Распределенные вычисления. Технологии распределенных вычислений.
Различают режимы удаленного узла и дистанционного управления (рис. 5.7).
Р
ис.
5.7.
Удаленный узел и дистанционное управление
В режиме удаленного узла основные процедуры приложения исполняются на терминальном узле (local node), а с удаленным узлом (remote node) связь используется для пересылки файлов. Дистанционное управление применяют при выполнении вычислительного процесса на удаленном узле. При этом терминальный узел используется только для интерфейса с пользователем и передачи команд управления, а основные процедуры приложения исполняются на удаленном узле (сервере). Следовательно, нужно обеспечить передачу клавишных команд в прямом направлении и экранных изображений (обычно лишь изменений в них) в сжатом виде в обратном направлении. В большинстве случаев режим удаленного узла приводит к более заметной инерционности связи, особенно в случае использования телефонных каналов.
С
истемы
распределенных вычислений основаны на
режиме дистанционного
управления.
Поэтому в сетях распределенных вычислений
должны быть выделены серверы приложений.
Рис. 5.8. Варианты распределенных вычислений
При организации РВ решаются вопросы размещения функций по узлам сети. В зависимости от того, между какими взаимодействующими частями РВ имеется длинная связь, различают четыре модели распределенных вычислений (см. рис. 5.8):
файловый сервер (FS - File Server);
доступ к удаленным данным (RDA - Remote Data Access);
сервер баз данных (DBS - Data Base Server);
сервер приложений (ApS - Application Server).
FS - основная модель для ЛВС на персональных ЭВМ. В случае ее использования возникает проблема корректного обновления файлов. Все процессы клиентов и серверов имеют маркеры, содержащие имя файла и маску, в которой указаны права: только чтение атрибутов файла, только чтение самого файла, открытие файла, модификация файла, стирание. Все обращения идут через менеджер маркеров, который отслеживает соблюдение ограничений и разрешает конфликты одновременного обращения для чтения и обновления файлов. Недостаток FS - перегрузка сети из-за необходимости пересылать файлы полностью.
Положительные стороны RDA - уменьшение трафика, унификация интерфейса с сервером на базе языка SQL.
Дальнейший переход к системе распределенных вычислений приводит к перемещению прикладного программного обеспечения (ПО) или его части на специальный сервер или сервер БД, т.е. реализуются двух- и трехзвенные схемы. DBS - двухзвенная структура дистанционного управления, основана на разделении прикладных процедур на две части: индивидуальные для каждого пользователя и общие для многих задач. В этой структуре под приложением понимают совокупность именно общих процедур. Эта совокупность обычно представляется на процедурных расширениях SQL и сохраняется в специальном словаре БД. В альтернативных вариантах (например, в RDA) все прикладные процедуры включаются в прикладные программы, и, следовательно, при необходимости их изменения приходится модифицировать практически все прикладное ПО. Показательный пример - изменение законодательства, влияющее на многие процедуры в управлении финансами, подготовке отчетности и т.п. Выделение таких процедур в отдельное приложение облегчает их модификацию, Кроме того, в DBS снижается трафик, так как обмены по сети происходят не для каждой операции с БД, а для каждой транзакции, состоящей из нескольких операций.
ApS - модель, известная также под названием "трехзвенная схема", или "монитор транзакций". В ней длинные связи имеют место как между терминалом пользователя и приложением, так и между приложением и СУБД (рис. 5.9).
Помимо
проблемы распределения серверных
функций между узлами сети имеется
проблема разделения этих функций между
многими пользователями автоматизированных
информационных систем. Эта проблема
решается либо по схеме
"один к одному",
либо по многопотоковой
схеме.
В первой из них для каждого активного
пользователя создается своя копия СУБД.
Во второй СУБД должна обслуживать
одновременно многих пользователей.
Чтобы эффективно использовать
многопотоковую схему в многопроцессорных
вычислительных системах, можно иметь
СУБД на н
ескольких
процессорах, транзакции между СУБД
распределяются программой-диспетчером.
Рис. 5.9. Трехзвенная схема распределенных вычислений
Особенности СУБД в таких сложных системах, как САПР, делают правомочным их квалификацию ак интеллектуальных(их еще называют СУБД третьего поколения). К числу признаков интеллектуальной СУБД относятся реализация в СУБД части прикладных процедур, что характерно для структуры DBS, оповещение пользователей (прикладных программ) об интересующих их изменениях состояния БД, синхронизация событий в БД, способность обслуживать прикладные программы, первоначально ориентированные на разные типы СУБД (это свойство называют интероперабельностью,или многопротокольностью).
Оповещение заключается в информировании программы А о совершении события, вызванного программой В и влияющего на работу программы А (рис. 5.10). Примером события может быть выход значения некоторого параметра в БД за допустимые пределы. Наиболее просто информирование можно организовать периодическим опросом со стороныА состояния БД. Однако это усложняет ПО и не эффективно по затратам времени и загрузке сети. Лучше возложить функцию оповещения на СУБД, что и делается в интеллектуальных СУБД. Но для этого нужно иметь обратные ссылки на программы, обращающиеся к БД, правила (иначе называемые триггерами), фиксирующие наступления событий, и процедуры обработки событий. Удобный вариант оповещения - информирование программы А о происшедших событиях во время ее активизации.
Р
ис.
5.10.
Оповещение прикладных программ о
событиях в БД
Для реализации многопротокольности разрабатываются специальные технологии. Наиболее известной среди них является технология ODBC (Open Data Base Connectivity) фирмы Microsoft. Фактически ODBC представляет собой библиотеку функций для обращений прикладных программ (ПП) к различным СУБД на основе языка SQL. Из ПП обращение происходит к виртуальной СУБД, в которой с помощью драйверов осуществляется переход к реальной СУБД.
Монитор транзакций организует выполнение также сложных транзакций, требующих более одного сервера приложений. В свою очередь, разделение функций приложения между несколькими серверами упрощает модификацию ПО приложения.
Ряд фирм разрабатывает инструментальные средства для создания трехуровневых приложений.