20. Распределенные вычисления
•Различают режимы распределенных вычислений (РВ):
•удаленного узла;
•дистанционного управления (рис. 5.7).
Рис. 5.7. Удаленный узел и дистанционное управление
Экран терминала
Файш, базы данных
при дцстжщонном управлении
Процедуры приложения
с
удаленный уз лом
Режим удаленного узла
•В режиме удаленного узла основные процедуры приложения исполняются на терминальном узле (local node), а с удаленным узлом (remote node) связь используется для пересылки файлов.
•В большинстве случаев режим удаленного узла приводит к более заметной инерционности связи через телефонные каналы.
•Дистанционное управление обеспечивает передачу клавишных команд в прямом направлении и экранных изображений (обычно лишь изменений в них) в сжатом виде в обратном направлении, поэтому задержки меньше.
Режим дистанционного управления
•Системы распределенных вычислений основаны на режиме дистанционного управления, при котором терминальный узел используется только для интерфейса с пользователем и передачи команд управления, а основные процедуры приложения исполняются на удаленном узле (сервере).
•Поэтому в сетях распределенных вычислений должны быть выделены серверы приложений.
Разделение функций по узлам сети
•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).
Рис. 5.8. Варианты распределенных вычислений
DBS
RDA
FS
Файловый сервер (FS)
•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.
Менеджер маркеров
•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.
Доступ к удаленным данным (RDA)
•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.
Сервер баз данных (DBS)
•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 все прикладные процедуры включаются в прикладные программы, и, следовательно, при необходимости их изменения приходится модифицировать практически все прикладное ПО.
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.
Сервер приложений (ApS)
•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).
Рис. 5.9. Трехзвенная схема распределенных вычислений
Серверы Клиенты
Распределение функций между пользователями
•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.
Схема "один к одному"
•Для каждого активного пользователя создается своя копия СУБД.
Многопотоковая схема
•СУБД должна обслуживать одновременно многих пользователей.
•Чтобы эффективно использовать многопотоковую схему в многопроцессорных вычислительных системах, можно иметь СУБД на нескольких процессорах, транзакции между СУБД распределяются программой-диспетчером.
СУБД третьего поколения
•Особенности СУБД в таких сложных системах, как САПР, делают правомочным их квалификацию как 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
•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 стороны А состояния БД.
Рис. 5.10. Оповещение прикладных программ о событиях в БД
Значения параметров
•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.
Многопротокольность
•Для реализации многолротокольности 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
•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.
•Здесь фигурируют и известные средства: Visial Basic (MS), Delphi (Borland) и др.