Transcript Document

Распределенные
информационные
системы
Лекция №1
Определения, концепции,
модели
20.07.2015
ВГУЭС
1
Определения
Распределенная система - совокупность
независимых компьютеров, которая
представляется пользователю (и не ему
одному) единой вычислительной системой.
Уровень, расположенный между ОС и
приложениями, называется системой
промежуточного уровня (middleware).
20.07.2015
ВГУЭС
2
Определения
Распределенная система должны
поддерживать представления о единстве
компьютеров и данных
соединять пользователя и ресурс
обеспечивать прозрачность
обеспечивать открытость
обеспечивать масштабируемость
20.07.2015
ВГУЭС
3
Соединение пользователей и
ресурсов
Облегчает доступ пользователей к удаленным
ресурсам
обеспечивает их совместное использование
Соединяет пользователей в группой работе
Обеспечивает безопасность доступа
20.07.2015
ВГУЭС
4
Прозрачность
Прозрачность доступа – скрывается разница в
представлении данных
Прозрачность местоположения – скрывается
реальное местоположения ресурса
Прозрачность переноса – не изменяется
способ доступа при перемещении ресурса
Прозрачность смены местоположения –
поддерживается доступ к ресурсу,
местоположение которого изменилось во
время доступа
20.07.2015
ВГУЭС
5
Прозрачность
Прозрачность репликации – скрывается факт
наличия нескольких реплик данных
Прозрачность параллельного доступа –
скрывается факт использования ресурса
несколькими пользователями
Прозрачность отказов – скрывается факт
выхода из строя какого-то узла системы
20.07.2015
ВГУЭС
6
Открытость
Открытая распределенная система – это система,
предлагающая службы, вызов которых, требует
стандартный синтаксис и семантику.
Службы определяются через Интерфейсы, которые
описываются при помощи языка IDL Interface Definition
Language , WSDL – Web Service Definition Language
Способность к взаимодействию характеризуется
насколько две реализации систем от разных
производителей в состоянии совместно работать,
полагая на совместимость служб
Переносимость характеризует то, насколько
приложение, разработанное для А, может работать и с
В, реализуя те же, что и в А интерфейсы
20.07.2015
ВГУЭС
7
Масштабируемость
Масштабируемость может измеряться по 3
показателям
По размеру – легкость подключения новых
пользователей и новых ресурсов
По географическому распределению
По возможности функционировать в
различных организациях
Ограничения масштабируемости по размеру
Централизованные службы
Централизованные данные
Централизованные алгоритмы
20.07.2015
ВГУЭС
8
Масштабируемость
Использование децентарлизованных
алгоритмов:
Ни одна машина не обладает полной
информацией о состоянии системы
Машины принимают решения на основе
локальной информации
Сбой на одной машине не нарушает алгоритм
Не требуется предположения о существовании
единого времени
20.07.2015
ВГУЭС
9
Масштабируемость
Проблема географического масштабирорвания
В локальных сетях действует принцип
синхронной связи. Клиент запрашивает ресурс
и блокируется.
Использование асинхронных соединений без
блокировки клиента
Соединения точка-к-точке в глобальных сетях
Проблемы дополнительных организаций
Проблемы безопасности на совместные
ресурсы
20.07.2015
ВГУЭС
10
Масштабируемость
Решение проблем
Использование асинхронных соединений
Перенос части работы на клиента
Разделение на мелкие части и последующее
распределение по узлам
Репликация компонентов
Кэширование
Механизм глобальной синхронизации для
решения проблем непротиворечивости
(репликация и кэширование)
20.07.2015
ВГУЭС
11
Аппаратные решения
Системы, в которых компьютеры используют
память совместно, называются
мультипроцессорами, а работающие каждый
со своей памятью – мультикомпьютеры
Шинная архитектура соединения процессора и
памяти – одиночная сеть, плата, кабель,
соединяющая все машины между собой
Коммутируемая архитектура соединения от
машины к машине
20.07.2015
ВГУЭС
12
Аппаратные решения
Шина, разделяемая
Шина, локальная
Коммутирующая, локальная
Коммутирующая, разделяемая
20.07.2015
ВГУЭС
13
Аппаратные решения
Гомогенные мультикомпьютерные системы
объединяют в сеть, использую единую
технологию
Гетерогенные системы – мультикомпьютерные
системы, объединяющие различные
технологии
20.07.2015
ВГУЭС
14
Аппаратные решения
Мультипроцессоры
Много процессоров подсоединены к общей
шине, а через нее к общей памяти
Падение производительности при большом
числе процессоров
Кэш память на процессорах решает некоторые
проблемы - Проблема несогласованной
памяти
Большое число процессоров – отказ от шины –
коммутирующая решетка – матрица связи
процессоров с модулями памяти – большое
число узловых коммутаторов – омега сеть
20.07.2015
ВГУЭС
15
Аппаратные решения
Мультипроцессоры с разделяемой памятью
20.07.2015
ВГУЭС
16
Аппаратные решения
Мультикомпьютеры - гомогенные
Гомогенные системы с шиной архитектурой –
процессоры соединены со скоростью сети –
невысокая производительность
Коммутирующие системы – сообщения
маршрутизируются – топология квадратных
решеток и гиперкубов – процессоры с
массовым параллелизмом (MPP), кластеры
рабочих станций
20.07.2015
ВГУЭС
17
Аппаратные решения
Мультикомпьютеры – гетерогенные
Различные ОС, сети.
Корпоративные системы
Глобальные системы
Системы обработки данных
20.07.2015
ВГУЭС
18
Программные решения
Распределенные системы работают как
менеджеры ресурсов
Распределенные системы скрывают сложность и
гетерогенную природу аппаратного
обеспечения
Сильносвязанные операционные системы распределенные ОС (DOS) – управляют
мультипроцессорами и гомогенными
мульикомпьютерами
Слабосвязанные сетевые ОС (NOS) управляют
гетерогенными мультикомпьютерами +
Middleware
20.07.2015
ВГУЭС
19
Программные решения
DOS
Мультипроцессорная ОС поддерживает работу
нескольких процессоров, которые совместно
используют память. Защита памяти от
параллельного доступа
Семафоры и мониторы
На одном процессоре ОС, на других
прикладные программы
Процессоры равнозначны
20.07.2015
ВГУЭС
20
Программные решения
DOS
Мультикомпьютерная ОС – поддерживают
передачу сообщений
Локальное ядро на каждом компьютере, службы
DOS , распределенные приложения
Посылка сообщений с буферизацией и без, с
блокировкой и без.
Буферизация на отправителе и у получателя – 4
точки синхронизации.
Надежность связи – работоспособность системы
20.07.2015
ВГУЭС
21
Программные решения
DOS Мультикомпьютерная ОС – с
распределенной разделяемой памятью DSM
Попытка создать из мультикомпьютерной
системы – мультипроцессорную
При обращении к памяти, подгружается
страница памяти из другого компьютера и
остается на нем. При обращении к этой
памяти другого компьютера, она
перемещается на него. Данные
перемещаются, код программы копируется
20.07.2015
ВГУЭС
22
Программные решения
NOS – Ядро и службы однопроцессорной ОС на
каждом компьютере
Файловые серверы
По сравнению с DOS более простые, более
открытые
Масштабируемость проще, но ограничение из-за
сетевых ресурсов
есть проблемы доступа
20.07.2015
ВГУЭС
23
Программные решения
Программы промежуточного уровня
Приложения между NOS и распределенным
приложением
Модели промежуточного слоя:
Распределенная файловая система
Удаленный вызов процедур
Распределенные объекты
Распределенные документы
20.07.2015
ВГУЭС
24
Программные решения
Модель клиент-сервер
Сервер – реализация некоторой службы
Клиент – запрос сервера на реализацию
службы
Взаимодействие режим работы запрос-ответ
Уровни распределенные приложений
Пользовательский интерфейс
Обработка
Данные
20.07.2015
ВГУЭС
25
Программные решения
Модель клиент-сервер
Двухзвенная обработка
Многозвенная
Компонентная
Распределение данных – разные данные, одна
программа
Распределение программ – разные программы,
те же данные (или результаты обработки
программ)
20.07.2015
ВГУЭС
26
Следующий семинар
Вопросы
Что такое распределенная система
Что такое масштабируемая система
Что такое прозрачность , формы прозрачности
Что такое открытая система – преимущества
В чем разница между мультикомпьютерной и
мультипроцессорной системой
В чем сложность реализации систем с
совместно используемой памятью
Примеры систем с многозвенной архитектурой
20.07.2015
ВГУЭС
27
Следующий семинар
Связь в распределенных системах
Уровни протоколов
Удаленный вызов процедур
Удаленные объекты
Связь по средством сообщений и потоков
данных
20.07.2015
ВГУЭС
28