Общие принципы построения распределённых вычислительных систем
Проблемы физической передачи данных по линиям связи.
В настоящее время сигналы могу передаваться в трёх видах:
Электрический сигнал. Канал связи: медные провода.
Электромагнитный сигнал. Канал связи: радиосигнал.
Оптический сигнал. Канал связи: оптоволокно.
Информация прежде, чем быть переданной по каналам связи должна быть представлена в виде стандартизированного сигнала, представляющего собой логический 0 или 1, т.е. быть закодирована.
Кодирование:
Потенциальное кодирование. Сигнал кодируется напряжением различного значения. Применяется на каналах высокого качества.
Импульсное кодирование. Сигнал кодируется короткими импульсами напряжения. Применяется на каналах высокого качества.
Модуляция. Дискретный сигнал представляется синусоидальным сигналом той частоты, который хорошо передаёт линия связи. Применяется в каналах, которые вносят сильные искажения в передаваемый сигнал.
В вычислительных сетях применяются различные методы кодирования дискретных сигналов.
В распределённых системах существует проблема взаимной синхронизации передатчика и приёмника.
Топология физических связей
При проектировании распределённой сети в первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, т.е. топологию.
Топология может быть как физической, так и логической. В первом случае она определяется электрическими (оптическими) соединениями компьютеров между собой. Логические связи представляют собой маршруты передачи информации между узлами и образуются путём соответствующей настройки коммуникационного оборудования.
Полно связанная топология. Достоинства: логическая простота. Используется в многомашинных комплексах и глобальных сетях. Все остальные топологии – частные случаи этой.
Ячеистая топология. Связываются только те узлы, между которыми происходит интенсивный обмен информацией. Передача информации в остальные узлы сети имеет транзитный характер. Характерна для глобальных сетей.
Топология общая шина. Передаваемая информация распространяется во все стороны одновременно. Обладает невысокой стоимостью. Низкая надёжность. Низкая производительность.
Топология звезда. Каждый узел подключен отдельным кабелем к общему центральному устройству. Высокая надёжность. Центральный узел способен управлять движением трафика, что увеличивает скорость работы сети. Выход из строя, парализует работу сети. Высокая стоимость. Наращивание количества узлов сети ограничено количеством портов центрального узла.
Топология иерархической звезды. Решает проблему топологии звезды.
Кольцевая топология. Информация передаётся от одного узла к другому в одном направлении.
Малые сети обычно имеют типовую топологию. Для больших сетей характерно наличие произвольных связей между узлами.
В распределённых сетях применяются как индивидуальные, так и разделяемые линии связи. Разделяемые, когда она попеременно используется несколькими узлами.
Сеть с разделяемой средой при большом количестве узлов будет работать всегда медленнее, чем аналогичная сеть с индивидуальными линиями связи.