Резервный – заменяет основной центр обработки данных, в случаях выхода из строя или профилактики основного оборудования дата центра.

3. По размерам

• Малый ЦОД – от 1 до 10 стоек, небольшие телекоммуникационные сети, главная ЭВМ.

• Средний ЦОД – до 40 стоек, сетевые серверные площадки, производственные телекоммуникационные системы и другие критические IT системы.

• Большой ЦОД – более 100 стоек, крупные критические IT системы.

 Типы резервирования:

• Схема резервирования N базовое

В данном случае ни одна система не резервируется (Tier I) и простой каждой единицы оборудования означает простой всего ЦОД. отказы оборудования или проведение ремонтных работ приводят к остановке работы всего дата-центра; в дата-центре отсутствуют фальшполы, резервные источники электроснабжения и источники бесперебойного питания; инженерная инфраструктура не зарезервирована

• Схема резервирования N+1, N+2

Схема резервирования N+1 наиболее распространена на сегодняшний день. Согласно ей, к N рабочим единицам добавляется одна (две) резервные.

N+1 имеется небольшой уровень резервирования; в дата-центре имеются фальшполы и резервные источники электроснабжения, однако проведение ремонтных работ также вызывает остановку работы дата-центра

N+2 имеется возможность проведения ремонтных работ (включая замену компонентов системы, добавление и удаление вышедшего из строя оборудования) без остановки работы дата-центра; инженерные системы однократно зарезервированы, имеется несколько каналов распределения электропитания и охлаждения, однако постоянно активен только один из них;

• Схема резервирования 2N

Согласно схеме резервирования 2n каждый элемент системы дублируется аналогичным.

• Схема резервирования 2(N+1)

имеется возможность проведения любых работ без остановки работы дата-центра; инженерные системы двукратно зарезервированы, то есть продублированы как основная, так и дополнительная системы (например, бесперебойное питание представлено двумя ИБП, работающими по схеме N+1).

1. технология xDSL. История создания модемом и развития модемов. Классификация модемов

Моде́м (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации, и выполняющее функцию модуляции при передаче сигнала и демодуляции при приёме сигнала из канала связи

История

1. первый коммерческий модем фирмы AT&T где акустическое подключение (300бит/с) (Она соединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами)

2. Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство Micromodem II для персонального компьютера Apple II, выпущенное в 1979 году

3. Smartmodem

Классификация

По исполнению:

внешние — подключаются через COM-, LPT-[1], USB- или Ethernet-порт, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).

внутренние — дополнительно устанавливаются внутрь системного блока или ноутбука (в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR/CNR).

встроенные — являются частью устройства, куда встроены (материнской платы, ноутбука или док-станции).

По принципу работы

аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена производятся встроенным в модем вычислителем (например, с использованием DSP или микроконтроллера). Также в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

программные (софт-модемы, host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, контролю ошибок и управлению протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находятся только входные/выходные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), а также контроллер интерфейса (например USB).

полупрограммные (controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

По технологии

аналоговый модемы– работают через обычную телефонную сеть;

кабельные модемы – используют для подключения к Интернету обычный телевизионный кабель, либо коаксиальный кабель;

радио-модемы позволяют пользователю работать с сетью через радио-эфир;

сотовые модемы — работают по протоколам сотовой связи — GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелока;

ADSL модемы – новое поколение модемов, также работают с телефонной сетью, однако, в отличие от аналоговых, используют свой диапазон.

10 Обзор технологий xDsl. Факторы, влияющие на пропускную способность

Под названием xDSL подразумевается семейство технологий, предназначенных для организации цифровых абонентских линий - DSL (Digital Subscriber Line) - с использованием в качестве среды передачи медных витых пар существующих абонентских телефонных кабельных систем. Модемы xDSL имеют отличительную особенность по сравнению с модемами для физических линий. Они используют спектр частот, не пересекающийся со спектром канала телефонных частот, благодаря чему на абонентской линии можно вести телефонные переговоры одновременно с передачей цифровой информации.

Технология idsl

Реализация в оборудовании DSL интерфейса ISDN BRI получила название IDSL. В оборудовании IDSL не предусматривается поддержка аналоговой телефонной линии, так как телефонная связь может осуществляться по цифровым каналам ISDN.

Технология sdsl

SDSL(Single Pair DSL)- разновидность технологии HDSL. Системы SDSL обеспечивают дуплексную передачу потока 2048 Кбит/с по одной паре проводов на расстояние 3-4 км при диаметре жилы кабеля 0,4- 0,5 мм. Сейчас не делают существенного различия между технологиями HDSL и SDSL и выпускают оборудование HDSL, передающее информацию как по нескольким, так и по одной паре проводов.

Технология vdsl

Технология VDSL(Very High-bit-rate DSL) находится на стадии разработки. Ожидается, что с её помощью будет достигнута скорость передачи по медной абонентской линии от 12 до 51 Мбит/с. Наряду с медным кабелем рассматривается возможность использования оптического кабеля. Оборудование VDSL может функционировать в режиме как асимметричных, так и симметричных цифровых потоков. Существующие образцы аппаратуры VDSL обеспечивают организацию канала связи при максимальных скоростях передачи на расстояние не более нескольких сотен метров.

Технология adsl

Асимметричная DSL (Asymmetric DSL)- дальнейшее развитие технологии HDSL- в настоящее время является наиболее продвинутой в семействе xDSL. Она обеспечивает передачу по электрическому кабелю потоков до 8 Мбит/с в одном направлении (как правила в сторону пользователя) и до 640 Кбит/с - в обратном. По широкому входящему каналу абонент получает данные из Интернет или видео, а исходящий используется для отправки запросов на получение информации. Пропускной способности исходящего канала достаточна для передачи электронной почты, файлов и для проведения голосовых переговоров через Интернет. ADSL ориентирована на абонентов квартирного сектора и, благодаря применению внутренних и внешних речевых разделителей, позволяет вести обычные телефонные переговоры. Оборудование ADSL способно автоматически или принудительно конфигурироваться, чтобы на конкретной абонентской линии достичь максимальной скорости передачи с минимальным коэффициентом ошибок. Технология ADSL используется на сетях доступа к широкополосной глобальной сети Internet. Сеть ADSL использует ту же самую линию из пары витых медных проводов, которая уже есть у абонента телефонной сети. Стандартная сеть ADSL должна обеспечивать скорость передачи не менее 1,5...9 Мбит/с для восходящего и асимметричный доступ считается подходящим для большинства приложений Internet.

Технология radsl

Разновидностью ADSL является технология RADSL(Rate-adaptive DSL), которая может функционировать в асимметричном режиме как ADSL и в симметричном - как HDSL. RADSL позволяет отслеживать текущее состояние кабеля соединительной линии (электрические параметры и уровень шума) и динамически регулировать пропускную способность каналов связи, а также поддерживать максимально возможную скорость передачи при требуемом минимальном уровне ошибок в канале связи.

Технология uadsl

UADSL (Universal ADSL)- упрощенный вариант цифрового доступа, но более дешевый. Технология ориентирована на абонентов квартирного сектора. Максимальные скорости обмена в ней снижены до 1,5/0,384 Мбит/с и пропущена настройка. При скорости 1,5 Мбит/с невозможно получить передачи кабельного ТВ, как в ADSL, но этого вполне достаточно для доступа абонента в Интернет.

Факторы влияющие на пропускную Способность

1. Длина линии

2. Диаметр провода

3. Наличие ответвлений

4. Качество стеков и соединений

5. Разница в длине проводов в паре

11 СКС – структурированная кабельная система. Принципы. Стандарты.

Структурированная кабельная система – это кабельная система, поддерживающая различные типы информационных систем: компьютерные, телефонные и телевизионные сети, системы пожарной и охранной сигнализации.

Как правило, структурированная кабельная система разделена на несколько уровней, в зависимости от функционального назначения и расположения ее компонентов, и представляет из себя комплекс, в который входят кабель, коннекторы, соединительные шнуры, кросс-панели, информационные розетки и другое оборудование.

Итак, Структурированная Кабельная Система, СКС (SCS, Structured Cabling System) – это совокупность кабельных элементов здания, предназначенная для передачи и приема разного рода сигналов (информационных, видео, пожаротушения, освещения, кондиционирования, охранной сигнализации, пропускной системы, силовой нагрузки сети и т.п.), спроектированная и смонтированная в соответствии с международными и национальными стандартами.

Также СКС – это формализованная открытая архитектура построения кабельного оборудования офисных зданий для реализации локальных вычислительных систем различной конфигурации, создаваемых из компонентов, которые могут выпускаться различными производителями.

Принципы СКС

• Принцип структурированности.

СКС - это четкая система, имеющая свои подсистемы. Так, в любой СКС можно выделить такие основные структуры, как магистраль, образующую горизонтальную разводку, абонентские подключения и коммутационные узлы. В зависимости от характера помещения, коммутационных узлов может быть несколько - по одному на каждый этаж. Для связи коммутационных узлов между собой строят еще одну магистраль - вертикальную. Все коммутационные узлы этажей объединяет общий коммутационный узел здания. Несколько зданий также могут быть объединены общим коммутационным узлом.

• Принцип избыточности.

СКС - это кабельная система, ориентированная на здание и его площади, а не на количество и расположение рабочих мест сотрудников в текущей конфигурации компании. СКС рассчитывается по принципу «сколько рабочих мест можно разместить на конкретной площади, не нарушая санитарно-гигиенических норм», а не «сколько рабочих мест нам нужно сегодня».

• Принцип универсальности.

Этот принцип наиболее важен с практической точки зрения. Заключается он в применении унифицированных разъёмов для подключения к сети любого оконечного оборудования (компьютеры, телефоны, датчики и любые другие устройства, передающие сигналы по медной витой паре.

СКС - это универсальная кабельная система, которую можно использовать для большого количества активного оборудования, построенного с соблюдением всех стандартов. 

Идеология СКС:

• надежная работа современных приложений

• высокая надежность кабельных соединений

• универсальность – возможность передачи разнородных сигналов по единой кабельной системе

• легкость модернизации

• долговечность

• легкость и прозрачность обслуживания (эксплуатации)

Стандарты скс

В настоящее время за рубежом действуют 3 основных стандарта в области СКС:

• EIA/TIA-568С Commercial Building Telecommunications Wiring Standard (американский стандарт);

• ISO/IEC IS 11801-2002 Information Technology. Generic cabling for customer premises (международный стандарт) ;

• CENELEC EN 50173 Information Technology. Generic cabling systems (европейский стандарт).

В стандарте EIA/TIA-568С для кабельных линий и для компонентов (кабелей и разъемов) определены категории. В стандарте ISO 11801-2002 и EN 50173 определены классы для кабельных линий: в полосе частот до 16 МГц класс С, в полосе до 100 МГц класс D, в полосе до 250 МГц класс E, в полосе до 500 МГц класс E(A), в полосе до 600 МГц класс F(A). Задаваемый действующими стандартами технический уровень элементной базы гарантирует работоспособность на протяжении как минимум 10 лет.

В целом, проект на СКС должен отвечать требованиям (не всем одновременно) стандартов: ЕIА/ТIА-568C и/или ISO/IEC 11801-2002, ЕIА/ТIА-569А, ЕIА/ТIА-606A, национальных и местных нормативов.

В Российской Федерации с 01.01.2010 г. введены в действие ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008, которые определяют общие требования к основным узлам СКС и методику испытания, однако использовать в работе данные стандарты нужно осторожно (есть ошибки).

в Российской Федерации с 01.01.2005 г. действует Открытый стандарт OSSirius SCS 702, положения которого формируются и изменяются исключительно в ходе публичных Интернет-обсуждений в пределах, заданных положениями международных стандартов ИСО/МЭК 11801, ANSI/TIA/EIA-568B и российским стандартом ГОСТ Р 53246-2008. Приложения, поддерживаемые кабельной системой, одобряются документами Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE), Asynchronous Transfer Mode (ATM) Forum, American National Standards Institute (ANSI) или International Organization for Standardization (ISO). Кабельная инфраструктура должна отвечать требованиям стандартов ANSI ТIА/ЕIА-568C и ANSI ТIА/ЕIА-569.

12 Скс. Подсистемы. Категории

Структурированная кабельная система – это кабельная система, поддерживающая различные типы информационных систем: компьютерные, телефонные и телевизионные сети, системы пожарной и охранной сигнализации. СКС – это совокупность кабельных элементов здания, предназначенная для передачи и приема разного рода сигналов (информационных, видео, пожаротушения, освещения, кондиционирования, охранной сигнализации, пропускной системы, силовой нагрузки сети и т.п.)

Подсистемы СКС

Подсистема рабочего места

Подсистема рабочего места предназначена для подключения конечных потребителей (компьютеров, терминалов, принтеров, телефонов и т. д.) к информационной розетке. Включает в себя коммутационные кабели, адаптеры, а также устройства позволяющие подключать оконечное оборудование к сети через информационную розетку. Работа СКС, в конечном итоге, обеспечивает работу именно подсистемы рабочего места.

Горизонтальная подсистема.

Горизонтальная подсистема покрывает пространство между Информационной розеткой на рабочем месте и горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу. Она состоит из горизонтальных кабелей, информационных розеток и части горизонтального кросса, которая обслуживает горизонтальный кабель. Каждый этаж здания рекомендуется обслуживать своей собственной Горизонтальной подсистемой.

Все горизонтальные кабели, независимо от типа передающей среды, не должны превышать 90 м на участке от информационной розетки на рабочем месте до горизонтального кросса. На каждое рабочее место должно быть проложено как минимум два горизонтальных кабеля.

Магистральная подсистема.

Магистральная подсистема соединяет главный кросс в аппаратной с промежуточными кроссами и с горизонтальными кроссами. Магистральная подсистема должна включать в себя кабель, установленный вертикально между этажными кроссами в многоэтажном здании, а также кабель, установленный горизонтально между кроссами в протяженном здании.

Подсистема оборудования.

Подсистема оборудования состоит из электронного оборудования связи коллективного (общего) использования, расположенного в аппаратной или в телекоммуникационном шкафу, и передающей среды, необходимой для подключения к распределительному оборудованию, обслуживающему горизонтальную или магистральную подсистемы.

Магистраль комплекса зданий.

Когда кабельная система охватывает более одного здания, компоненты, обеспечивающие связь между зданиями, составляют Магистраль комплекса зданий. Эта подсистема включает в себя среду, по которой осуществляется передача магистральных сигналов, соответствующее коммутационное оборудование, предназначенное для терминирования данного типа среды, и устройства электрической защиты для подавления опасных напряжений при воздействии на среду грозового и/или высоковольтного электричества, пики которых могут проникать в кабель внутри здания.

Административная подсистема.

Административная подсистема объединяет вместе, перечисленные выше подсистемы.

Состоит из коммутационных кабелей, с помощью которых производится физическое соединение различных подсистем, и маркировки для идентификации кабелей, коммутационных панелей и т. д

В стандарте EIA/TIA-568С для кабельных линий, кабелей и разъемов определены следующие категории: категория 6А, пропускающая сигнал в полосе частот до 500 МГц….

13 Беспроводные технологии. История. Стандартизация

Беспроводные технологии — подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.

Подходы к классификации

Классификация по дальности действия

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.

• По дальности действия:

  • Беспроводные персональные сети (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth.

  • Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area Networks). Примеры технологий — Wi-Fi.

  • Беспроводные сети масштаба города (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX.

  • Беспроводные глобальные сети (WWAN — Wireless Wide Area Network). Примеры технологий — CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.

• По топологии:

  • «Точка-точка».

  • «Точка-многоточка».

• По области применения:

  • Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд.

  • Операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.

Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух характеристик: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.

История развития

Стандартизация

14 Беспроводные технологии. WiMax / Wi-Fi

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).

Название «WiMAX» было создано WiMAX Forum — организацией, которая была основана в июне 2001 года с целью продвижения и развития технологии WiMAX. Форум описывает WiMAX как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL». Максимальная скорость — до 1 Гбит/сек на ячейку.

Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Термин возник как игра слов с Hi-Fi и никак не расшифровывается (см. ниже).

Любое оборудование, соответствующее стандарту IEEE 802.11, может быть протестировано в Wi-Fi Alliance и получить соответствующий сертификат и право нанесения логотипа Wi-Fi.

Wi-Fi и WiMAX

Сопоставления WiMAX и Wi-Fi далеко не редкость — термины созвучны, название стандартов, на которых основаны эти технологии, похожи (стандарты разработаны IEEE, оба начинаются с «802.»), а также обе технологии используют беспроводное соединение и используются для подключения к Интернету (каналу обмена данными). Но, несмотря на это, эти технологии направлены на решение совершенно различных задач.

• WiMAX это система дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно использует лицензированные спектры частот (хотя возможно и использование нелицензированных частот) для предоставления соединения с Интернетом типа точка-точка провайдером конечному пользователю. Разные стандарты семейства 802.16 обеспечивают разные виды доступа, от мобильного (схож с передачей данных с мобильных телефонов) до фиксированного (альтернатива проводному доступу, при котором беспроводное оборудование пользователя привязано к местоположению).

• Wi-Fi это система более короткого действия, обычно покрывающая десятки метров, которая использует нелицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. Обычно Wi-Fi используется пользователями для доступа к их собственной локальной сети, которая может быть и не подключена к Интернету. Если WiMAX можно сравнить с мобильной связью, то Wi-Fi скорее похож на стационарный беспроводной телефон.

• WiMAX и Wi-Fi имеют совершенно разный механизм Quality of Service (QoS). WiMAX использует механизм, основанный на установлении соединения между базовой станцией и устройством пользователя. Каждое соединение основано на специальном алгоритме планирования, который может гарантировать параметр QoS для каждого соединения. Wi-Fi, в свою очередь, использует механизм QoS подобный тому, что используется в Ethernet, при котором пакеты получают различный приоритет. Такой подход не гарантирует одинаковый QoS для каждого соединения.

Из-за дешевизны и простоты установки, Wi-Fi часто используется для предоставления клиентам быстрого доступа в Интернет различными организациями. Например, в некоторых кафе, отелях, вокзалах и аэропортах можно обнаружить бесплатную точку доступа Wi-Fi.

15 Беспроводные оптические линии связи (болс) . Миллиметровый диапазон

БОЛС - это способ передачи информации на расстоянии без использования кабеля, прямо через воздух. На противоположных концах линии связи устанавливаются приемо-передающие устройства, которые соединены через блок преобразователя с оборудованием конечного пользователя (ПК, телефон и т.д.). Возможны различные конфигурации сети: "звезда", "кольцо" или "mesh".   Применения :

1. Ethernet

2. Телефония

3. Телеметрия

4. Организация видеоконференций

5. Охранная сигнализация

6. Цифровое ТВ

 Беспроводная оптическая линия связи обеспечит Вам :  

     -  Скорость передачи данных по БОЛС выше, чем у радио - до 10 Гб/с.

     -   Мобильность позволяет устанавливать связь с удаленными объектами в рекордно короткие сроки ( до 3 часов).  

     - Дальность связи - Лазерные оптические системы связи работают на дистанциях от 100 метров до 2-3 километров, что намного превышает дальности большинства систем компьютерной беспроводной связи.

     - Надежность Лазерные системы связи работают даже в сложных метеоусловиях. Оптические системы работают при любых радиопомехах и вблизи высоковольтных линий электропередач.  

     - Защищенность информации Лазерный луч не видим человеческим глазом. Перехватить информацию вне точек установки оборудования - чрезвычайно сложная техническая задача.

    -  Экономичность - Стоимость лазерной связи оказывается ниже, чем стоимость других средств связи.  За любую другую линию связи требуется платить арендную плату : земля, столбы и т.д

 МИЛЛИМЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОН

Одно из основных направлений создания сверхвысокоскоростных (свыше 1 Гбит/с) беспроводных каналов связи и сетей передачи мультимедийной информации – переход от традиционного сантиметрового диапазона радиоволн к миллиметровому (60– 100 ГГц). Этот переход уже характеризуют как новую инновационную волну.

Миллиметровый диапазон давно привлекает внимание разработчиков ап­паратуры связи. Однако его практическое ос­воение до последнего времени ограничивалось частотами не более 40 ГГц. 30 лет назад Между­народный союз электросвязи ITU (International Telecommunication Union) принял решение об ис­пользовании миллиметрового диапазона радио­волн для оказания услуг фиксированной связи. Однако практический интерес к мм-диапазо­ну проявился только в конце 1990-х годов, после того как Федеральная комиссия по связи США (FCC) опубликовала доклад с подробным опи­санием возможностей систем, работающих на таких частотах. С тех пор полосы частот 71–76 и 81–86 ГГц, известные как частоты Е-диапазона, активно осваиваются для построения систем связи со сверхбольшой пропускной способностью (до 10 Гбит/с). Этому способствовали следующие обстоятельства:

• появление электронных компонентов милли­метрового диапазона с приемлемыми пара­метрами и стоимостью;

• высокая загрузка наиболее активно исполь­зуемого СВЧ-диапазона (2–38 ГГц) и необхо­димость поиска альтернативных частотных диапазонов;

• разработка нового поколения широкополос­ных систем связи, что привело к радикально­му росту трафика в сетях доступа и в опорных сетях таких систем.

В 2005 появились пер­вые радиосистемы Е-диапазона. В 2006 году Европейский институт стандартиза­ции в области телекоммуникаций (ETSI) опубли­ковал технические правила работы аппаратуры на частотах 71–76, 81–86 и 92–95 ГГц. Сегодня уже мно­гие страны осваивают Е-диапазон для создания беспроводных систем связи типа "точка-точка". •

16 Ip телефония. История. Схемы подключения

  История развития IP-Телефонии

Концепция передачи голоса по сети с помощью персонального компьютера зародилась в Университете штата Иллинойс (США). В 1993 г. Чарли Кляйн выпустил в свет Maven, первую программу для передачи голоса по сети с помощью PC. Одновременно одним из самых популярных мультимедийных приложений в сети стала CU-SeeMe, программа видеоконференций для Macintosh (Mac). Апрель 1994 г. Во время полета челнока Endeavor NASA передало на Землю его изображение с помощью программы CU-SeeMe. Одновременно, используя Maven, попробовали передавать и звук. Полученный сигнал из Льюисовского исследовательского центра поступал на Мае, соединенный с Интернет, и любой желающий мог услышать голоса астронавтов. Потом одну программу встроили в другую, и появился вариант CU-SeeMe с полными функциями аудио и видео как для Мае, так и для PC. Февраль 1995 г.

Израильская компания VocalTec предложила первую версию программы Internet Phone, разработанную для владельцев мультимедийных PC, работающих под Windows.

Это стало важной вехой в развитии Интернет-телефонии! Вскоре тысячи людей загрузили эту программу с домашней страницы VocalTec и начали общаться.

В том же 1995 г. Другие компании очень быстро оценили перспективы. На рынок обрушился поток продукции, предназначенной для телефонии через Сеть.

В сентябре 1995 в розничной продаже появилась первая из таких программ — DigiPhone,, которая предложила «дуплексные» возможности, позволяя говорить и слушать одновременно. Вот в этот момент и родилась привлекательная для абонентов настоящая интерактивная связь.

!! В марте 1996 г. было объявлено о совместном проекте под названием «Internet Telephone Gateway» двух компаний: уже известной нам VocalTec и крупнейшего производителя ПО для компьютерной телефонии Dialogic. Целью было научить работать через Интернет обычный телефонный аппарат, для чего между Сетью и ТфОП устанавливался специализированный шлюз. Последний получил название VTG (VocalTec Telephone Gateway). Многоканальные голосовые платы позволяли, во-первых, одной системе VTG поддерживать до восьми независимых телефонных разговоров через Сеть, а во-вторых, убрали проблему адресации, взяв на себя преобразование обычных телефонных номеров в IP-адреса (и обратно).

Еще через год стали вполне обычными соединения через Интернет двух обычных телефонных абонентов, находящихся в совершенно разных местах планеты. Вот так в течение всего каких-то двух лет стал на ноги альтернативный способ телефонной связи.

Цепочка преобразования:

Голос-данные(биты)-пакеты-коммутация пакетов.

Протокол ip не гарантирует доставку пакета, задержка-потеря пакета, связь прервана

HI323 – Iстандарт 1996

Т ерминал (Terminal) - оконечное мультимедийное (голос, видео, данные) устройство, предназначенное для участия в конференции.  Мультимедиа шлюз (Gateway) - устройство, предназначенное для преобразвания мультимедийной и управляющей информации при сопряжении разнородных сетей.  Устройство управления многоточечными конференциями (Multipoint Control Unit - MCU) - предназначено для организации конференций с участием трех и более участников Контроллер зоны (Gatekeeper, Привратник, Конференц-менеджер) - рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции.

Под терминалом стандарт понимает оборудование конечных точек сети, которое позволяет пользователям общаться друг с другом в реальном времени.

С хемы подключения:

Сеть с выходом в lan

 ---Предназначена для предоставления доступа к услугам передачи голосового трафика посредством сети Интернет (VoIP Network) с разделением доступа через собственную миниАТС (PBX) абонента.

Данная схема в первую очередь будет интересна компаниям, в которых выполнять международные звонки требуется многим сотрудникам. Шлюз IP-телефонии подключается к миниАТС и сотрудники компании в зависимости от направления звонка выходят либо на городскую линию, либо, если необходимо совершить международный звонок - на шлюз ИП-телефонии.

Типовая схема организации корпоративной телефонии с удаленными офисами компании.

Предназначена для связи между удаленными офисами или филиалами компании.

Эта схема наиболее полно реализуюет возможности IP-телефонии. Этот вариант наиболее удобен, экономичен и перспективен: в компании появляется телефонная сеть с единым планом нумерации, единым центром управления; при этом имееются все те дополнительные услуги, которые доступны на миниАТС, например, перевод звонков на другие номера (в том числе на те, которые находятся в удаленном офисе). Кроме того, это значительно сокращает расходы при использовании голосовой связи с сотрудниками компании, расположенными в удаленных офисах.

Распределительные системы

1. Ос. Эволюция

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающихпрограмм, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы иприкладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управлениявычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

2. Классификация ос. Принципы построения распределенных ос

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающихпрограмм, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы иприкладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управлениявычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

Классификация

По количеству одновременно работающих пользователей:

однопользовательские и многопользовательские;

числу заданий, одновременно выполняемых под управлением ОС:

однозадачные и многозадачные;

количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные и многопроцессорные;

разрядности кода ОС: 8-, 16-, 32- и 64-разрядные;

типу пользовательского интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические);

по назначению: Системы общего назначения, системы реального времени, прочие специализированные системы

Принципы построения распределенных ос (прозрачность, гибкость, надежность, эффективность, масштабируемость)

Надежность.

• Доступность, устойчивость к ошибкам (fault tolerance).

• Секретность

Производительность.

Грануллированность. Мелкозернистый и крупнозернистый параллелизм (fine-grained parallelism, coarse-grained parallelism). Устойчивость к ошибкам требует дополнительных накладных расходов.

3 Процессы. Состояния. Дескриптор. Контекст

Процесс (или по-другому, задача) - абстракция, описывающая выполняющуюся программу. Для операционной системы процесс представляет собой единицу работы, заявку на потребление системных ресурсов. Подсистема управления процессами планирует выполнение процессов, то есть распределяет процессорное время между несколькими одновременно существующими в системе процессами, а также занимается созданием и уничтожением процессов, обеспечивает процессы необходимыми системными ресурсами, поддерживает взаимодействие между процессами.

Состояние процессов

ВЫПОЛНЕНИЕ - активное состояние процесса, во время которого процесс обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором;

ОЖИДАНИЕ - пассивное состояние процесса, процесс заблокирован, он не может выполняться по своим внутренним причинам, он ждет осуществления некоторого события, например, завершения операции ввода-вывода, получения сообщения от другого процесса, освобождения какого-либо необходимого ему ресурса;

Г ОТОВНОСТЬ - также пассивное состояние процесса, но в этом случае процесс заблокирован в связи с внешними по отношению к нему обстоятельствами: процесс имеет все требуемые для него ресурсы, он готов выполняться, однако процессор занят выполнением другого процесса.

В состоянии ВЫПОЛНЕНИЕ в однопроцессорной системе может находиться только один процесс, а в ОЖИДАНИЕ и ГОТОВНОСТЬ - несколько процессов, эти процессы образуют очереди. Жизненный цикл процесса начинается с состояния ГОТОВНОСТЬ. При активизации процесс переходит в состояние ВЫПОЛНЕНИЕ и находится в нем до тех пор, пока либо он сам освободит процессор, либо будет насильно "вытеснен" из процессора. В последнем случае процесс возвращается в состояние ГОТОВНОСТЬ. В это же состояние процесс переходит из состояния ОЖИДАНИЕ, когда ожидаемое событие произойдет.

Контекст и дескриптор процесса

Выполнение процесса может быть многократно прервано и продолжено. Чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо восстановить состояние его операционной среды. Состояние операционной среды отображается состоянием регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях ввода-вывода, кодами ошибок выполняемых данным процессом системных вызовов и т.д. Эта информация называется контекстом процесса.

Кроме этого, операционной системе для реализации планирования процессов требуется дополнительная информация: идентификатор процесса, состояние процесса, данные о степени привилегированности процесса, место нахождения кодового сегмента и другая информация. В некоторых ОС (UNIX) эту информацию называют дескриптором процесса.

Дескриптор процесса по сравнению с контекстом содержит более оперативную информацию, которая должна быть легко доступна подсистеме планирования процессов. Контекст процесса содержит менее актуальную информацию и используется операционной системой только после того, как принято решение о возобновлении прерванного процесса.

Очереди процессов представляют собой дескрипторы отдельных процессов, объединенные в списки. Таким образом, каждый дескриптор, кроме всего прочего, содержит по крайней мере один указатель на другой дескриптор, соседствующий с ним в очереди. Создать процесс - это:

1. создать информационные структуры, описывающие данный процесс, то есть его дескриптор и контекст;

2. включить дескриптор нового процесса в очередь готовых процессов;

3. загрузить кодовый сегмент процесса в оперативную память или в область свопинга.

4 Классификация процессов. Квантование, приоритет

Процесс - абстракция символизирующая некоторую часть работы

Классификация Процессов

1. Последовательные

2. Паралелльные – частично перекртываются по времение:

А) независимые – работают на незаивисмых множетсвах переменных. На результат выполнения такого процесса не влияетработа независимого от него процесса т.к. он не может изменить значения его перемнных

Б) взаимодействующие – могут изменять значения друг друга, могут конкурировать ежду собой либо выполнять совместную работу

Среди этого множества алгоритмов рассмотрим подробнее две группы наиболее часто встречающихся алгоритмов: алгоритмы, основанные на квантовании, и алгоритмы, основанные на приоритетах.

В соответствии с алгоритмами, основанными на квантовании, смена активного процесса происходит, если:

• процесс завершился и покинул систему,

• произошла ошибка,

• процесс перешел в состояние ОЖИДАНИЕ,

• исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному процессу.

Процесс, который исчерпал свой квант, переводится в состояние ГОТОВНОСТЬ и ожидает, когда ему будет предоставлен новый квант процессорного времени, а на выполнение в соответствии с определенным правилом выбирается новый процесс из очереди готовых. Таким образом, ни один процесс не занимает процессор надолго, поэтому квантование широко используется в системах разделения времени. Граф состояний процесса, изображенный на рисунке 2.1, соответствует алгоритму планирования, основанному на квантовании.

Другая группа алгоритмов использует понятие "приоритет" процесса. Приоритет - это число, характеризующее степень привилегированности процесса при использовании ресурсов вычислительной машины, в частности, процессорного времени: чем выше приоритет, тем выше привилегии.

Существует две разновидности приоритетных алгоритмов: алгоритмы, использующие относительные приоритеты, и алгоритмы, использующие абсолютные приоритеты.

В обоих случаях выбор процесса на выполнение из очереди готовых осуществляется одинаково: выбирается процесс, имеющий наивысший приоритет. По разному решается проблема определения момента смены активного процесса. В системах с относительными приоритетами активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не покинет процессор, перейдя в состояние ОЖИДАНИЕ (или же произойдет ошибка, или процесс завершится). В системах с абсолютными приоритетами выполнение активного процесса прерывается еще при одном условии: если в очереди готовых процессов появился процесс, приоритет которого выше приоритета активного процесса.

5 Взаимное исключение. Синхронизация. Критическая секция

Важным понятием синхронизации процессов является понятие "критическая секция" программы. Критическая секция - это часть программы, в которой осуществляется доступ к разделяемым данным. Чтобы исключить эффект гонок по отношению к некоторому ресурсу, необходимо обеспечить, чтобы в каждый момент в критической секции, связанной с этим ресурсом, находился максимум один процесс. Этот прием называют взаимным исключением.

Простейший способ обеспечить взаимное исключение - позволить процессу, находящемуся в критической секции, запрещать все прерывания. Однако этот способ непригоден, так как опасно доверять управление системой пользовательскому процессу; он может надолго занять процессор, а при крахе процесса в критической области крах потерпит вся система, потому что прерывания никогда не будут разрешены.

Реализация критических секций с использованием блокирующих переменных имеет существенный недостаток: в течение времени, когда один процесс находится в критической секции, другой процесс, которому требуется тот же ресурс, будет выполнять рутинные действия по опросу блокирующей переменной, бесполезно тратя процессорное время.

Обобщающее средство синхронизации процессов предложил Дейкстра, который ввел два новых примитива. В абстрактной форме эти примитивы, обозначаемые P и V, оперируют над целыми неотрицательными переменными, называемыми семафорами. Пусть S такой семафор. Операции определяются следующим образом:

V(S) : переменная S увеличивается на 1 одним неделимым действием; выборка, инкремент и запоминание не могут быть прерваны, и к S нет доступа другим процессам во время выполнения этой операции.

P(S) : уменьшение S на 1, если это возможно. Если S=0, то невозможно уменьшить S и остаться в области целых неотрицательных значений, в этом случае процесс, вызывающий P-операцию, ждет, пока это уменьшение станет возможным. Успешная проверка и уменьшение также является неделимой операцией.

6. Дедлок. Условия возникновения. Стратегии борьбы.

Взаи́мная блокиро́вка (англ. deadlock) — ситуация в многозадачной среде или СУБД, при которой несколько процессов находятся в состоянии бесконечного ожидания ресурсов, занятых самими этими процессами.

Условия возникновения

1.   Условие взаимоисключения (Mutual exclusion).  Каждый ресурс выделен в точности одному процессу или доступен. Процессы требуют предоставления им монопольного управления ресурсами, которые им выделяются.

2.   Условие ожидания ресурсов (Hold and wait). Процессы удерживают за собой ресурсы, уже выделенные им, ожидая в то же время выделения дополнительных  ресурсов (которые при этом  обычно удерживаются другими процессами).

3.   Условие неперераспределяемости (No preemtion). Ресурс, данный ранее, не может быть принудительно забран у процесса. Освобождены они могут быть только процессом, который их удерживает.

 4.  Условие кругового ожидания (Circular wait).  Существует кольцевая цепь процессов, в которой каждый процесс удерживает за собой один или более ресурсов, требующихся другим процессам цепи.

Стратегии борьбы.

1. Предотвратить

Предотвращение можно рассматривать как запрет существования опасных состояний, обход - как запрет входа в опасное состояние, а восстановление - как запрет постоянного пребывания в опасном состоянии.

• Неограниченное выделение ресрсов

• Предварительное выделение ресурсов

• Перераспределение ресурсов (вариант Иерархическое выделение ресурсов)

Вариант решения- алгоритм Банкира:

1. Банкиру поступает запрос от клиента на получение кредита

2. Банкир проверяет, приводит ли этот запрос к небезопасному состоянию.

3. Банкир в зависимости от этого дает или отказывает в кредите.

2. Обойти

Стратегия обхода дедлоков гарантирует, что дедлок, хотя он в принципе и возможен, не возникает для конкретного набора процессов и запросов, выполняющихся в данный момент.

3. Распознать ситуацию

Стратегия распознавания дедлоков и последующего восстановления базируется на том, что дедлок возникает достаточно редко и что дороже предотвращать или обходить возможность его появления, чем распознать его и провести восстановление.

7. Синхронизация. Физические часы. Алгоритмы синхронизацации времени, алгоритм Кристина. Алгоритм Беркли.

Синхронизация процессов — приведение двух или нескольких процессов к такому их протеканию, когда определённые стадии разных процессов совершаются в определённом порядке, либо одновременно.

Измерение времени основано на циклических изменениях: cмена темного периода и светлого, вращение земли вокруг солнца. Периодичность смены темного периода и светлого - это день (оборот земли вокруг оси), один оборот вокруг солнца - это год.

Физические часы – солнечные, водяные, механические, электронные и тд

Алгоритмы синхронизации часов При функционировании системы желательно, чтобы локальное время отдельного ПК соответствовало физическому времени. Необходимо синхронизировать локальные часы, соблюдая порядок событий. При синхронизации часов существуют две проблемы:

1. Часы нельзя перевести назад, это может нарушить последовательность событий.  Надо замедлять часы, увеличив период приращения значения времени (например, с 10 до 11 мс).

2. Ненулевое время прохождения сообщения Надо многократно замерять время прохождения сообщений с показаниями часов и выбрать минимальное.

Алгоритм Кристиана. Периодически каждый узел посылает эталонному запрос его текущего времени. Эталонный узел максимально быстро отвечает на этот запрос. Но следует помнить, что между отправкой сообщения эталоном и его получением узлом проходит некоторое время, которое непостоянно и зависит от текущей загрузки сети передачи данных. Для оценки этого времени Кристиан предложил принимать время передачи ответа как половину времени между отправкой запроса и получением ответа. Для повышения точности следует производить серию таких замеров.

Достоинства: простота реализации, высокая эффективность в небольших сетях и сетях с малой загрузкой: поскольку в системе присутствует источник точного времени и синхронизация производится по нему, то время в системе в целом соответствует реальному.

Недостатки: требует внешнего источника точного времени, не имеет встроенной защиты от перевода часов в обратную сторону, некорректно работает в сетях с резкими скачками загрузки сети, не позволяет корректно устанавливать время в случае, если запрос и ответ передаются по разным маршрутам (требуется разное время для передачи данных сообщений).

Для случая, когда такой источник времени отсутствует:

Алгоритм Беркли. Данный алгоритм предназначен для случая, когда источник точного времени отсутствует. Сервер времени опрашивает все узлы для выяснения их текущего времени, усредняет это значение и рассылает команды на установку нового значения времени либо замедление часов.

Достоинства: простота реализации, высокая эффективность для систем, некритичных к отклонениям по времени.

Недостатки: требуется выделенный узел –сервер времени, поскольку источник точного времени отсутствует, а за общесистемное время принимается усредненное время узлов, оно может иметь мало общего с реальным временем, узлы с замедленным для коррекции временем (все еще некорректным) оказывают влияние на общесистемное время.

8. Логические часы. Алгоритм Лампорта

В современных информационных системах, которые управляют сложными процессами, объектами, большое значение имеет не только время наступления некоторого события, но и порядок событий. Сложно правильно организовать или отследить порядок событий из-за коммуникационных задержек и сдвига частоты. Для учета порядка событий необходимо ввести дополнительный фактор, помимо физического времени поступления события.

В 1978 году Lamport, решая проблему синхронизация времени, ввел понятие логического времени. Он показал, что если два процесса не взаимодействуют, то единого времени им не требуется, кроме того, в большинстве случаев согласованное время может не иметь ничего общего с физическим временем.

Алгоритм Лампорта

Для синхронизации логических часов Lamport определил отношение "произошло до". Выражение a->b читается как "a произошло до b" и означает, что все процессы согласны, что сначала произошло событие "a", а затем "b". Это отношение может в двух случаях быть очевидным:

1. Если оба события произошли в одном процессе.

2. Если событие a есть операция SEND в одном процессе, а событие b - прием этого сообщения другим процессом.

Отношение -> является транзитивным.

Если два события x и y случились в различных процессах, которые не обмениваются сообщениями, то отношения x->y и y->x являются неверными, а эти события называют одновременными.

Введем логическое время С таким образом, что если a->b, то C(a) < C(b)

Алгоритм:

1. Часы Ci увеличивают свое значение с каждым событием в процессе Pi: Ci=Ci+d (d > 0, обычно равно 1)

2. Если событие a есть посылка сообщения m процессом Pi, тогда в это сообщение вписывается временная метка tm=Ci(a). В момент получения этого сообщения процессом Pj его время корректируется следующим образом: Cj = max(Cj,tm+d)

Сначала рассмотрим поведение данной системы безотносительно физического времени. Процесс X взаимодействует с процессом Y (например, направив ему сообщение). Можно утверждать, что отправка сообщения процессом X происходит до его получения процессом Y . Затем процесс Y взаимодействует с процессом Z .

Теперь предположим, что у каждого процесса имеются локальные часы, показания которых, могут расходиться. Для записи времени событий в каждом отдельном процессе можно использовать локальные часы, но при этом нужно выработать определенные соглашения о том, какое из событий побеждает (то есть происходит первым) при совпадении отметок времени. Например, для этого отметку времени можно дополнять идентификатором процесса.

Общая последовательность событий в системе будет соблюдаться, если сможем гарантировать, что сдвиг частоты не вызовет нарушения ограничений. Предположим, что процесс X включает в отправляемое процессу Y сообщение отметку времени (отправка (m, tx)) . Когда процесс Y получает это сообщение (получение (m, tx)) , его собственные часы показывают ty (рис.5.2).

-Если Ty > Tx , то все в порядке

-Если Ty < Tx , то имеет место нарушение ограничения на порядок событий.

Процесс Y может установить на своих часах время tx+ 1 , и все будет в порядке, хотя системное время будет все больше и больше расходиться с реальным. Главное, что порядок событий в системе будет соблюдаться.

9. Выбор координатора. Алгоритм «задиры». Кольцевой алгоритм без маркера

Координатор – один из процессов, который должен выполнить специальные функции по инициации, координации.

Многие распределенные алгоритмы требуют, чтобы один из процессов выполнял функции координатора, инициатора или некоторую другую специальную роль. Выбор такого специального процесса будем называть выбором координатора. При этом очень часто бывает не важно, какой именно процесс будет выбран. Можно считать, что обычно выбирается процесс с самым большим уникальным номером. Могут применяться разные алгоритмы, имеющие одну цель - если процедура выборов началась, то она должна закончиться согласием всех процессов относительно нового координатора.

Алгоритм "задиры" Если процесс обнаружит, что координатор очень долго не отвечает, то инициирует выборы. Процесс P проводит выборы следующим образом:

1. P посылает сообщение "ВЫБОРЫ" всем процессам с большими, чем у него номерами.

2. Если нет ни одного ответа, то P считается победителем и становится координатором.

3. Если один из процессов с большим номером ответит, то он берет на себя проведение выборов. Участие процесса P в выборах заканчивается.

В любой момент процесс может получить сообщение "ВЫБОРЫ" от одного из коллег с меньшим номером. В этом случае он посылает ответ "OK", чтобы сообщить, что он жив и берет проведение выборов на себя, а затем начинает выборы (если к этому моменту он уже их не вел). Следовательно, все процессы прекратят выборы, кроме одного - нового координатора. Он извещает всех о своей победе и вступлении в должность сообщением "КООРДИНАТОР".

Если процесс выключился из работы, а затем захотел восстановить свое участие, то он проводит выборы (отсюда и название алгоритма).

Кольцевой алгоритм без маркера

Алгоритм основан на использовании кольца (физического или логического), но без маркера. Каждый процесс знает следующего за ним в круговом списке. Когда процесс обнаруживает отсутствие координатора, он посылает следующему за ним процессу сообщение "ВЫБОРЫ" со своим номером. Если следующий процесс не отвечает, то сообщение посылается процессу, следующему за ним, и т.д., пока не найдется работающий процесс. Каждый работающий процесс добавляет в список работающих свой номер и переправляет сообщение дальше по кругу. Когда процесс обнаружит в списке свой собственный номер (круг пройден), он меняет тип сообщения на "КООРДИНАТОР" и оно проходит по кругу, извещая всех о списке работающих и координаторе (процессе с наибольшим номером в списке). После прохождения круга сообщение удаляется.

2. Взаимное исключение. Централизованный алгоритм

Системы, состоящие из нескольких процессов, часто легче программировать, используя так называемые критические секции. Когда процессу нужно читать или модифицировать некоторые разделяемые структуры данных, он прежде всего входит в критическую секцию для того, чтобы обеспечить себе исключительное право использования этих данных, при этом он уверен, что никакой процесс не будет иметь доступа к этому ресурсу одновременно с ним. Это называется взаимным исключением. В однопроцессорных системах критические секции защищаются семафорами, мониторами и другими аналогичными конструкциями. Рассмотрим, какие алгоритмы могут быть использованы в распределенных системах.

Централизованный алгоритм

Наиболее очевидный и простой путь реализации взаимного исключения в распределенных системах - это применение тех же методов, которые используются в однопроцессорных системах. Один из процессов выбирается в качестве координатора (например, процесс, выполняющийся на машине, имеющей наибольшее значение сетевого адреса). Когда какой-либо процесс хочет войти в критическую секцию, он посылает сообщение с запросом к координатору, оповещая его о том, в какую критическую секцию он хочет войти, и ждет от координатора разрешение. Если в этот момент ни один из процессов не находится в критической секции, то координатор посылает ответ с разрешением. Если же некоторый процесс уже выполняет критическую секцию, связанную с данным ресурсом, то никакой ответ не посылается; запрашивавший процесс ставится в очередь, и после освобождения критической секции ему отправляется ответ-разрешение. Этот алгоритм гарантирует взаимное исключение, но вследствие своей централизованной природы обладает низкой отказоустойчивостью.

3. Взаимное исключение. Распределенный алгоритм

Системы, состоящие из нескольких процессов, часто легче программировать, используя так называемые критические секции. Когда процессу нужно читать или модифицировать некоторые разделяемые структуры данных, он прежде всего входит в критическую секцию для того, чтобы обеспечить себе исключительное право использования этих данных, при этом он уверен, что никакой процесс не будет иметь доступа к этому ресурсу одновременно с ним. Это называется взаимным исключением. В однопроцессорных системах критические секции защищаются семафорами, мониторами и другими аналогичными конструкциями. Рассмотрим, какие алгоритмы могут быть использованы в распределенных системах.

Распределенный алгоритм

Когда процесс хочет войти в критическую секцию, он формирует сообщение, содержащее имя нужной ему критической секции, номер процесса и текущее значение времени. Затем он посылает это сообщение всем другим процессам. Предполагается, что передача сообщения надежна, то есть получение каждого сообщения сопровождается подтверждением. Когда процесс получает сообщение такого рода, его действия зависят от того, в каком состоянии по отношению к указанной в сообщении критической секции он находится. Имеют место три ситуации:

1. Если получатель не находится и не собирается входить в критическую секцию в данный момент, то он отсылает назад процессу-отправителю сообщение с разрешением.

2. Если получатель уже находится в критической секции, то он не отправляет никакого ответа, а ставит запрос в очередь.

3. Если получатель хочет войти в критическую секцию, но еще не сделал этого, то он сравнивает временную отметку поступившего сообщения со значением времени, которое содержится в его собственном сообщении, разосланном всем другим процессам. Если время в поступившем к нему сообщении меньше, то есть его собственный запрос возник позже, то он посылает сообщение-разрешение, в обратном случае он не посылает ничего и ставит поступившее сообщение-запрос в очередь.

Процесс может войти в критическую секцию только в том случае, если он получил ответные сообщения-разрешения от всех остальных процессов. Когда процесс покидает критическую секцию, он посылает разрешение всем процессам из своей очереди и исключает их из очереди.

4. Взаимное исключение. Алгоритм с круговым маркером

Системы, состоящие из нескольких процессов, часто легче программировать, используя так называемые критические секции. Когда процессу нужно читать или модифицировать некоторые разделяемые структуры данных, он прежде всего входит в критическую секцию для того, чтобы обеспечить себе исключительное право использования этих данных, при этом он уверен, что никакой процесс не будет иметь доступа к этому ресурсу одновременно с ним. Это называется взаимным исключением. В однопроцессорных системах критические секции защищаются семафорами, мониторами и другими аналогичными конструкциями. Рассмотрим, какие алгоритмы могут быть использованы в распределенных системах.

Алгоритм с круговым маркером

Все процессы системы образуют логическое кольцо, т.е. каждый процесс знает номер своей позиции в кольце, а также номер ближайшего к нему следующего процесса. Когда кольцо инициализируется, процессу 0 передается так называемый маркер. Маркер циркулирует по кольцу. Он переходит от процесса n к процессу n+1 путем передачи сообщения по типу "точка-точка". Когда процесс получает маркер от своего соседа, он анализирует, не требуется ли ему самому войти в критическую секцию. Если да, то процесс входит в критическую секцию. После того, как процесс выйдет из критической секции, он передает токен дальше по кольцу. Если же процесс, принявший маркер от своего соседа, не заинтересован во вхождении в критическую секцию, то он сразу отправляет маркер в кольцо. Следовательно, если ни один из процессов не желает входить в критическую секцию, то в этом случае маркер просто циркулирует по кольцу с высокой скоростью.

Сравнение алгоритмов(не нужно, на всякий случай)

Централизованный алгоритм является наиболее простым и наиболее эффективным. При его использовании требуется только три сообщения для того, чтобы процесс вошел и покинул критическую секцию: запрос и сообщение-разрешение для входа и сообщение об освобождении ресурса при выходе. При использовании распределенного алгоритма для одного использования критической секции требуется послать (n-1) сообщений-запросов (где n - число процессов) - по одному на каждый процесс и получить (n-1) сообщений-разрешений, то есть всего необходимо 2(n-1) сообщений. В алгоритме Token Ring число сообщений переменно: от 1 в случае, если каждый процесс входил в критическую секцию, до бесконечно большого числа, при циркуляции маркера по кольцу, в котором ни один процесс не входил в критическую секцию.

К сожалению все эти три алгоритма плохо защищены от отказов. В первом случае к краху приводит отказ координатора, во втором - отказ любого процесса (парадоксально, но распределенный алгоритм оказывается менее отказоустойчивым, чем централизованный), а в третьем - потеря маркера или отказ процесса.