Распределенная обработка информации.

⇐ ПредыдущаяСтр 59 из 69Следующая ⇒

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.

Объединение компьютеров в сеть предоставляет возможность программам, работающим на отдельных компьютерах, оперативно взаимодействовать и сообща решать задачи пользователей. Связь между некоторыми программами может быть настолько тесной, что их удобно рассматривать в качестве частей одного приложения, которое называют в этом случае распределенным, или сетевым.

Распределенные приложения обладают рядом потенциальных преимуществ по сравнению с локальными. Среди этих преимуществ — более высокая производительность, отказоустойчивость, масштабируемость и приближение к пользователю.

Модели сетевых служб и распределенных приложений

Значительная часть приложений, работающих в компьютерах сети, являются сетевыми, но, конечно, не все. Действительно, ничто не мешает пользователю запустить на своем компьютере полностью локальное приложение, не использующее имеющиеся сетевые коммуникационные возможности. Достаточно типичным является сетевое приложение, состоящее из двух частей. Например, одна часть приложения работает на компьютере, хранящем базу данных большого объема, а вторая — на компьютере пользователя, который хочет видеть на экране некоторые статистические характеристики данных, хранящихся в базе. Первая часть приложения выполняет поиск в базе записей, отвечающих определенным критериям, а вторая занимается статистической обработкой этих данных, представлением их в графической форме на экране, а также поддерживает диалог с пользователем, принимая от него новые запросы на вычисление тех или иных статистических характеристик. Можно представить себе случаи, когда приложение распределено и между большим числом компьютеров.

Распределенным в сетях может быть не только прикладное, но и системное программное обеспечение — компоненты операционных систем. Как и в случае локальных служб, программы, которые выполняют некоторые общие и часто встречающиеся в распределенных системах функции, обычно становятся частями операционных систем и называются сетевыми службами.

Целесообразно выделить три основных параметра организации работы приложений в сети. К ним относятся:

способ разделения приложения на части, выполняющиеся на разных компьютерах сети;
выделение специализированных серверов в сети, на которых выполняются некоторые общие для всех приложений функции;
способ взаимодействия между частями приложений, работающих на разных компьютерах.

Способ разделения приложений на части

Очевидно, что можно предложить различные схемы разделения приложений на части, причем для каждого конкретного приложения можно предложить свою схему. Существуют и типовые модели распределенных приложений. В следующей достаточно детальной модели предлагается разделить приложение на шесть функциональных частей:

§ средства представления данных на экране, например средства графического пользовательского интерфейса;

§ логика представления данных на экране описывает правила и возможные сценарии взаимодействия пользователя с приложением: выбор из системы меню, выбор элемента из списка и т. п.;

§ прикладная логика — набор правил для принятия решений, вычислительные процедуры и операции;

§ логика данных — операции с данными, хранящимися в некоторой базе, которые нужно выполнить для реализации прикладной логики;

§ внутренние операции базы данных — действия СУБД, вызываемые в ответ на выполнение запросов логики данных, такие как поиск записи по определенным признакам;

§ файловые операции — стандартные операции над файлами и файловой системой, которые обычно являются функциями операционной системы.

На основе этой модели можно построить несколько схем распределения частей приложения между компьютерами сети.

Двухзвенные системы

На практике обычно приложение разделяют на 2-3 части. Наиболее распространенная двухзвенная схема, распределяющая приложение между двумя компьютерами. Схемы распределения:

1. Централизованная схема: нагрузка в основном ложится на сервер, а ком-р пользователя работает ка терминал, лишь отображая информацию.

Недостатки: недостаточная масштабируемость и плохая отказоустойчивость.

2. Схема фалового сервера: на клиенской машине выполняются все части приложения, кроме фаловых операций.

Достоинства: хорошая масштабируемость

Недостатки: увеличение времени реакции приложения, клиенский компьютер должен обладать большой вычислительной мощьностью.

3. Клиент-серверная архитектура

Функции сервера - проведение внутренних операцй бд и файловых операцй.

Трехзвенные системы

Трехзвенная архитекрура позволяет лучше сбалансировать нагрузку на сеть, а так же спобобствует специализации серверов, и средств разработки распределенных прриложений. Трехзвенные схемы часто используются для централизованной реализации в сети некоторых общих для распределенных приложений функций, отличных от файлового сервиса и управления бд. Рограммные модули, выполняющие такие функции, относятк промежуточному слою (middlerare), распологающемуся между индивидуальной для каждого приложения логикой и сервером бд.

В крупных сетях для связи клиентских и серврных частей прилождний используется так же ряд других средств, относящихся к промежуточном слою:

- средства асинхонной обработки сообщений (Massage-Oriented Middleware, MOM);

- средства удаленного вызова процедур(Remote Procedure Call, RPC);

- брокеры запроса объектов(Object Request Broker, ORB), которые находят объекты, хранящиеся на различных компьютерах, и помогают их использовать в одном приложении или документе.

Синхронизация

Центральным вопросом взаимодействия процессов в сети является способ их синхронизации, который полностью определяется используемыми в операционной системе коммуникационными примитивами. В этом отношении коммуникационные примитивы делятся на блокирующие (синхронные) и неблокирующие (асинхронные). Коммуникационные примитивы могут быть оформлены в операционной системе двумя способами: как внутренние процедуры ядра ОС (в этом случае ими могут использоваться только модули ОС) или как системные вызовы (доступные в этом случае процессам в пользовательском режиме).

При использовании блокирующего примитива send процесс, выдавший запрос на его выполнение, приостанавливается до момента получения по сети сообщения-подтверждения о том, что приемник получил отправленное сообщение. А вызов блокирующего примитива receive приостанавливает вызывающий процесс до момента, когда он получит сообщение. При использовании неблокирующих примитивов send и receive управление возвращается вызывающему процессу немедленно, сразу после того, как ядру передается информация о том, где в памяти находится буфер, в который нужно поместить сообщение, отправляемое в сеть или ожидаемое из сети. Преимуществом этой схемы является параллельное выполнение вызывающего процесса и процедур передачи сообщения (не обязательно работающих в контексте вызвавшего соответствующий примитив процесса).

Важным вопросом при использовании неблокирующего примитива receive является выбор способа уведомления процесса-получателя о том, что сообщение пришло и помещено в буфер. Обычно для этой цели требуется один из двух способов.

Опрос (polling). Этот метод предусматривает наличие еще одного базового примитива test (проверить), с помощью которого процесс-получатель может анализировать состояние буфера.

Прерывание (interrupt). Этот метод использует программное прерывание для уведомления процесса-получателя о том, что сообщение помещено в буфер. Хотя такой метод и очень эффективен (он исключает многократные проверки состояния буфера), у него имеется существенный недостаток — усложненное программирование, связанное с прерываниями пользовательского уровня, то есть прерываниями, по которым вызываются процедуры пользовательского режима (например, вызов процедур АРС в ОС Windows NT по завершении операции ввода-вывода, рассмотренный в главе 8 «Дополнительные возможности файловых систем»).

При использовании блокирующего примитива send может возникнуть ситуация, когда процесс-отправитель блокируется навсегда. Например, если процесс получатель потерпел крах или же отправленное сообщение было утеряно из-за сетевой ошибки. Чтобы предотвратить такую ситуацию, блокирующий примитив send часто использует механизм тайм-аута. То есть определяется интервал времени, после которого операция send завершается со статусом «ошибка». Механизм тайм-аута может использоваться также блокирующим примитивом receive для предотвращения блокировки процесса-получателя на неопределенное время, когда процесс-отправитель потерпел крах или сообщение было потеряно вследствие сетевой ошибки.

Если при взаимодействии двух процессов оба примитива — send и receive — являются блокирующими, говорят что процессы взаимодействуют по сети синхронно (рис. 9.4), в противном случае взаимодействие считается асинхронным (рис. 9.5).

Рис. 9.4. Синхронное взаимодействие с помощью блокирующих примитивов send и receive

Рис. 9.5. Асинхронное взаимодействие с помощью неблокирующих примитивов send и receive

По сравнению с асинхронным взаимодействием синхронное является более простым, его легко реализовать. Оно также более надежно, так как гарантирует процессу-отправителю, возобновившему свое выполнение, что его сообщение было получено. Главный же недостаток — ограниченный параллелизм и возможность возникновения клинчей.

Обычно в ОС имеется один из двух видов примитивов, но ОС является более гибкой, если поддерживает как блокирующие, так и неблокирующие примитивы.

⇐ Предыдущая 54 55 56 57 585960 61 62 63 Следующая ⇒