Технология файл сервер не является распределенной

Обновлено: 04.07.2024

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.

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:

Концепция построения сети

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

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).

· необходимого уровня безопасности;

· уровня доступности административной поддержки;

· объема сетевого трафика;

· потребностей сетевых пользователей;

Распределенная обработка данных

Существуют два подхода к организации обработки распределенных данных.

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.

Достоинствами распределенной обработки информации является:

o большое число взаимодействующих между собой пользователей;

o возможность доступа пользователя к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;

o обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.

Выделились несколько самостоятельных технологий распределенной обработки данных [14]:

Реальные распределенные информационные системы, как правило, построены на основе сочетания этих технологий.

Системы на основе технологии клиент-сервер развились из первых централизованных многопользовательских информационных систем на основе мэйнфреймов и получили наиболее широкое распространение в корпоративных информационных системах.

При реализации данной технологии отступают от одного из основных принципов создания распределенных систем — отсутствия центрального узла [14].

Принцип централизации хранения и обработки данных является базовым принципом технологии клиент-сервер.

Можно выделить следующие идеи, лежащие в основе технологии клиент-сервер [14]:

• общие для всех пользователей данные, расположенные на одном или нескольких серверах;

• множество пользователей, осуществляющих доступ к общим данным.

Важное значение в технологии клиент-сервер имеют понятия сервера и клиента.

Под сервером в широком смысле понимается любая система, процесс, компьютер, владеющие каким-либо вычислительным ресурсом (памятью, временем процессора, файлами и т. д.). Клиентом называется любая система, процесс, компьютер, пользователь, делающие запрос к серверу на использование ресурса [14].

Настольные (локальные) СУБД, в случае их использования несколькими пользователями в компьютерной сети, функционируют на основе технологии файл-сервер, которая появилась раньше технологии клиент-сервер. Дело в том, что настольные СУБД не содержат специальных сервисов, управляющих данными, а используют для этой цели файловые сервисы операционной системы. Поэтому вся обработка данных в таких СУВД осуществляется в клиентском приложении. При выполнении запросов все данные (даже те, которые не удовлетворяют запросу, а это могут быть сразу несколько таблиц) должны быть доставлены клиентскому приложению. Это приводит к перегрузке сети при увеличении числа пользователей и объема БД, а также грозит нарушением целостности данных.

Одним из важнейших преимуществ архитектуры клиент-сервер является снижение сетевого трафика при выполнении запросов. Клиент посылает запрос серверу на выборку данных, запрос обрабатывается сервером, и клиенту передается не вся таблица (как было бы в технологии файл-сервер), а только результат обработки запроса.

Вторым преимуществом архитектуры клиент-сервер является возможность хранения так называемой бизнес-логики (например, правил ссылочной целостности или ограничений на значения данных) на сервере, что дозволяет избежать дублирования кода в различных клиентских приложениях, использующих общую базу данных.

Во многих случаях узким местом клиент-серверных ИС является недостаточно высокая производительность из-за необходимости передачи по сети все-таки большого количества данных.

Построение быстродействующих информационных систем обеспечивают технологии репликации данных.

Репликой называют копию БД, размещенную на другом компьютере сети для автономной работы пользователей. Основная идея репликации заключается в том, что пользователи работают автономно с общими данными, растиражированными по локальным базам данных. Производительность работы системы повышается из-за отсутствия необходимости обмена данными по сети. Для реализации технологии репликации программное обеспечение СУБД дополняется функциями тиражирования данных, их структуры, системной информации, информации о конфигурировании распределенной системы [14].

При этом, однако, возникают две проблемы реализации одного из принципов функционирования распределенных систем — принципа непрерывности согласованного состояния данных [14]:

• обеспечение согласованного состояния данных во всех репликах БД;

• обеспечение согласованного состояния структуры данных во всех репликах БД.

Обеспечение согласованного состояния данных, в свою очередь, основывается на реализации одного из двух принципов [14]:

• принципа непрерывного размножения обновлений;

• принципа отложенных обновлений (обновления реплик могут быть отложены до специальной команды или ситуации).

Принцип непрерывного размножения обновлений является основополагающим при построении так называемых систем реального времени (например, систем управления воздушным движением, систем бронирования билетов пассажирского транспорта и др.), где требуется непрерывное и точное соответствие реплик во всех узлах и компонентах распределенных систем в любой момент времени. Реализация этого принципа заключается в том, что любая транзакция считается успешно завершенной, если она успешно завершена на всех репликах системы.

В ряде предметных областей режим реального времени с точки зрения непрерывности согласования данных не требуется. Такого рода информационные системы можно строить на основе принципа отложенных обновлений. Накопленные в какой-либо реплике изменения данных передаются командой пользователя для обновления всех остальных реплик системы. Такая операция называется синхронизацией реплик.

Унификация взаимодействия прикладных компонентов с ядром информационных систем в виде SQL-серверов, наработанная для клиент-серверных систем, позволила выработать аналогичные решения и по интегрированию разрозненных локальных баз данных под управлением настольных СУБД. Такая технология получила название объектного связывания данных [14].

Технология объектного связывания данных решает задачу обеспечения доступа из одной локальной БД, открытой одним пользователем, к данным другой локальной БД, возможно, находящейся на другом компьютере, открытой другим пользователем. Решение этой задачи основывается на поддержке современными настольными СУБД технологии объектов доступа к данным — DAO (Data Access Objects). Под объектом понимается интеграция данных и методов их обработки в одно целое, на чем, как известно, основываются технологии объектно-ориентированного программирования [14].

Технология объектного связывания данных основана на протоколе ODBC (Open Database Connectivity), который является стандартом доступа к данным БД клиент-серверных систем (посредством SQL-запросов), а также к любым данным, находящимся под управлением реляционных СУБД.

Подобный принцип построения распределенных систем при больших объемах данных в связанных таблицах приводит к существенному увеличению сетевого трафика, так как по сети постоянно передаются страницы файлов баз данных. Другой проблемой является отсутствие надежных механизмов безопасности данных и обеспечение ограничений целостности. Так же как и в технологии файл-сервер, совместная работа нескольких пользователей с одними и теми же данными обеспечивается только функциями операционной системы по одновременному доступу к файлу нескольких приложений [14].

Контрольные вопросы

1. Дайте понятие распределенной БД.

2. Охарактеризуйте принципы распределенной БД, сформулированные К. Дейтом.

3. В чем состоит сущность технологии клиент-сервер?

4. Назовите преимущества технологии клиент-сервер по сравнению с технологией файл-сервер.

Читайте также: