетей.

Основные задачи изучения дисциплины является:

−формирование у студентов минимально необходимых знаний в области построения распределенных систем;

−ознакомление с техническими, алгоритмическими, программными и технологическими решениями, используемыми в данной области;

−выработка практических навыков аналитического и экспериментального исследования основных методов и средств, используемых в области, изучаемой в рамках данной дисциплины.

Практические и лабораторные работы помогут студентам приобрести навыки работы в распределенных информационных системах. Приобретенные навыки будут актуальны для прохождения практик и написания выпускной квалификационной работы (магистерской диссертации).

В результате изучения дисциплины студент должен знать: цели организации распределенных вычислений и вычислительных систем; распределенных вычислительных систем; требования к организации распределенных вычислений; основы методов и средств организации распределенных вычислений; основы проектирования распределенных информационных систем, их компонентов и протоколов их взаимодействия.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ И КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ

1.1. Понятие распределенной системы

Вопросы для рассмотрения: Модель взаимодействия клиент сервер. Логические уровни приложения. Двухзвенная архитектура. Трехзвенная архитектура.

Рекомендуемая литература: 1.

Перечень дополнительных ресурсов: 1, 2, перечень ресурсов в сети Интернет.

Наименование вида самостоятельной работы: изучение литературы, подготовка к контрольной работе.

В настоящее время используются различные понятия и определения распределенной системы (РС). Обобщая, их можно свести к следующим определениям:

1)распределенной системой называется набор независимых компьютеров, представляющийся их пользователям единой системой;

2)распределенной информационной системой (РИС) называется совокупность взаимодействующих друг с другом программных компонент. Каждая из них может рассматриваться как программный модуль (приложение), исполняемый в рамках отдельного процесса.

Пользователи и приложения единообразно работают в распределенных системах независимо от того, когда и где происходит это взаимодействие.

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 операци- 6 онной системой. Данная распределенная система называется системой промежуточного уровня (middleware).

При разделении системы на три логических уровня возникает

проблема физического распределения приложений по компьютерамклиентам в модели «клиент – сервер». Общая структура 3 уровней распределенной системы:

Виды архитектур РИС:

Программные решения могут реализовываться в виде минимальных функций интерфейса пользователя на клиенте (тонкий клиент) или передавать клиенту всю работу с пользовательским интерфейсом (толстый клиент). В этих случаях графический интерфейс с помощью протокола приложения отделяется от приложений и связывается с остальной частью приложения, находящейся на сервере. Внешний интерфейс позволяет реализовать функцию предоставления интерфейса приложения.

Следующим видом архитектуры «клиент – сервер» является трехзвенная архитектура. В данной системе интерфейс пользователя, логика приложений и доступ к данным вынесены в самостоятельные подсистемы, работающие на независимых компьютерах. При такой организации архитектуры программы уровня обработки хранятся на отдельном сервере (сервере приложений) или могут частично находиться на машинах клиентов и серверов. Типичным примером является обработка транзакций, при которой каждый отдельный процесс координирует все транзакции.

1.2. Требования к распределенным системам

Вопросы для рассмотрения: Открытость. Масштабируе-

мость. Устойчивость. Безопасность. Поддержание логической целостности данных. Эффективность. Система DNS.

Рекомендуемая литература: 1.

Перечень дополнительных ресурсов: 1, 2, 3, перечень ресурсов в сети Интернет.

Наименование вида самостоятельной работы: изучение ли-

тературы, подготовка отчетов к лабораторной работе.

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.

–Открытость. 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. 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,

ачасть – нет, является наихудшей.

–Устойчивость. 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.

–Безопасность. 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.

–Эффективность. 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.

–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: