Технологии распределенной обработки данных в которой компьютерные ресурсы

Обновлено: 06.07.2024

Концепция построения сети

До появления компьютерных сетей каждый пользователь должен был иметь свой принтер, плоттер и другие периферийные устройства. Чтобы совместно использовать принтер, существовал единственный способ - пересесть за компьютер, подключенный к этому принтеру. Сети позволяют целому ряду пользователей одновременно «владеть» данными на носителях прямого доступа и периферийными устройствами. Если нескольким пользователям надо распечатать документ, все они могут обратиться к сетевому принтеру.

Самая простая сеть состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом Вы не можете быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.

Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия. Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.

Первоначально компьютерные сети были небольшими и объединяли до десяти компьютеров и один принтер. Технология передачи данных ограничивала размеры сети, в том числе количество компьютеров в сети и ее физическую длину. Например, в начале 1980-х годов наиболее популярный тип сетей состоял не более чем из 30 компьютеров, а длина кабеля не превышала 185 м (600 футов). Такие сети легко располагались в пределах одного этажа здания или небольшой организации. Для маленьких фирм подобная конфигурация подходит и сегодня. Эти сети называются локальными вычислительными сетями [ЛВС (LAN)].

Локальные сети не совсем соответствуют потребностям крупных предприятий, офисы которых обычно территориально расположены в различных местах. Этот факт поставил задачу расширения сетей. Так на основе небольших локальных сетей возникли более крупные системы. В настоящее время миллионы ЛВС объединены в глобальную вычислительную сеть ГВС (WAN), а количество компьютеров в сети достигает нескольких тысяч.

В настоящее время большинство организаций хранит и совместно использует в сетевой среде огромные объемы жизненно важных данных. Вот почему сети сейчас так же необходимы, как еще совсем недавно были необходимы пишущие машинки и картотеки.

Два типа ЛВС - одноранговые сети и сети с выделенным сервером

Все сети имеют некоторые общие компоненты, функции и характеристики:

· серверы (server) - компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым пользователям;

· клиенты (client) - компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером;

· среда (media) - способ соединения компьютеров;

· совместно используемые данные - файлы, предоставляемые серверами по сети;

· совместно используемые периферийные устройства, например принтеры, библиотек CD-ROM и т.д.,

· ресурсы, предоставляемые серверами;

· ресурсы - файлы, принтеры и другие элементы, используемые в сети.

· Несмотря на определенные сходства, сети разделяются на два типа:

· на основе сервера (server based).

Различия между одноранговыми сетями и сетями на основе сервера имеют принципиальное значение, поскольку определяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети зависит от многих факторов:

· необходимого уровня безопасности;

· уровня доступности административной поддержки;

· объема сетевого трафика;

· потребностей сетевых пользователей;

Распределенная обработка данных

Распределенная обработка данных - методика выполнения прикладных программ группой систем. При этом пользователь получает возможность работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных абонентских системах.

В современном бизнесе очень часто возникает необходимость предоставить доступ к одним и тем же данным группам пользователей, территориально удаленным друг от друга. В качестве примера можно привести банк, имеющий несколько отделений. Эти отделения могут находиться в разных городах, странах или даже на разных континентах, тем не менее необходимо организовать обработку финансовых транзакций (перемещение денег по счетам) между отделениями. Результаты финансовых операций должны быть видны одновременно во всех отделениях.

Существуют два подхода к организации обработки распределенных данных.

1. технология распределенной базы данных. Такая база включает фрагменты данных, расположенные на различных узлах сети. С точки зрения пользователей она выглядит так, как будто все данные хранятся в одном месте. Естественно, такая схема предъявляет жесткие требования к производительности и надежности каналов связи.

2. технология тиражирования. В этом случае в каждом узле сети дублируются данные всех компьютеров. При этом:

o передаются только операции изменения данных, а не сами данные

o передача может быть асинхронной (неодновременной для разных узлов)

o данные располагаются там, где обрабатываются.

Это позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи, более того при выходе из строя линии связи какого-либо компьютера, пользователи других узлов могут продолжать работу. Однако при этом допускается неодинаковое состояние базы данных для различных пользователей в один и тот же момент времени. Следовательно, невозможно исключить конфликты между двумя копиями одной и той же записи.

Достоинствами распределенной обработки информации является:

o большое число взаимодействующих между собой пользователей;

o устранение пиковых нагрузок с централизованной базы данных за счет распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;

o возможность доступа пользователя к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;

o обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.

При распределенной обработке производится работа с базой, т.е. представление данных, их обработка, работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на сервере. При наличии распределенной базы данных база размещается на нескольких серверах. В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: экономической, финансовой, кредитной, статистической, научно-технической, маркетинга, патентной информации, электронной документации и т.д.

Облачные вычисления (cloud computing) — технология распределенной обработки информации, для которой используются компьютерные ресурсы и ПО, а данные предоставляются абонентам по запросу. Слово облако используется как метафора, в основе которой реализовано обычная схема сети интернет.

Модели облачных вычислений

Аналитическая компания Gartner дала определение вычислениям в облаке — совокупность действий по представлению клиенту через Интернет определенных ресурсов как услуг, нде методы поддержки таких ресурсов скрыты, ну а сами ресурсы оплачиваются при их использовании. Такая концепция являет собой расширенный хостинг, решающей более широкий круг задач, нежели обычный хостинг. Пользователь видит облако как вычислительные мощи с возможностью хранения данных. Пользователь устанавливает определенные правила к ресурсу, а облако выдает оптимальную архитектуру компьютерных ресурсов для реализации потребности пользователя (рис.1).

Реализация мощностей для клиента определяет то, что облако должно поддерживать масштабируемость. Это разрешимо за счет технологии виртуализации, которая эффективно реализует серверные ресурсы с помощью консолидации всех операционных систем и ПО. Архитектура облачных вычислений в корне изменила традиционных принцип доставки управления и интеграции приложений. Пользователи имеют возможность запускать самые современные программы имея в наличии слабые компьютеры. Главное иметь высокоскоростное соединение Интернет. Зачастую бывает, что использование облак получается дешевле, чем создавать собственную ИТ-структуру и информационные связи.

Частное облако — облачная система, которая используется только одной компанией. Облако находится под контролем личного ИТ-отдела.

Облако общего пользования — облачная инфраструктура дается в пользование всем желающим пользователям.

Гибридное облако — являет собой сочетание двух первых моделей

Архитектура облачных сервисов

Облако состоит из разных уровней на которых работают разные приложения (рис.2). Самый нижний уровень IaaS — ответственен за инфраструктуру. Он предоставляет услуги по аренде вычислительных мощностей и систем хранение информации. Клиент может использовать любые операционные системы и приложения. PaaS — уровень платформы, который содержит и инфраструктуру и операционные системы и иногда с приложениями. SaaS — уровень приложений, который разрешает реализовывать приложения из облака для работы на вашем компьютере.

Также есть дополнительные сервисы, которые реализуются только по требованию пользователя. DaaS — предоставление данных по требованию пользователя. WaaS — рабочее место как услуга, предоставляет виртуальное рабочее место. CaaS — сервис услуги связи — почта, IP-телефония и тд.

Презентация на тему: " 9 класс--Облачные технологии. Облачные технологии (cloud computing) это технологии распределённой обработки данных в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются." — Транскрипт:

2 Облачные технологии (cloud computing) это технологии распределённой обработки данных в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как интернет-сервис это Ваша рабочая площадка на удаленном сервере в интернете облачные технологии - это технологии, в которых вычисления выполняются серверами без непосредственного привлечения ресурсов Вашего компьютера

3 Облачные сервисы: Infrastructure-as-a-Service ("Инфраструктура как сервис") предоставляет пользователю компьютерную инфраструктуру (виртуальные серверы, жесткие диски) для развертывания и запуска приложений; Platform-as-a-Service ("Платформа как сервис") - предоставляет пользователю компьютерную платформу с установленной операционной системой и некоторым программным обеспечением; Software-as-a-Service ("Программное обеспечение как сервис") предоставляет возможность пользоваться программным обеспечением как услугой и делать это удаленно через Интернет. Данный подход позволяет не покупать программный продукт, а просто временно воспользоваться им при необходимости. Все вопросы обновления и лицензий на данное программное обеспечение регулируется поставщиком данной услуги.

4 Услуги, предоставляемые облачными системами Storage-as-a-Service ("хранение как сервис") - это сервис, представляющий собой дисковое пространство по требованию. Каждый из нас когда-нибудь сталкивался с ситуацией, когда на мониторе появлялось зловещее предупреждение: "Логический диск заполнен, чтобы освободить место, удалите ненужные программы или данные". Услуга Storage-as-a-Service дает возможность сохранять данные во внешнем хранилище, в "облаке". Для Вас, оно будет выглядеть, как дополнительный логический диск или папка. Сервис является базовым для остальных, поскольку входит в состав практически каждого из них.

5 Information-as-a-Service ("информация как сервис") Дает возможность удаленно использовать любые виды информации, которая может меняться ежеминутно или даже ежесекундно. Услуги, предоставляемые облачными системами

6 Application-as-a-Service ("приложение как сервис") или Software-as-a-Service ("ПО как сервис"). Это «программное обеспечение по требованию», которое развернуто на удаленных серверах и каждый пользователь может получать к нему доступ посредством Интернета Все вопросы обновления и лицензий на данное обеспечение регулируется поставщиком данной услуги Оплата производится за фактическое использование программ Примеры: Google Docs, Google Calendar и т.п. онлайн- программы Услуги, предоставляемые облачными системами

7 Platform-as-a-Service ("платформа как сервис") Пользователю предоставляется компьютерная платформа с установленной операционной системой и некоторым программным обеспечением. Услуги, предоставляемые облачными системами

8 Security-as-a-Service ("безопасность как сервис") Данный вид услуги позволяет пользователям данного сервиса экономить на развертывании и поддержании своей собственной системы безопасности. Услуги, предоставляемые облачными системами

9 Преимущества облачных технологий использование ПО легального происхождения; доступ к личной информации с любого компьютера, подключённого к Интернету; можно работать с информацией с разных устройств (ПК, планшеты, телефоны и т.п.); синхронизация данных на всех ваших устройствах; одну и туже информацию, как Вы, так и окружающие, могут просматривать и редактировать одновременно с разных устройств; возможность использования сложных программных комплексов на маломощном оборудовании;

10 Преимущества облачных технологий не важно в какой операционной системе Вы предпочитаете работать, - веб-сервисы работают в браузере любых ОС; многие платные программы стали бесплатными (или более дешёвыми) веб-приложениями; возможность организации резервного хранения данных; вы всегда пользуетесь самой последней версией программ; техническое обслуживание, обновление ПО производит провайдер услуг; легко можно делиться информацией с людьми из любой точки земного шара.

11 Недостатки облачных технологий Необходимость постоянного соединения. Для получения доступа к услугам «облака» необходимо постоянное соединение с Интернет; сохранность пользовательских данных сильно зависит от компании провайдера; невозможность контролировать доступ к хранящимся данным третьих лиц;

12 не рекомендуется хранить наиболее ценные документы на публичном облаке, так как в настоящее время нет технологии, которая бы гарантировала конфиденциальность данных; не каждое приложение позволяет сохранить результаты работы в память компьютера; для построения собственного облака необходимо выделить значительные материальные ресурсы; необходимость регулярной оплаты некоторых облачных сервисов и услуг. Недостатки облачных технологий

13 Области применения облачных технологий наука; образование; бизнес; создание групповых проектов, презентаций; написание электронных писем; общение в чатах и в социальных сетях; просмотр и размещение видео; создание фотоальбомов; ведение блогов, сайтов и т. д.

14 Примеры использования облачных технологий в образовании электронные дневники журналы личные кабинеты для учеников и преподавателей тематические форумы

15 «Облачные» компании Google Search (поисковая система) Google Translate (переводчик) Gmail (почтовая служба) Google Docs (документы) и другие… Microsoft Office 365 Microsoft Outlook Microsoft SkyDrive Яндекс. Поиск Яндекс. Диск Яндекс. Фото Яндекс. Поиск людей

Организация ЛВС на предприятии дает возможность распределить ресурсы ПК по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации.

Распределенная обработка данных имеет следующие преимущества:

возможность увеличения числа удаленных взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, обработки, хранения и передачи информации;
снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз на разных персональных компьютерах;
обеспечение доступа пользователей к вычислительным ресурсам ЛВС;
обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.

При распределенной обработке производится работа с базой данных, т. е. представление данных , их обработка. При этом работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на сервере.

Выделяют локальные и распределенные базы данных :

В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: экономической, финансовой, кредитной, статистической, научно-технической, маркетинга, патентной информации, электронной документации и т. д.

Создание распределенных баз данных было вызвано двумя тенденциями обработки данных, с одной стороны - интеграцией, а с другой - децентрализацией.

Интеграция обработки информации подразумевает централизованное управление и ведение баз данных.

Децентрализация обработки информации обеспечивает хранение данных в местах их возникновения или обработки, при этом скорость обработки повышается, стоимость снижается, увеличивается степень надежности системы.

Доступ пользователей к распределенной базе данных (РБД) и администрирование осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных, которая обеспечивает выполнение следующих функций:

автоматическое определение компьютера, хранящего требуемые в запросе данные;
декомпозицию распределенных запросов на частные подзапросы к базе данных отдельных ПК;
планирование обработки запросов;
передачу частных подзапросов и их исполнение на удаленных персональных компьютерах;
прием результатов выполнения частных подзапросов;
поддержание в согласованном состоянии копий дублированных данных на различных ПК сети;
управление параллельным доступом пользователей к РБД;
обеспечение целостности РБД.

Распределенная обработка данных реализуется с помощью технологии "клиент- сервер ".

Эта технология предполагает, что каждый из компьютеров сети имеет свое назначение и выполняет свою определенную роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами (процессоры, файловая система , почтовая служба, служба печати , база данных ), другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами.

Рассматриваемая технология определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер - это объект , предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис - это процесс обслуживания клиентов.

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре "клиент- сервер " описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.

Клиенты - это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя - это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс , получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

Один из основных принципов технологии "клиент- сервер " заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на три группы, имеющие различную природу:

В соответствии с этой классификацией в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:

компонент представления, реализующий функции первой группы;
прикладной компонент, поддерживающий функции второй группы;
компонент доступа к информационным ресурсам, поддерживающий функции третьей группы.

Выделяют четыре модели реализации технологии "клиент- сервер ", представленные на рис. 6.11.

Рис. 6.11. Модели реализации технологии «клиент-сервер»

Модель файлового сервера представляет наиболее простой случай распределенной обработки данных. Один из компьютеров в сети считается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Файловый сервер играет роль компонента доступа к информационным ресурсам (т. е. к файлам). На других ПК в сети функционирует приложения, в которых совмещены компонент представления и прикладной компонент . Использование файловых серверов предполагает, что вся обработка данных выполняется на рабочей станции, а сервер лишь выполняет функции накопителя данных и средств доступа ( рис. 6.12).

К недостаткам технологии данной модели относят низкий сетевой трафик (передача множества файлов, необходимых приложению), небольшое количество операций манипуляции с данными (файлами), отсутствие адекватных средств безопасности доступа к данным (защита только на уровне файловой системы) и т. д.

Модель доступа к удаленным данным существенно отличается от модели файлового сервера методом доступа к информационным ресурсам. В этой модели компонент представления и прикладной компонент также совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка ( SQL , если речь идет о базах данных) или вызовами функций специальной библиотеки.

Запросы к информационным ресурсам направляются по сети серверу базы данных , который обрабатывает и выполняет их, возвращая клиенту не файлы, а необходимые для обработки блоки данных, которые удовлетворяют запросу клиента ( рис. 6.13).

Основное достоинство модели доступа к удаленным данным заключается в унификации интерфейса "клиент- сервер " в виде языка SQL и широком выборе средств разработки приложений. К недостаткам можно отнести существенную загрузку сети при взаимодействии клиента и сервера посредством SQL -запросов и невозможность администрирования приложений, т. к. в одной программе совмещаются различные по своей природе функции (представления данных и прикладного компонента).

Модель сервера баз данных основана на механизме хранимых процедур. Процедуры хранятся в словаре базы данных , разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функционирует SQL - сервер . В этой модели компонент представления выполняется на компьютере-клиенте, в то время как прикладной компонент оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере-сервере базы данных . Там же выполняется компонент доступа к данным, т. е. ядро СУБД ( рис. 6.14).

Достоинства модели сервера баз данных:

возможность централизованного администрирования прикладных функций;
снижение трафика (вместо SQL-запросов по сети направляются вызовы хранимых процедур);
экономия ресурсов компьютера за счет использования единожды созданного плана выполнения процедуры.

Основной недостаток модели сервера баз данных является ограниченность средств написания хранимых процедур, представляющих собой разнообразные процедурные расширения SQL . Сфера их использования ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности отладки и тестирования разнообразных хранимых процедур.

Модель сервера приложений позволяет помещать прикладные программы на отдельные серверы приложений. Программа , выполняемая на компьютере-клиенте, решает задачу ввода и отображения данных, т. е. реализует операции первой группы. Прикладной компонент реализован как группа процессов , выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения. Доступ к информационным ресурсам, необходимым для решения прикладных задач, обеспечивается так же, как в модели доступа к удаленным данным, т. е. прикладные программы обращаются к серверу базы данных с помощью SQL -запросов ( рис. 6.15).

Технологии "клиент- сервер " имеют следующие преимущества:

позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
предоставляют эффективный доступ к сетевым ресурсам.

Наряду с преимуществами технология "клиент- сервер " имеет и ряд недостатков:

Читайте также: