|
Информационные технологии в экономике
ТЕМА 4. Основы сетевых информационных
технологий 4.1. Модель взаимосвязи открытых
систем
4.2.1.
Методы передачи данных в сетях
ЭВМ
4.2.3.
Организация сложных связей в глобальных
сетях 4.3. Технология
клиент-
сервер
4.3.1. Модель файлового сервера.
(FS)
4.3.3. Модель сервера
баз данных
(DBS)
4.5. Базовые технологии обработки
запросов в архитектурах
файл-сервера и клиент-
сервера
4.1. Модель взаимосвязи открытых
систем Развитие средств вычислительной техники, а особенно появление
персональных компьютеровпривело к созданию нового типа информационно-
вычислительных систем под ЛВС нашли широкое применение в системах автоматизированного
проектирования и технологической подготовки производства, системах управления
производством итехнологическими комплексами, в конторских системах, бортовых
системах управления и т.д. ЛВС является эффективным способом построения сложных
систем управленияразличными производственными подразделениями. ЛВС интенсивно
внедряются в медицину, сельское хозяйство, образование, науку и др.
Локальная сеть - (LAN - Local Area Network), данное название
соответствует объединениюкомпьютеров, расположенных на сравнительно небольшой
территории (одного предприятия, офиса, одной комнаты). Существующие стандарты
для ЛВС обеспечиваютсвязь между компьютерами на расстоянии от 2,5 км до 6 км
(Ethernet и ARCNET, соответственно). ЛВС - набор аппаратных средств и
алгоритмов, обеспечивающих соединение компьютеров, другихпериферийных устройств
(принтеров, дисковых контроллеров и т.п.) и позволяющих им совместно
использовать общую дисковую память, периферийные устройства,обмениваться
данными. MAN (Wide
Area Network) - глобальная сеть, соединяющая абонентов страны, континента,всего
мира. Информационные системы, в которых средства передачи данных
принадлежат одной компании ииспользуются только для нужд этой компании , принято
называть Дляавтоматизации работы производственных предприятий часто
используются системы на базе протоколов MAP
(Manufacturing Automation Protocol) - сеть для производственных
предприятий,заводов (выполняется автоматизация работы конструкторских отделов и
производственных, технологических цехов). МАР позволяет создать
единуютехнологическую цепочку от конструктора, разработавшего деталь, до
оборудования, на котором изготавливают эту деталь. Основное назначение ЛВС - в
распределении ресурсов ЭВМ: программ, совместимостипериферийных устройств,
терминалов, памяти. Следовательно, ЛВС должна иметь надежную и быструю систему
передачи данных, стоимость которой должна бытьменьше по сравнению со стоимостью
подключаемых рабочих станций. Иными словами, стоимость передаваемой единицы
информации должна быть значительно нижестоимости обработки информации в рабочих
станциях. Исходя из этого ЛВС, как система распределенных ресурсов, должна
основываться на следующих принципах: - гибкой модульной
организации; Международная организация по стандартизации (ISO), основываясь на опыте
многомашинных систем,который был накоплен в разных странах, выдвинула концепцию
архитектуры открытых систем - эталонную модель, используемую при разработке
международныхстандартов. На основе этой модели вычислительная сеть
предстает как распределенная вычислительная среда,включающая в себя большое
число разнообразных аппаратных и программных средств.
данная среда представляется рядом логическихуровней, на каждый из которых
возложена одна из задач сети. информационно-
вычислительная среда делится на локальныечасти (открытые системы), отвечающие
требованиям и стандартам структуры открытых систем. Правила, по которым осуществляется
взаимодействие объектов одного и того же уровня,называются
Протоколы определяют порядок
обмена информацией между сетевыми объектами. Они позволяютвзаимодействующим
рабочим станциям посылать друг другу вызовы, интерпретировать данные,
обрабатывать ошибочные ситуации и выполнять множество других различныхфункций.
Суть протоколов заключается в регламентированных обменах точно
специфицированными командами и ответами на них (например, назначениефизического
уровня связи - передача блоков данных между двумя устройствами, подключенными к
одной физической среде). он это делает Большое
число уровней, используемых в модели, обеспечивает декомпозицию информационно-
вычислительного процесса на простые составляющие. В свою очередь,увеличение
числа уровней вызывает необходимость включения дополнительных связей в
соответствии с дополнительными протоколами и интерфейсами.
Интерфейсы(макрокоманды, программы) зависят от возможностей используемой ОС.
,которой соответствует и программная структура
(рис.4.1.). Рассмотрим функции,
выполняемые каждым уровнем программного обеспечения:
- осуществляет как соединения с физическим
каналом, так и расторжение,управление каналом, а также определяется скорость
передачи данных и топология сети. -
осуществляет обрамление передаваемых массивов информации
вспомогательнымисимволами и контроль передаваемых данных. В ЛВС передаваемая
информация разбивается на несколько пакетов или кадров. Каждый пакет содержит
адресаисточника и места назначения, а также средства обнаружения ошибок.
- определяет маршрут передачи информации между
сетями (ПЭВМ), обеспечиваетобработку ошибок, а так же управление потоками
данных. Основная задача сетевого уровня - маршрутизация данных (передача
данных между сетями).Специальные устройства -
определяют для какой сети предназначено то или другое сообщение, и направляет
эту посылку в заданнуюсеть. Для определения абонента внутри сети используется
Таблицы Маршрутов (Routing Tables) ,
содержащие последовательность передачи данных через маршрутизаторы. Каждый
маршрутсодержит адрес конечной сети, адрес следующего маршрутизатора и стоимость
передачи данных по этому маршруту. При оценке стоимости могут
учитыватьсяколичество промежуточных маршрутизаторов, время, необходимое на
передачу данных, просто денежная стоимость передачи данных по линии связи.
Дляпостроения таблиц маршрутов наиболее часто используют либо . При выборе оптимального маршрута
применяютдинамические или статические методы. На сетевом уровне возможно
применение одной из двух процедур передачи пакетов: - т.е., когда часть сообщения или пакет независимо
доставляется адресату поразличным маршрутам, определяемым сложившейся динамикой
в сети. При этом каждый пакет включает в себя полный заголовок с адресом
получателя. Процедурыуправления передачей таких пакетов по сети называются
датаграммной службой; - когда
установление маршрута передачи всего сообщения ототправителя до получателя
осуществляется с помощью специального служебного пакета - запроса на соединение.
В таком случае для этого пакета выбираетсямаршрут и, при положительном ответе
получателя на соединение закрепляется для всего последующего трафика (потока
сообщений в сети передачи данных) и получаетномер соответствующего виртуального
канала (соединения) для дальнейшего использования его другими пакетами того же
сообщения. Пакеты, которыепередаются по одному виртуальному каналу, и поэтому включают сокращенный заголовок, включающий
порядковый номер пакета,принадлежащему одному сообщению.
значительная по сравнению с датаграммой
сложность вреализации, увеличение накладных расходов, вызванных установлением и
разъединением сообщений. Датаграммный режим
предпочтительнее использовать для сетей сложной конфигурации, где значительное
число ЭВМ в сети, иерархическаяструктура сети, надежность, достоверность
передачи данных по каналам связи, длина пакета более 512 байт.
- связывает нижние уровни (физический,
канальный, сетевой) с верхними уровнями,которые реализуются программными
средствами. Этот уровень как бы разделяет средства формирования данных в сети от
средств их передачи. Здесьосуществляется разделение информации по определенной
длине и уточняется адрес назначения. Транспортный уровень позволяет
мультиплексировать передаваемыесообщения или соединения. Мультиплексирование
сообщений позволяет передавать сообщения одновременно по нескольким линиям
связи, а мультиплексированиесоединений - передает в одной посылке несколько
сообщений для различных соединений. - на данном
уровне осуществляется управление сеансами связи между двумявзаимодействующими
пользователями (определяет начало и окончание сеанса связи: нормальное или
аварийное; определяет время, длительность и режим сеанса связи;определяет точки
синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных;
восстанавливает соединение после ошибок во время сеанса связибез потери данных.
- управляет представлением данных в
необходимой для программы пользователяформе, генерацию и интерпретацию
взаимодействия процессов, кодирование/декодирование данных, в том числе
компрессию и декомпрессию данных.На рабочих станциях могут использоваться
различные операционные системы : DOS, UNIX, OS/2. Каждая из них имеет свою
файловую систему, свои форматы хранения иобработки данных. Задачей данного
уровня является преобразование данных при передаче информации в формат, который
используется в информационной системе.При приеме данных данный уровень
представления данных выполняет обратное преобразование. Таким образом появляется
возможность организовать обмен даннымимежду станциями, на которых используются
различные операционные системы. - порядок следования битов и
размерность символа в битах; - структура и синтаксис файлов.
Компрессия или упаковка данных сокращает время передачи данных.
Кодирование передаваемойинформации обеспечивает защиту ее от перехвата.
- в его ведении находятся прикладные сетевые
программы, обслуживающие файлы, атакже выполняет вычислительные, информационно-
поисковые работы, логические преобразования информации, передачу почтовых
сообщений и т.п. Главная задачаэтого уровня - обеспечить удобный интерфейс для
пользователя. На разных уровнях обмен происходит различными единицами
информации: биты, кадры, пакеты,сеансовые сообщения, пользовательские сообщения.
Организация ЛВС базируется на
принципе многоуровневого управления процессами, включающими всебя иерархию
протоколов и интерфейсов. Протокол УФК определяет форму представления и
порядок передачи данных через физический каналсвязи, фиксирует начало и конец
кадра, который несет в себе данные, формирует и принимает сигнал со скоростью,
присущей пропускной способности канала. Второй уровень (канальный) можно
разделить на два подуровня: управление доступом к каналу(УДК) и управление
информационным каналом (УИК). Протокол УИК обеспечивает
достоверность данных, т.е. формируются проверочные коды припередаче данных.
Во многих ЛВС отпадает необходимость в сетевом уровне. К нему прибегают
при комплексированиинескольких ЛВС, содержащих моноканалы. Протокол УП
обеспечивает транспортный интерфейс, ликвидирующий различия между
потребностямипроцессов в обмене данными и ограничениями информационного канала,
организуемого нижними уровнями управления. Протоколы высоких уровней - УС,
УПД,УПП - по своим функциям аналогичны соответствующим протоколам глобальных
сетей, т.е. реализуется доступ терминалов к процессам, программ к удаленным
файлам,передача файлов, удаленный ввод заданий, обмен графической информацией и
др. 4.2. Организация взаимодействия
устройств в сети В зависимости от способа организации обработки
данных и взаимодействия пользователей, которыйподдерживается конкретной сетевой
операционной системой, выделяют два типа информационных систем: все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, ихпредставлением
пользователям, выполняет центральный компьютер. Пользователь взаимодействует с
центральным компьютером с помощью терминала. Операциямиввода/вывода информации
на экран управляет центральный компьютер. -отработанная технология обеспечения отказоустойчивости,
сохранности данных; -высокая стоимость аппаратного и
программного обеспечения, высокие эксплуатационныерасходы; Примеры иерархических систем: SNA, IBM Corp., DNA, DEC. обработка данных разделена между двумя объектами: клиентом
и сервером. Клиент -это задача, рабочая станция, пользователь. Он может
сформировать запрос для сервера: считать файл, осуществить поиск записи и т.п.
Сервер - это устройствоили компьютер, выполняющий обработку запроса. Он отвечает
за хранение данных, организацию доступа к этим данным и передачу данных клиенту.
В системахклиент/сервер нагрузка по обработке данных распределена между клиентом
и сервером, поэтому требования к производительности компьютеров, используемых
вкачестве клиента и сервера, значительно ниже, чем в иерархических системах.
- равноправная сеть; - это сеть, в которой нет
единого центра управления взаимодействием рабочих станций, нет единогоустройства
хранения данных. Операционная система такой сети распределена по всем рабочим
станциям, поэтому каждая рабочая станция одновременно можетвыполнять функции как
сервера, так и клиента. Пользователю в такой сети доступны все устройства
(принтеры, жесткие диски и т.п.), подключенные к другимрабочим станциям.
низкая стоимость (используются все компьютеры,
подключенные к сети, и умеренные цены на прогр. обеспечение для работы
сети);высокая надежность (при выходе из строя одной рабочей станции, доступ
прекращается лишь к некоторой части информации).
работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не
более 10; трудности организации эффективногоуправления взаимодействием рабочих
станций и обеспечение секретности информации; трудности обновления и изменения
ПО рабочих станций. - здесь один из
компьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования,
организациивзаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг -
сети. На таком компьютере выполняется операционная система, и все
разделяемыеустройства (жесткие диски, принтеры, модемы и т.п.) подключаются к
нему, выполняет хранение данных, печать заданий, удаленная обработка заданий.
Рабочиестанции взаимодействуют через сервер, поэтому логическую организацию
такой сети можно представить топологией звезда , где центральное
устройство - сервер. выше скорость обработки данных
(определяется быстродействием центрального компьютера, и на сервер
устанавливаетсяспециальная сетевая операционная система, рассчитанная на
обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких
пользователей);обладает надежной системой защиты информации и обеспечения
секретности; проще в управлении по сравнению с равноправными.
такая сеть дороже из-за отдельного компьютера под
сервер; менее гибкая по сравнению с равноправной. Сети с выделенным
сервером являются более распространенными. Примеры сетевых операционных систем
такого типа: LAN Server, IBM Corp., VINES, Banyan SystemInc., NetWare, Novell
Inc. 4.2.1.Методы передачи данных в
сетях ЭВМ -симплексная (однонаправленная) передача
(телевидение, радио); - дуплексная (двунаправленная), каждая
станция одновременно передает и принимает данные. Для передачи данных в
информационных системах наиболее часто применяется последовательнаяпередача.
Широко используются следующие методы последовательной передачи: асинхронная и
синхронная. При асинхронной
передаче каждый символ передается отдельной посылкой. Стартовые биты
предупреждаютприемник о начале передачи. Затем передается символ. Для
определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности =1,
есликоличество единиц в символе нечетно, и 0, в противном случае. Последний бит
стоп бит сигнализирует об окончании передачи.
несложная отработанная система; недорогое (по
сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.
третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов
(старт/стоповых и бита четности); невысокая скоростьпередачи по сравнению с
синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно
определить достоверность полученной информации. Асинхронная передача
используется в системах, где обмен данными происходит время от времении не
требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит
четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на
уровнепротоколов обмена данными (Xmodem, Zmodem,MNP). При использовании
синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизацииработы приемника
и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются
данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи.При синхронной
передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве
кода обнаружения ошибки обычно используется ЦиклическийИзбыточный Код
Обнаружения Ошибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет
однозначно определить достоверность принятой информации.
высокая эффективность передачи данных; высокие
скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.
Протоколы SDLC и HDLC основываются на
синхронной бит-ориентированной передаче данных. 4.2.2.Средства коммутации в
компьютерных сетях со скрученной парой
проводов, который используется в телефонии. Он может быть Экранированныйболее устойчив к электромагнитным
помехам. Однако на практике чаще используется неэкранированный кабель, т.к.
такой тип кабеля используется для разводкителефонных линий и, он дешевле
экранированного. Наилучшим образом подходит для малых учреждений. Недостатками
данного кабеля является высокий коэффициентзатухания сигнала и высокая
чувствительность к электромагнитным помехам, поэтому максимальное расстояние
между активными устройствами в ЛВС прииспользовании витой пары до 100 метров.
. Этот кабель может использоваться в
двух различных системах передачи данных: без модуляции сигналаи с модуляцией. В
первом случае цифровой сигнал используется в таком виде, в каком он поступает из
ПК и сразу же передается по кабелю на приемную станцию.Он имеет один канал
передачи со скоростью до 10 Мбит/сек и максимальный радиус действия 4000 м. Во
втором случаецифровой сигнал превращают в аналоговый инаправляют его на приемную
станцию, где он снова превращается в цифровой. Операция превращения сигнала
выполняется модемом (модулятор/демодулятор);каждая станция должна иметь свой
модем. Этот способ передачи является многоканальным (обеспечивает передачу по
десяткам каналов, используя для этоговсего лишь один кабель).Таким способом
можно передавать звуки, видео сигналы, данные. Длина кабеля может достигать до
50 км. Передача сигнала с модуляцией более дорогостоящая, чем без
модуляции. Поэтому, наиболееэффективное его использование при передаче данных
между крупными предприятиями. кабель
является новейшей технологией, используемой вЛВС. Носителем информации является
световой луч, который моделируется сетью и принимает форму сигнала. Такая
система устойчива к внешним электрическимпомехам и таким образом возможна очень
быстрая и безошибочная передача данных (до 2 Гбит/с), и обеспечивает секретность
передаваемой информации. Количествоканалов в таких кабелях огромно. Передача
данных выполняется только в симплексном режиме, поэтому для организации обмена
данными устройстванеобходимо соединять двумя оптическими волокнами (на практике
оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное кол-во волокон). К недостаткам
можно отнестибольшую стоимость, а также сложность подсоединения.
БеспроводныхЛокальных Сетях , либо между мостами или
шлюзами для связи между ЛВС. В первом случае максимальное расстояние между
станциями составляет 200-300 м, вовтором - это расстояние прямой видимости.
Скорость передачи данных - до 2 Мбит/с. Беспроводные ЛС считаются
перспективным направлением развития ЛС. Их преимущество - простота имобильность.
Исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельных соединений.
Достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сетьготова к
работе. Сдерживающим фактором широкого развития БЛС является отсутствие
стандарта для таких сетей. Существующие БЛС, выполненные различнымифирмами, как
правило, полностью несовместимы между собой. Поэтому необходимо дождаться
принятия и опубликования стандарта IEEE 802.11 (Разработкастандартов в области
локальных и региональных сетей). Коммутационная сеть включает в себя
множество серверов и ЭВМ, соединенных физическими(магистральными) каналами
связи, использующие телефонные, коаксиальные кабели, спутниковые каналы связи.
Вычислительные сети по способу передачи информацииподразделяются на сети
коммутации каналов, сети коммутации сообщений, сети коммутации пакетов и
интегральные сети. Каждый из этих методов имеет свои плюсыи минусы. Достоинством
сетей коммутации каналов является простота реализации (прямое соединение), а
недостатком - низкий коэффициент использования каналов,высокая стоимость
передачи данных, повышенное время ожидания других пользователей. При коммутации
сообщений передача данных (сообщения)осуществляется после освобождения канала,
пока оно не дойдет до адресата. Каждый сервер производит прием, проверку,
сборку, маршрутизацию и передачусообщения. Недостатком данного способа является
низкая скорость передачи информации, невозможность ведения диалога между
пользователями. К достоинствамможно отнести - уменьшение стоимости передачи,
ускорение передачи. Пакетная коммутация подразумевает обмен небольшими пакетами
(часть сообщения)фиксированной структуры, которые не дают возможности
образования очередей в узлах коммутации. Достоинства: быстрое соединение,
надежность, эффективностьиспользования сети. При данном методе проблема передачи
пакета решается способом фиксированной маршрутизации. Она предполагает наличие
таблицымаршрутов, где закреплен маршрут от одного пользователя к другому. Сети,
осуществляющие коммутацию каналов, сообщений и пакетов,
называютсяинтегрированными. К таким сетям относится разработанная в настоящее
время новая сетевая технология АТМ. АТМ - это коммуникационная технология,
объединяющая принципы коммутации пакетов и каналовдля передачи информации
различного типа. АТМ - (ассинхронный режим передачи) , данная технология
предусматривает интегрированную передачу речи, данных ивидеоинформации в едином
цифровом виде по одному и тому же каналу связи. Это позволяет отказаться от
жестких ограничений по предоставляемой пользователюполосе пропускания канала
связи, отказаться от разделения каналов по типам передаваемой информации и
значительно расширить круг предоставляемых услуг.Основными достоинствами новой
технологии является отсутствие ориентации на какой-либо тип передаваемой
информации. Объединяемые в рамках АТМинформационные потоки от источников
информации различной природы резко отличаются друг от друга требованиями к
полосе пропускания. Если данные ЛВС вбольшинстве случаев не требуют
гарантированного времени доставки пакетов и, соответственно, постоянства полосы
пропускания канала связи, то системыкабельного телевидения и передача речи в
интерактивном режиме без выполнения этого условия немыслимы. Поэтому процедура
установления соединения в АТМ-сетипредусматривает предварительное определение
типа передаваемой информации, требуемой полосы пропускания и приоритет на
занятие канала связи, чтоминимизирует загрузку межузловых каналов связи и
обеспечивает предоставление услуг с заданным качеством. Главным отличием
АТМ от существующих технологий передачи информации является высокаяскорость
передачи - до 10 Гбит/ на канал связи. (На сегодняшний день - 2,5 Гбит/с). АТМ
объективно совмещает функции, выполняемые локальными и глобальнымисетями.
Удаленным пользователям предоставляется прозрачный доступ к любым
общим информационным ресурсам, а также обеспечивается всё многообразиеуслуг
глобальных телекоммуникаций. Данная особенность технологии АТМ делает ее
незаменимой при создании интегрированных распределенных
корпоративныхинформационных сетей на базе волоконно-оптических каналов связи.
Кроме того, эффективными уровнями применения АТМ являются высокоскоростные ЛВС
соспецифическими требованиями к трафику (содержащему видео- и CAD/CAM-файлы), а
также магистральные и абонентские каналы передачи в региональных
ивнутригородских широкополосных сетях с интеграцией обслуживания.
Основным отличием АТМ от традиционных ЛВС-технологий является то, что АТМ
по своейприроде ориентирована на установление виртуальных соединений.
- это сконфигурированная определенным образом
среда между двумяили более конечными устройствами для передачи информации.
- фиксированный маршрут, состоящий из
последовательности номеров портовкоммутаторов, через которые проходят все ячейки
при данном сеансе связи от одного пользователя к другому. Виртуальные каналы
всегда однонаправленны, т.е.для передачи в обратном направлении между теми же
пользователями используются уже другие номера идентификаторов. Понятие
виртуального пути используется накаком-либо участке сети: несколько виртуальных
каналов проходят по одному и тому же направлению, что дает возможность
коммутатору переключать целые группывиртуальных каналов. Каждый физический канал
может содержать несколько виртуальных путей и каналов. Так как конфигурация
виртуальных соединений несвязана с физическими каналами, то топология АТМ сети
может быть любой. Коммутаторы при этом могут быть соединены в шину, кольцо или
звезду, но чаще -это смесь всех возможных соединений. Это дает возможность
реализовывать резервирование связей, что повышает надежность сети.
Обычные локальные сети (Ethernet, Token Ring) не проверяют доступность
устройстваназначения, а просто посылают туда пакет с информацией. Пакет должен
иметь адрес назначения, который проверяется сетевыми устройствами на
соответствие сосвоим собственным адресом. Перед передачей каких-либо сообщений в
АТМ станция-источник проверяет доступность станции назначения и, только после
этогоустанавливается соединение. Только этим двум станциям виден поток
информации. АТМ реализует коммутацию коротких пакетов (ячеек), наложенную
на коммутацию виртуальныхканалов. В отличие от обычных информационных пакетов
ячейки не содержат адресной информации и контрольной суммы. Коммутация
происходит на основеидентификатора виртуального канала, определяющего одно из
организованных соединений. Контрольная сумма считается ненужной из-за
использованиявысококачественной кабельной системы с малой вероятностью ошибки.
АТМ ориентировано на соединение протоколом. Перед передачей информации
междупользователями организуется виртуальный или логический канал связи,
остающийся в их распоряжении до окончания взаимодействия. Параметры этого этого
каналамогут быть различными, в зависимости от вида трафика и его интенсивности.
Для передачи звука определяется только потребная фиксированная полоса
пропускания, а дляфайлового обмена между компьютерами даются параметры средней и
максимальной интенсивности трафика. Так как ячейки имеют постоянную длину (53
байта),задержки прихода новой информации к потребителю всегда одинаковы. АТМ
ячейки легко обрабатываемы при прохождении через коммутатор. При обработке
пакетамаршрутизатор вначале полностью его принимает в буфер, проверяет
контрольную сумму, анализирует адресную информацию, содержание поля данных, и
только послеэтого отправляет данный пакет. Программы современных маршрутизаторов
содержат до нескольких миллионов строк кода, отсюда дороговизна таких устройств.
Вотличие от них коммутатор АТМ решает свои задачи аппаратным путем. Коммутатор,
прочитав идентификатор в заголовке ячейки, переправляет ее из одного порта в
другой, незадумываясь о ее содержании. - сеть АТМ имеет всегда большую пропускную
способность, чем сумма всех реализованныхвиртуальных каналов. При этом контроль
осуществляется за счет ограничения подключения к сети новых пользователей
логическими средствами самой сети; - управление потоком данных
осуществляет оконечное оборудование; сама АТМ сеть не имеетсобственных средств
для этого; - на физическом уровне ошибки практически отсутствуют. АТМ
сеть не имеет механизма проверкиошибок и их исправлений; - зависимость от вида информации,
которую они транспортируют; - отсутствие гибкости, так как современные
телекоммуникационные системы практически необеспечивают адаптацию к изменениям
требований со стороны систем управления к объемам передаваемой информации, к
скорости передачи, времени доставки идостоверности; В настоящее время появилась
возможность создания на базе технологии АТМ единойтелекоммуникационной системы -
широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания (ШЦСИО), которая
обеспечит выполнение следующих функций: -транспортирование всех видов
информации с помощью единого ассинхронного метода переноса (АТМ),при котором
каждый пользователь получает от сети только тот ресурс, который ему необходим;
-поддержку интерактивных служб и служб распределения информации с
выполнением требованийкак к вероятности блокировки, так и ко времени доставки
информации; -передачу как непрерывного, так и поблочного
трафика, что за счет мультиплексированияпозволяет более эффективно использовать
единые сетевые ресурсы; -обеспечение пользователей такими
услугами, как телеуправление и телеконтроль, видеотелефон,высокоскоростная
передача данных, выдача данных и видеоинформации по требованию. С каждым
днем растет интерес к внедрению в телекоммуникационные сети технологии АТМ,
что объясняется такимифакторами, как: -развитие систем удаленной
обработки данных, требующих передачи достаточно большихобъемов информации
практически в реальном масштабе времени; -рост потребности
пользователей в предоставлении услуг по обмену подвижными инеподвижными
изображениями. -с одной стороны, существует тенденция объединения локальных
сетей (LAN) в городские(MAN) и глобальные (WAN) сети с возможностью обеспечения
высокоскоростного обмена; - с другой стороны, в связи с быстрым ростом
производительности рабочих станций и ПЭВМ, а также всвязи с тем, что станции
становятся мультимедиа-терминалами, существует тенденция резкого повышения
скорости работы в самих локальных сетях. 4.2.3.Организация сложных связей
в глобальных сетях - представляют собой программно
аппаратные комплексы, которые соединяют ЛВС между собой, а также ЛВС и удаленные
рабочие станции(РС), позволяя им взаимодействовать друг с другом для расширения
возможностей сбора и обмена информацией. Мост обычно определяется как
соединение между двумя сетями, которые используют одинаковыйпротокол
взаимодействия, одинаковый тип среды передачи и одинаковую структуру адресации.
внешний. Если мост располагается в файловом сервере
- Если мост располагается в рабочей станции - Внешние мосты и их ПО устанавливаются в рабочей станции,
которая функционирует не как файловыйсервер. Поэтому внешний мост может
передавать данные более эффективно, чем внутренний. -это ПК, использующийся как
мост, не может функционировать как рабочая станция.
Преимущество: :
отсутствие потенциальных возможностей рабочей станции, размещенной в нем. Когда
прикладнаяпрограмма на РС зависает и вызывает остановку РС, функционирующей как
мост программа моста также останавливает операции. Этот сбой прерывает
разделениеданных между сетями, а также прерывает сеансы работы РС, которые
связаны через мост с файловым сервером. Локальный мост передает данные между
сетями, которые расположены в пределах ограничений кабеля по расстоянию.
Локальныемосты применяются в следующих случаях: 1. - для разделения
больших сетей на две и более подсетей с целью увеличения быстродействия и
уменьшения стоимости линий связи. Например, в одной организации различные
отделы разделяют одну и ту же сеть. Т.к. большиесети медленнее малых, то есть
возможность выделить в небольшие подсети компактно расположенные отделы.
Используя локальный мост Netware, отделы могутпродолжать разделять данные таким
образом, как если бы ониработали в одной сети, приобретая при этом
быстродействие и гибкость, присущие малой сети. 2. - с помощью
локального моста можно расширить физические возможности сети. Если сеть
Netwareимеет максимально допустимое число узлов, поддерживаемое её аппаратной
схемой адресации и есть необходимость в добавлении ещё нескольких узлов, то
длярасширения такой сети используется мост Netware. При этом включение в сеть
дополнительного файлового сервера необязательно. 3.- объединение
сетей в интерсеть. Чтобы пользователи каждой сети могли получить доступ к
информации других сетей,необходимо связать эти сети, образуя
интерсеть. применяются, когда расстояние соединение сети в г.Костроме с сетью
г.Новгорода поставит перед необходимостью в использовании удаленного моста, так
какограничение по длине кабеля для локального моста будет превышено.
Удаленный мост использует промежуточную среду передачи (телефонные линии)
для соединения судаленной сетью или удаленными РС. При связи сети с
удаленной сетью необходимо установить мост на каждом конце соединения, апри
связи сети с удаленной РС - мост требуется только на сети.
для организации удаленного
взаимодействия должен определяться характеристиками и типом каналовсвязи, а
также требованиями к возможностям модемов и их стоимости.
V - до 2400 бод - телеф. каналы связи
(1бод=1бит/сек), используются с низко и средне -скоростными ассинхронными
модемами (ассинхронный) ; V - до 19,2 бод - в выделенных
линиях,(синхронный); (обычно телефонная линия, имеющая максимальнуюскорость V=64
Кбит/с, либо коммутируемая телеф. линия со скоростью передачи данных V=9600
бит/с). Основное
различие между мостом в защищенном (protected - mode) режиме и мостом вреальном
(real - mode) режиме заключается в количестве памяти, которое он может
поддерживать. ПО моста в защищенном режиме поддерживает стандартный 1Мбайт
памяти моста (640 Кб ОЗУ+доп. память) Оно (ПО) также поддерживает установку плат
памяти в общем объеме до 8 Мб. Этот объем дополнительной памяти позволяет иметь
мост, на котороммогут выполняться доп. процессы (Valua Added Processes - VAP) в
объеме памяти вплоть до 7 Мб. Если планируется установить более чем один
или два VAP - процесса, следует выбратьмост в защищенном режиме. При этом
необходимо определить доп. количество плат памяти. Число дополняемых плат
зависит от того, сколько VAP-процессовпланируется выполнять. Если будет
выполняться более чем два VAP-процесса, необходимо установить по крайней мере
одну плату. Если требуется выполнять 4 VAP-
процесса, например таких, как VAP печати и VAP обслуживания очереди, мост должен
работать взащищенном режиме. Прежде чем использовать мост в защищенном
режиме, необходимо убедиться в соответствии типакомпьютера возможности работы в
совмещенном режиме. ПО моста в
реальном режиме поддерживает стандартные 640 Кб основной памяти, в этом случаев
мосте может выполняться один или два дополнительных ориентированных процесса
(VAP). Мосты в реальном режиме могут быть как выделенными, так и совмещенными.
Вычислительная сеть позволяет пользователям сети использовать в своих
работах сервис сетевойпечати. Сетевыми печатающими устройствами (ПУ) могут быть
принтеры, плоттеры или любые периферийные устройства. ПУ является
сетевым, если оно подключено извне к рабочей станции (РС) или сети, и можетбыть
использовано в интересах различных пользователей или групп пользователей сети с
различных участков сети. Последние модели современных ПУ имеют
большиефункциональные возможности, высокую производительность. Они достаточно
дороги и применение их в виде локальных будет сопряжено с большими
материальнымизатратами. Сервис печати NETWARE позволяет сразу нескольким
пользователям более эффективно использовать.Например, один лазерный принтер
фирмы XEROX, подключенный в сеть даст возможность сэкономить средства, не
приобретая другие. Когда несетевая станция посылает запрос на печать на
подключенный к ней принтер, этот запроссразу же направляется на выполнение. Если
пользователь будет работать с сетевыми принтерами, то информация, которую он
выводит ПУ, будет направленасначала в файловый или принт-сервер, а уже потом на
принтер. Когда принтер готов выполнять очередной запрос, принт-сервер выбирает
задание на печать изочереди и посылает его на принтер, соответствующий данной
очереди. Принт-сервер является составной частью программной компоненты файл-
сервера, которая выбираетзадания на печать из очереди и направляет их в принтер.
Принт-сервер может также присутствовать в сети в виде специализированной рабочей
станции, котораяпризвана обслуживать процесс печати в сети или он может быть
совмещен с ПО моста. В сети процесс сетевой печати может осуществляться и на
принтерах,подключенным к обычным удаленным РС. Принт-сервер NETWARE
увеличивает возможности печати сети, он может обслуживать до 16принтеров,
подключенных к различным компьютерам, включенным в сеть и может быть
инсталлирован (инсталляция - установка программного изделия на ПЭВМ) нафайл-
сервере, мосту или специализированной РС. ПО принт-сервера обычно
совмещено с ПО файлового сервера и использует VAP-процессы, загружаемые на файл-
сервере. VAP-процессы принт-сервераиспользуют в процессе работы на файл-сервере
или мосту до 128 К памяти, включая DOS при загрузке на мосту. Для
каждогопритера добавляется еще по 10 К. При использовании
специализированного принт-сервера на РС для его работы требуется200 К памяти,
плюс по 10 К для каждого подключенного принтера. Эти цифры могут меняться в
зависимости от загруженности принт-сервера. Удаленный принтер требует на
своей РС 9 К памяти. Эта цифра включает и объем буфера,необходимый для работы
принтера. Удаленный принтер будет функционировать при отключенном файловом
сервере, если принт-сервер оформлен в видеспециализированной РС или он
инсталлирован на мосту. В системе NETWARE процесс печати реализован
следующим образом: оболочка РС направляетфайл по сети в файловый или принт-
сервер, где он, согласно системному планированию, буферируется и ставится в
очередь с параметрами задания дляпечати. При одновременной посылке
информации пользователями на печать, запрос, полученныйпервым, будет обработан в
первую очередь. Все последующие запросы выстраиваются в очередь и будут в такой
последовательности обработаны, если только они неполучат высший приоритет.
Рабочим заданием на печать служат характеристики, определяющие, как
должна производиться печать. К ним относятся: режим, формат, количество копий, а
такжеуказание конкретного принтера, который будет выполнять работу. Каждый
пользователь создает задание на печать и направляет его в файл или принт-
серверу, где оноуже ставится в очередь. NETWARE версии 2.15 позволяет
одному принтеру обслуживать несколько очередей, и одна очередьможет
обслуживаться несколькими принтерами. Например, при наличии нескольких запросов
на печать, принтерам Printer0 и Printer1 может быть дано задание навыполнение
очереди с более высоким приоритетом. Любая очередь на печать должна быть спланирована с помощью специальных
средств. Можноустановить соответствие между очередями на печать и принтерами с
помощью команд, которые вводятся с консоли файл-сервера, или из подготовленного
файлaаutoexec.sys. 4.3. Технология клиент-
сервер В настоящее время весьма актуален переход от небольших
локальных сетей персональныхкомпьютеров к промышленным корпоративным
информационным системам - UPSIZING. Большинство средних и крупных
государственных и коммерческих организацийпостепенно отказываются от
использования только ПК, задачей сегодняшнего дня - создание открытых и
распределенных информационных систем. На сегодняшний день развитие
информационных технологий - создание единых сетей предприятий икорпораций,
объединяющих удаленные компьютеры и локальные сети, часто использующие разные
платформы, в единую информационную систему. Т.е. необходимообъединить
пользователей компьютеров в единое информационное пространство и предоставить им
совместный доступ к ресурсам. Однако здесь возникает множествотрудностей,
связанных с решением задачи по организации каналов связи (кабель Ethernet не
протянешь по городу, а тем более до другого конца планеты). Припостроении
корпоративных сетей иногда используются телефонные каналы, но связь по таким
коммутируемым линиям ненадежна, аренда выделенных линий связи дорога,а
эффективность такого канала невысокая. Проблема возникает и при интегрировании в
корпоративную сеть разнородных ЛВС, а также в подключениибольших компьютеров,
например, IBM mainframe или VAX. Сложности возникают и при объединении в одну
локальную сеть компьютеров с разными ОС. Поэтому построениекорпоративной сети
задача не из легких. Проблема первая - это каналы связи. Самым
оптимальным вариантом является использование ужесуществующих глобальных сетей
передачи данных общего пользования, чтобы коммуникационный протокол в
корпоративной сети совпадал с принятым всуществующих глобальных сетях. Наиболее
рациональным выбором здесь следует считать протокол Х.25. Данный протокол
позволяет работать даже нанизкокачественных линиях связи, так как разрабатывался
он для подключения удаленных терминалов к большим ЭВМ и соответственно включает
в себя мощныесредства коррекции ошибок, освобождая от этой работы пользователя.
Дальнейшее развитие Х.25 - Frame Relay, а также новые протоколы типа АТМ,
хотя и обещаютзначительно большие скорости, требуют практически идеальных линий
связи и, возможно, не скоро будут широко применяться в ближайшем будущем.
Существующие внашей стране глобальные сети общего доступа - SprintNet, Infotel,
Pochet и прочие - построены на базе Х.25 Протокол Х.25 позволяет
организовать в одной линии до 4096 виртуальных каналов связи. Еслипротянуть к
офису одну выделенную линию. то ее можно использовать для объединения нескольких
удаленных офисов, подключения корпоративныхинформационных ресурсов, доступа к
системам электронной почты, базам данным - Выделенная
линия - это обычная телефонная линия, с которой можно работать на скоростях9600-
28800 бит/с. Более скоростные линии (64 Кбит/с и >) стоят значительно дороже.
Обычно сети Х.25 строятся на двух типах оборудования - Switch или центр
коммутации пакетов(ЦКП) и PAD (hfcket assembler/disassembler -
сборщик/разработчик пакетов), называемый также пакетным адаптером данных (ПАД),
или терминальнымконцентратором. ПАД служит для подключения к сети Х.25 оконечных
устройств через порты. Примером использования ПАД в корпоративной сети -
подключениебанкоматов к центральному компьютеру банка. - его
задача состоит в определении маршрута, т.е. в выборе физических линий и
виртуальных каналов в них, по которым будетпересылаться информация.
Переход к многопользовательским СУБД - качественно технологический
скачок, обеспечивающий деятельность организаций в будущем.Реализация перехода к
новой информационной системе (ИС) зависит от используемой и перспективной
моделей клиент-сервер. - это технология
взаимодействия компьютеров в сети. Каждый из компьютеров имеет свое назначениеи
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. этогоресурса, а компьютер, пользующийся
им - Каждый конкретный сервер определяется видом
того ресурса, которым он владеет.Например, назначением сервера баз данных
является обслуживание запросов клиентов, связанных с обработкой данных; файловый
сервер, или Этот принцип распространяется и на взаимодействие программ. Программа,
выполняющаяпредоставление соответствующего набора услуг, рассматривается в
качестве сервера, а программы пользующиеся этими услугами, принято
называть Программы имеют распределенный характер, т.е. одна
часть функций прикладной программы реализуется в программе-клиенте, а другая -
впрограмме-сервере, а для их взаимодействия определяется некоторый
Рассмотрим эти функции. Один из основных принципов
технологии клиент-сервер заключается вразделении функций стандартного
интерактивного приложения на четыре группы, имеющие различную
природу. - объединяет чисто прикладные функции, характерные
для данной предметной области (для банковской системы -открытие счета, перевод
денег с одного счета на другой и т.д.). -
фундаментальные функции хранения и управления информационно-вычислительными
ресурсами (базами данных,файловыми системами и т.д.). В соответствии с этим в любом приложении выделяются следующие
логические компоненты: -прикладной компонент (business
application), поддерживающий функции второй группы; -компонент доступа к
информационным ресурсам (resource manager), поддерживающий функциитретьей
группы, а также вводятся и уточняются соглашения о способах их взаимодействия
(протокол взаимодействия). - видами программного
обеспечения, в которые интегрирован каждый из этих компонентов; - способом распределения логических компонентов между
компьютерами в сети; Выделяются четыре подхода, реализованные в следующих
моделях: 2.модель
доступа к удаленным данным (Remote Data Access - RDA); 4. модель сервера приложений
(Application Server - AS). 4.3.1.Модель файлового сервера.
(FS) - является базовой для локальных сетей ПК. До недавнего времени
была популярна среди отечественных разработчиков, использовавшихтакие системы,
как FoxPro, Clipper, Clarion, Paradox и т.д. Одним из компьютеров в сети
считается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по
обработке файлов. Файловый серверработает под управлением сетевой операционной
системы (Novell NetWare) и играет роль компонента доступа к информационным
ресурсам (т.е. к файлам). На других ПКв сети функционирует приложение, в кодах
которого совмещены компонент представления и прикладной компонент (рис.4.7.).
Клиент Сервер
Компонент
Прикладной Компонентдоступа к
представления компонент
ресурсам Рис.4.7. Модель файлового сервера Протокол обмена
представляет собой набор вызовов, обеспечивающих приложению доступ к
файловойсистеме на файл-сервере. 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 ( защитатолько на
уровне файловой системы) и т.д. 4.3.2.Модель доступа к удаленным
данным (RDA) – существенно отличается от FS-модели методом доступа к
информационным ресурсам. ВRDA-модели коды компонента представления и
прикладного компонента совмещены и выполняются накомпьютере-клиенте. Доступ к
информационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка(SQL,
если речь идет о базах данных) или вызовами функций специальной библиотеки (если
имеется специальный интерфейс прикладного программирования - API).
Запросы к информационным ресурсам направляются по сети удаленному
компьютеру, которыйобрабатывает и выполняет их, возвращая клиенту блоки данных
(рис.4.8).
Клиент Сервер SQL
Компонент
Прикладной Компонентдоступа к
представления
компонент ресурсам Рис.4.8.Модель
доступа к удаленным данным Говоря об архитектуре клиент-сервер,
подразумевают данную модель. Основное достоинство RDA-модели заключается в
унификации интерфейсаклиент-сервер в виде языка SQL и широком выборе средств
разработки приложений. К недостаткам можно отнести существенную загрузку сети
при взаимодействииклиента и сервера посредством SQL-запросов; невозможность
администрирования приложений в RDA, т.к. в одной программе совмещаются различные
по своей природефункции (представления и прикладные). 4.3.3.Модель сервера баз данных
(DBS) - Ее основу составляет механизм хранимых
процедур - средство программирования SQL-сервера.Процедуры хранятся в словаре
баз данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же
компьютере, где функционирует SQL-сервер. В DBS-моделикомпонент представления
выполняется на компьютере-клиенте, в то время как, прикладной компонент оформлен
как набор хранимых процедур и функционирует накомпьютере-сервере БД. Там же
выполняется компонент доступа к данным, т.е. ядро СУБД. Вызов Компонент Прикладной Компонент
доступа к представления
компонент SQL ресурсам Понятие информационного ресурса сужено до баз
данных, поскольку механизм хранимыхпроцедур - отличительная характеристика DBS-
модели - имеется пока только в СУБД. - возможность централизованного администрирования прикладных функций;
- возможность разделения процедуры между несколькими
приложениями; -экономия ресурсов компьютера за счет использования
единожды созданного плана выполненияпроцедуры. К недостаткам относится: -
ограниченность средств написания хранимых процедур, представляющих собой
разнообразныепроцедурные расширения SQL, которые уступают по изобразительным
средствам и функциональным возможностям в сравнении с языками С или Pascal.
Сфера ихиспользована ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности
отладки и тестирования разнообразных хранимых процедур. На практике чаще
используются смешанные модели, когда целостность базы данных и некоторые
простейшие прикладные функцииобеспечиваются хранимыми процедурами (DBS-модель),
а более сложные функции реализуются непосредственно в прикладной программе,
которая выполняется на компьютере-клиенте(RDA-модель). 4.3.4.Модель сервера приложений
(AS) - представляет собой процесс, выполняемый на компьютере-
клиенте, отвечающий за интерфейс с пользователем (т.е. реализует функции первой
группы).(рис.4.10).
Клиент
Сервер Сервер Прикладной представления
компонент к ресурсам Прикладной компонент реализован как группа
процессов, выполняющих прикладные функции, иназывается Доступ к информационным
ресурсам осуществляет менеджер ресурсов (например, SQL-сервер).Из прикладных
компонентов доступны такие ресурсы как, базы данных, очереди, почтовые службы и
др. AS, размещенная на компьютере, где функционирует менеджерресурсов, избавляет
от необходимости направления SQL-запросов по сети, что повышает
производительность системы. -в RDA-модели прикладные функции отданы
программе-клиенту (прикладной компонентсливается с компонентом представления);
- в DBS-модели ответственность за их выполнение берет на себя ядро СУБД
(прикладной компонентинтегрируется в компонент доступа к информационным
ресурсам). В AS-модели реализована трехзвенная схема разделения функций.
Здесь прикладной компонентвыделен как важнейший изолированный элемент
приложения. Сравнивая модели, AS обладает наибольшей гибкостью и имеет
универсальный характер. При переходе к новой информационной
системе (ИС) необходимо решить такие вопросы как выбородной из четырех моделей,
компоненты архитектуры ИС и инструментарий перехода. Наиболее
распространенной ИС является FS-модель (примем ее за исходную), а в
качествецелевой - RDA-модель (наиболее распространена и относительно проста).
На практике наблюдаются и другие схемы перехода ( FS-->DBS, RDA---
>DBS,RDA-->AS, FS-->AS). Наиболее типичный случай это FS-->RDA, это
переход от локальных сетей ПК к архитектуре систем с сервером баз данных.
компьютер-клиент и сервер баз данных На сегодняшний день используются ПК на базе процессоров 486
или Pentium под управлением ОС/2MS Windows (распространенность, популярность,
большое число приложений, широкий набор активно используемых
русифицированныхпродуктов). Самое важное достоинство MS Windows - множество
средств быстрой разработки приложений, работающих с SQL-ориентированными СУБД, и
доступность этих средствдля отечественных пользователей. Говоря о сервере
БД, необходимо упомянуть, что это должен быть мощный компьютер,снабженный
высокоскоростными надежными механизмами дисковой памяти большой емкости и
системой архивирования на магнитных лентах. Его работа должнаосуществляться под
управлением многозадачной многопользовательской ОС, поддерживающей промышленные
стандарты. -ПК
на базе процессоров 486/Pentium под управлением ОС MS Windows; -
высокопроизводительный RISC-компьютер (фирм Sun, Hewiett-Packard, IBM) под
управлением соответствующейверсии ОС UNIX. 4.4.Технология работы в среде распределенной обработки
данных Одной из важнейших сетевых технологий является распределенная
обработка данных,позволяющая повысить эффективность удовлетворения
информационной потребности пользователя и, обеспечить гибкость и оперативность
принимаемых им решений. - большое число взаимодействующих между собой пользователей;
-устранение пиковых нагрузок с централизованной базы данных за счет
распределения обработкии хранения локальных баз данных на разных ЭВМ; -
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 накомпьютере
клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на сервере. При наличии
распределенной базы данных база размещается на нескольких серверах. Внастоящее
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 (РБД) было вызвано двумя тенденциями
обработкиданных, с одной стороны - интеграцией, а с другой - децентрализацией.
Интеграция подразумевает централизованное управление и ведение баз
данных. Децентрализацияобеспечивает хранение данных в местах их возникновения
или обработки, при этом скорость обработки повышается, стоимость снижается,
увеличивается степеньнадежности системы. - база данных, части которой размещены на отдельных ЭВМ, входящих в
сеть. При этом некоторые данныемогут дублироваться. При проектировании
РБД осуществляется разбиение объекта на несколько частей (фрагментов) и
размещение каждого фрагмента на один или несколько компьютеров.Размещение
фрагментов может быть При
избыточном размещении необходимо определить степень дублирования фрагментов.
Выгоды,получаемые от дублирования, пропорциональны соотношению объемов выборки
данных и их обновления. Для поддержания целостности базы данных
требуетсякорректировка всех копий. Преимущества дублирования уменьшаются с
увеличением стоимости хранения фрагментов и, увеличиваются, так как повышается
устойчивостьсистемы против отказов. Эффективность работы пользователей с РБД
зависит от обеспеченности их информацией о содержащихся в РБД данных, их
структуре иразмещении. Эту задачу решает сетевой словарь-справочник данных,
находящийся в одной ЭВМ сети или дублирующийся на нескольких ЭВМ. При
этом,словарь-справочник может иметь распределенную структуру, т.е. когда его
отдельные фрагменты распределены по рабочим станциям сети. К организации
баз данных предъявляются такие общие требования как, обеспечение
высокойскоростью обработки запросов, секретности, независимости (физической и
логической) данных, безопасности и т.д. Кроме перечисленных требований, к
РБДвыдвигаются требования прозрачности : распределенной структуры БД;
совместного доступа к данным; распределенной обработки. Распределенная
структура БД предполагает независимость конечных пользователей и программ
отспособа размещения информации на рабочих станциях сети, т.е. формулирование
запросов к РБД производится аналогично запросам к централизованной БД.
Совместный доступ к данным подразумевает модификацию одних и тех же
данных несколькимипользователями не нарушая целостности РБД.
Прозрачность распределенной обработки означает независимость
пользователей и программ оттипа локальной вычислительной сети и применяемого
сетевого программного обеспечения. Обработка запроса пользователя может
производиться на несколькихЭВМ. Доступ пользователей к РБД и
администрирование осуществляется с помощью системыуправления распределенной
базой данных (СУРБД), которая обеспечивает выполнение следующих функций:
-декомпозицию распределенных запросов на частные подзапросы к БД
отдельных ЭВМ; - поддержание в согласованном состоянии
копий дублированных данных на различных ЭВМ сети; 4.5. Базовые технологии
обработки запросов в архитектурах файл-сервера и клиент-
сервера Прикладные программы управления данными представляют собой
необходимый инструмент дляраспределенной обработки. Архитектура клиент-
сервера сети позволяет различным прикладным программам одновременноиспользовать
общую базу данных. Совершенно очевидно, что перенос программ управления данными
с рабочих станций на сервер способствует высвобождениюресурсов рабочих станций,
предоставляет возможность увеличить число частных, локально решаемых задач.
Данная архитектура позволяет также централизовать рядсамых важных функций
управления данными, такие, как защита информации баз данных, обеспечение
целостности данных, управление совместным использованиемресурсов. Одним
из важных преимуществ архитектуры клиент-сервера в сетевой обработке данных
являетсявозможность сокращения времени реализации запроса. В подтверждение этому
рассмотрим две технологии обработки информации в
архитектуреклиент-сервера сети и технологии использования традиционного
файлового сервера. Допустим, что прикладная программа базы данных
загружена на рабочую станцию и пользователюнеобходимо получить все записи,
удовлетворяющие некоторым поисковым условиям. В среде традиционного программа управления данными,которая выполняется на рабочей станции,
должна осуществить запрос к серверу каждой записи базы данных (рис.4.11,а).
Программа управления данными на рабочейстанции может определить, удовлетворяет
ли запись поисковым условиям, лишь после того, как она будет передана на рабочую
станцию. Очевидно, что данный технологический вариант обработки
информации имеет наибольшее суммарноевремя передачи данных по каналам сети.
серверу базыданных . Сервер базы данных осуществляет поиск
записей на диске и анализирует их. Записи, удовлетворяющие условиям, могут быть
накоплены насервере. После того, как запрос целиком обработан, пользователю на
рабочую станцию передаются все записи, которые удовлетворяют поисковым условиям
(рис.4.11,б). Данная технология позволяет снизить сетевой трафик и
повысить пропускную способностьсети. Более того, за счет выполнения операции
доступа к диску и обработки данных в одной системе сервер может осуществить
поиск и обрабатывать запросыбыстрее, чем если бы эти запросы обрабатывались на
рабочей станции. -NetWare Btrieve- программой
управления записями с индексацией по ключу (выполняется насервере); -
NetWare SQL - ядром реляционных баз данных, предназначенным для обеспечения
системызащиты и целостности данных. Службы баз данных NetWare Btrieve и
NetWare SQL фирмы Novell позволяют разработчикамсоздавать надежные прикладные
программы баз данных без необходимости написания собственных программ управления
записями, что обеспечивает удобный переносприкладных программ в среду клиент-
сервера. В настоящее время разработаны десятки тысяч прикладных
автономных и многозадачных программ,ориентированных на клиента версий NetWare
Btrieve, NetWare SQL, которые могут быть использованы организациями, создающими
или имеющими сеть ЭВМ. Более того,версии NetWare Btrieve и NetWare SQL фирмы
Novell для клиентов имеют согласованные API, что упрощает перенос программ из
среды одного клиента всреду другого.
a) Типовая среда обработки запросов в
сетях ЭВМ. б) Распределенная
среда обработки запросов в сетях ЭВМ. По степени изменчивости все базы
данных (БД) можно разделить на два класса: Б - сильно динамичные (для банковских,
биржевых систем и т.п.). Для ведения баз данных первого и второго классов
используются системы управления базами данных(СУБД), которые в значительной
степени отличаются друг от друга как по функциональным возможностям, так и по
эксплуатационным характеристикам. наиболее важными показателями являются
показатели , а такие показатели, как скорость отработки транзакций и
контроль целостности БДпри отработке транзакций не столь критичны; , на первый план выходят такие
показатели, какскорость отработки транзакций, возможность контроля целостности,
скорость формирования отчетов, согласованность по чтению и транзакциям. Менее
критичныздесь скорости отработки запросов. Поэтому любая СУБД не может
одинаково успешно применяться при работе с БД разных классов.Такие системы, как
CLIPPER, FOXPRO ориентированы на первый класс БД-(А), и здесь имеются неплохие
результаты, а такие СУБД ,как Informix, Ingres, SyBaseсоздавались для второго
класса-(Б). Исходя из вышесказанного напрашивается вывод: найти
золотую середину , котораяудовлетворяла бы требованиям обоих классов
(А) и (Б). Решением этой противоречивой задачи является использование
дифференциальной организациифайлов базы данных, или В последнее время разработчики СУБД ведущих фирм
подошли к использованию идеи ДФ. Причинамиявились следующие факты: -
значительно расширился класс решаемых на IBM PC задач, так, что термин
персональныйкомпьютер уже не соответствует действительности; -
разработка многопользовательских и многозадачных систем; Остановимся на сути ДФ применительно к БД в ЛВС. Реализация идеи ЛВС в
различных СУБДзначительно отличается. -основной файл БД остается неизменным при любых обновлениях
базы данных, т.е., (не путать с журналом транзакций) -
Когда ДФ достигнет значительных размеров (примерно 25-40%
от размеров БД), администраторвносит все изменения в основной файл БД в удобный
момент времени в пакетном режиме. В качестве примера возьмем сравнение
книги, где наблюдаются опечатки в страницах и, базыданных с ДФ. Нет
необходимости переиздания книги из-за нескольких опечаток или незначительных
изменений. Если это количество имеет тенденцию к значительномуросту и достигло
предельного значения, то становятся оправданными затраты на переиздание книги,
куда должны быть включены все накопленные изменения. Достоинства ДФ
относятся к обеспечению высокой надежности, целостности БД и скоростиотработки
транзакций. Вопрос, какие скорости отработки транзакций можно
обеспечить при использовании ДФ, являетсядовольно важным. Очевидно, что скорость
отработки транзакций при такой организации БД возрастет в десятки раз. При этом
сервер базы данных практическинапоминает обычный файл-сервер. Что
касается индексов, то проблемы их поддержания не существует (скорости
добавления,удаления и модификации записей БД находятся на самом высоком уровне).
Внесение добавлений в БД не отличается от добавлений в обычный последовательный
файл.Время обновления записей БД не зависит ни от размеров БД, ни от длины
ключей, ни от их числа. Временные затраты на блокировку (как одно из узких мест
для БДи ЛВС) сведены к минимуму. Для того, чтобы обеспечить
согласованность данных по чтению нет необходимости блокироватьцеликом таблицу,
что имеет место в ряде СУБД, т.е., когда запрос (или формируемый отчет) начинает
выполняться, СУБД запоминает старшийадрес в ДФ (моментальный
снимок). При этом пользователь, инициализирующий свой запрос, не обязан ждать
своего момента . Он не видит никого из пользователей и
получает снимок БД именно в этот момент времени. Далее, по мере выполнения
запроса (даже очень быстрого) часть записей-целеймогла быть или изменена или
удалена. Это отразится только на старших адресах ДФ, а поэтому СУБД просто
проигнорирует любые изменения данных, случившиесяпосле начала выполнения
запроса. Гарантируется корректировка сложных и длительных запросов к БД, т.е.
обеспечение согласованности по чтению итранзакциям. Становится интересным
вопрос, как в этом случае ведется поиск в БД. В этом случае поассоциатору
находится множество записей-целей: число и список их адресов в основной БД,
после чего производится считывание ассоциатора ДФ ипроизводится
корректировка этого списка. За счет этой корректировки время поиска
увеличивается, причем величина этого увеличения зависит от размеров
ДФ.Своевременность обновления БД должна быть в компетенции администратора БД.
Чтобы исключить существенные издержки, связанные с ДФ, можно
накапливатьизменения БД для их пакетной обработки и при поиске ДФ не учитывать.
В ряде систем, таких как банковские, допускается потеря некоторой точности в
периодмежду циклами обновления - контролируемое запаздывание .
-возможность
администратору восстанавливать случайно удаленные записи; -
возможность создания распределенных БД; Непротиворечивость данных может обеспечиваться механизмом
захвата на уровне записи - откаттранзакций любой доступной вложенности.
| |
