Структуры распределенных вычислительных систем (топология, физические и логические элементы сетей эвм).
Распределенные вычислительные системы — это физические компьютерные, а также программные системы, реализующие тем или иным способом параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах.
Полносвязная топология
соответствует сети, в которой каждый
компьютер непосредственно связан со
всеми остальными. Несмотря на логическую
простоту, этот вариант оказывается
громоздким и неэффективным.В таком
случае каждый компьютер в сети должен
иметь большое количество коммуникационных
портов, достаточное для связи с каждым
из остальных компьютеров сети. Для
каждой пары компьютеров должна быть
выделена отдельная физическая линия
связи. |
Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.
|
В сетях с кольцевой топологией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Главным достоинством кольца является то, что оно по своей природе обеспечивает резервирование связей.
|
Звездообразная топология образуется в случае, когда каждый компьютер подключается непосредственно к общему центральному устройству, называемому концентратором. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. К недостаткам топологии относится более высокая стоимость из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.
|
Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой звездообразными связями. Получаемую в результате структуру называют иерархической звездой, или деревом. В настоящее время дерево является самой распространенной топологией связей как в локальных, так и глобальных сетях.
|
Особым частным случаем звезды является общая шина. Здесь в качестве центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому по схеме «монтажного ИЛИ» подключается несколько компьютеров. Основными преимуществами такой схемы являются ее дешевизна и простота присоединения новых узлов к сети, а недостатками — низкая надежность и невысокая производительность
|
Абонентские установки соединяются с системой передачи данных с помощью физической среды передачи данных, а сопряжение логических слоев в ЭВМ осуществляется с помощью логической среды, реализуемой работой специальных программ.
Физическая среда передачи данных включает:
линии связи – физическое устройство, позволяющее передачу сигналов. Электрический кабель, оптический кабель, радиоканал, оптическая беспроводная связь;
сетевые адаптеры – устройство, позволяющее подключить компьютер к линии связи. Обычно выполнен в виде устройства, подключающегося к шине данных компьютера (PCI) или универсальному интерфейсу (COM, USB) и к линии связи (разъём для кабеля, радиоантенна, инфракрасный излучатель с приёмником и т.п.). Нередко сетевой адаптер смонтирован на общей плате компьютера (встроенные Ethernet, Bluetooth, Wi-Fi адаптеры);
повторители (repeater) – устройство, соединяющее две линии связи, усиливающее сигнал или изменяющее среду передачи (соединение электрического и оптического кабеля) (mediaconverter);
концентраторы (hub) – устройство, соединяющее несколько линий связи. Часто является также коммутатором.
Логическая среда передачи данных определяется:
коммутаторами (switch) – в отличие от концентратора передаёт полученный сигнал не всем линиям связи, а только той, для которой он предназначен;
маршрутизаторами (router) – программно-аппратный комплекс, анализирующий приходящие пакеты и направляющий их по правилам, определённым в таблице маршрутизации. В отличие от коммутатора работает не с физическими, а с логическими адресами устройств (IP-адресами) и имеет гибкие возможности управления передачей пакетов. Может быть объединён в одном устройстве с концентратором или выполнен как отдельное устройство. Функции маршрутизатора может выполнять компьютер с сетевой операционной системой и соответствующим программным обеспечением;
шлюзами (gateway) – программно-аппратный комплекс, связывающий между собой две сети. В отличие от маршрутизатора, меняет заголовки пакетов таким образом, чтобы они подходили для сети назначения.