Горизонтальное распределение

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 17Следующая ⇒

До сих пор мы рассматривали системы с вертикальным распределением. Перейдем теперь к обсуждению систем с горизонтальным распределением.

Горизонтальные конфигурации можно классифицировать по степени гомогенности (однородности) взаимодействующих систем. Степень гомогенности влияет на общую структуру, на выбор программного обеспечения, на способы передачи и на общие методы управления функционированием сети.

В одних случаях мы имеем идентичные машины с едиными прикладными программами в рамках конкретной фирмы. В других случаях мы сталкиваемся с несовместимыми машинами, работающими по совершенно разным программам в разных организациях и тем не менее объединенными сетью.

Вопрос о том, какой должна быть конфигурация: вертикальной, горизонтальной или смешанной, зависит от структуры обеспечиваемых взаимодействий и схемы использования данных.

При проектировании распределенных систем приходится сталкиваться со следующими проблемами:

Где находятся требуемые для выполнения работы устройства? Независимы ли эти устройства или работа одних из них зависит от результатов работы других? Какие хранимые данные необходимы для работы устройств? Используют ли они общие или независимые данные? Какие транзакции должны передаваться от одного устройства другому? Какова схема потока транзакций? Должны ли транзакции передаваться от устройства к устройству сразу или допустима задержка? Какова стоимость задержки?

В разных фирмах эти проблемы будут решаться по-разному, поскольку различны структуры взаимодействий. Различны и структуры информационных потоков между устройствами. Таким образом, все фирмы стремятся иметь свои собственные, естественные для них формы распределенной обработки. То, что наиболее подходит для авиакомпании, не обязательно хорошо для страхового общества.

Многоуровневые архитектуры клиент-сервер

Для решения перечисленных проблем используются многоуровневые (три и более уровней) архитектуры клиент-сервер.

Такие архитектуры более разумно распределяют модули обработки данных, которые в этом случае выполняются на одном или нескольких отдельных серверах. Эти программные модули выполняют функции сервера для интерфейсов с пользователями и клиента - для серверов баз данных. Кроме того, различные серверы приложений могут взаимодействовать между собой для более точного разделения системы на функциональные блоки, выполняющие определенные роли.

Например, можно выделить сервер управления персоналом, который будет выполнять все необходимые для управления персоналом функции. Связав с ним отдельную базу данных, можно скрыть от пользователей все детали реализации этого сервера, разрешив им обращаться только к его общедоступным функциям. Кроме того, такую систему очень просто адаптировать к Web, поскольку проще разработать html-формы для доступа пользователей к определенным функциям базы данных, чем ко всем данным.

В трехуровневой архитектуре клиент не перегружен функциями обработки данных, а выполняет свою основную роль системы представления информации, поступающей с сервера приложений. Такой интерфейс можно реализовать с помощью стандартных средств Web-технологии - браузера, CGI и Java. Это уменьшает объем данных, передаваемых между клиентом и сервером приложений, что позволяет подключать клиентские компьютеры даже по медленным линиям типа телефонных каналов. Кроме того, клиентская часть может быть настолько простой, что в большинстве случаев ее реализуют с помощью универсального браузера. Но если менять ее все-таки придется, то эту процедуру можно осуществить быстро и безболезненно. Трехуровневая архитектура клиент-сервер позволяет более точно назначать полномочия пользователей, так как они получают права доступа не к самой базе данных, а к определенным функциям сервера приложений. Это повышает защищенность системы (по сравнению с обычно архитектурой) не только от умышленного нападения, но и от ошибочных действий персонала.

Для примера рассмотрим систему, различные части которой работают на нескольких удаленных друг от друга серверах. Допустим, что от разработчика поступила новая версия системы, для установки которой в двухуровневой архитектуре необходимо одновременно поменять все системные модули. Если же этого не сделать, то взаимодействие старых клиентов с новыми серверами может привести к непредсказуемым последствиям, так как разработчики обычно не рассчитывают на такое использование системы. В трехуровневой архитектуре ситуация упрощается. Дело в том, что поменяв сервер приложений и сервер хранения данных (это легко сделать одновременно, так как оба они обычно находятся рядом), мы сразу меняем набор доступных сервисов. Таким образом, вероятность ошибки из-за несоответствия версий серверной и клиентской частей резко сокращается. Если в новой версии какой-либо сервис исчез, то элементы интерфейса, обслуживавшие его в старой системе, просто не будут работать. Если же изменился алгоритм работы сервиса, то он будет корректно работать даже со старым интерфейсом.

Многоуровневые клиент-серверные системы достаточно легко можно перевести на Web-технологию - для этого достаточно заменить клиентскую часть универсальным или специализированным браузером, а сервер приложений дополнить Web-сервером и небольшими программами вызова процедур сервера. Для разработки этих программ можно использовать как Common Gateway Interface (CGI), так и более современную технологию Java.

Следует отметить и тот факт, что в трехуровневой системе по каналу связи между сервером приложений и базой данных передается достаточно много информации. Однако это не замедляет вычислений, так как для связи указанных элементов можно использовать более скоростные линии. Это потребует минимальных затрат, поскольку оба сервера обычно находятся в одном помещении. Таким образом, увеличивается суммарная производительность системы - над одной задачей теперь работают два различных сервера, а связь между ними можно осуществлять по наиболее скоростным линиям с минимальными затратами средств. Правда, возникает проблема согласованности совместных вычислений, которую призваны решать менеджеры транзакций - новые элементы многоуровневых систем.

Лекция 5

МЕТОДЫ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕГРУЗКИ

Причины перегрузок в сети.

Оптимальность управления сетью в условиях перегрузок определяет эффективность использования сети. Пока сеть загружена незначительно, число принимаемых и обрабатываемых пакетов равно числу пришедших. Однако, когда в сеть поступает слишком много пакетов может возникнуть перегрузка и рабочие характеристики деградируют. При очень больших загрузках пропускная способность канала или сети может стать нулевой. Такая ситуация называется коллапсом сети.

Отчасти это может быть связано с недостатком памяти для входных буферов, по этой причине некоторое увеличение памяти может помочь. Но следует помнить, что всякое лекарство хорошо в меру. Еще в 1987 году Нагле (Nagle) обнаружил, что если маршрутизатор имеет даже беспредельную память, эффект перегрузки может оказаться еще более тяжелым. Это сопряжено со временем, которые пакеты ожидают обработки. Если время ожидания в очереди превышает длительность таймаута, появятся дубликаты пакетов, что, безусловно, понижает эффективность системы. Причиной перегрузки может быть медленный процессор или недостаточная пропускная способность какого-то участка сети. Простая замена процессора или интерфейса на более быстродействующий компонент не всегда решает проблему - чаще переносит узкое место в другую часть системы. Перегрузка, как правило, включает механизмы, усиливающие ее негативное воздействие. Так переполнение буфера приводит к потере пакетов, которые позднее должны будут переданы повторно (возможно даже несколько раз). Процессор передающей стороны получает дополнительную паразитную загрузку. Все это указывает на то, что контроль перегрузки является крайне важным процессом. Следует делать различие между контролем потока и контролем перегрузки. Под контролем потока подразумевается балансировка потока отправителя и возможности приема и обработки получателя. Этот вид контроля предполагает наличие обратной связи между получателем и отправителем. В этом процессе участвуют, как правило, только два партнера. Перегрузка же более общее явление, относящееся к сети в целом или к какой-то ее части. Например, 10 ЭВМ хотят передать одновременно какие-то файлы другим 10 ЭВМ. Конфликта потоков здесь нет, каждая из ЭВМ способна переработать поступающие данные, но сеть не может пропустить поток, генерируемый 10 сетевыми интерфейсами одновременно.

Начинать надо с решения проблемы выявления перегрузок. Перегрузкой следует считать ситуацию, когда нагрузка в течение некоторого оговоренного времени превышает заданную величину. Параметрами, которые позволяют судить о наличии перегрузки могут служить:

процент пакетов, отбрасываемых из-за отсутствия свободного буферного пространства;

средняя длина очереди;

процент пакетов, пересылаемых повторно;

среднее время задержки пакета.

Когда перегрузка выявлена, нужно передать необходимую информацию из точки, где она обнаружена, туда, где можно что-то сделать для исправления ситуации.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒