3.2 Модель распределённой обработки информации

Распределенная обработка данных — методика выполнения прикладных программ группой систем.

Сущность заключается в том, что пользователь получает возможность работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных абонентских системах. При этом возможны несколько видов работ, которые он может выполнять:

1. удаленный запрос, например, команда, позволяющая посылать одиночную заявку на выполнение обработки данных;

2. удаленная транзакция, осуществляющая направление группы запросов прикладному процессу;

3. распределенная транзакция, дающая возможность использования нескольких серверов и прикладных процессов, выполняемых в группе абонентских систем.

Для распределенной обработки осуществляется сегментация прикладных программ разделение сложной прикладной программы на части, которые могут быть распределены по системам локальной сети.

Сегментация осуществляется с помощью специального программного обеспечения, которое автоматизирует рассматриваемый процесс. С помощью технологии, предоставляемой объектно-ориентированной архитектурой в результате выполнения указанного процесса прикладная программа делится на самостоятельные части, загружаемые в различные системы. Благодаря этому, создается возможность перемещения программ из одной системы в другую и распределенной обработки данных.

В результате сегментации каждая выделенная часть программы включает управление данными, алгоритм и блок презентации. Благодаря этому, она может быть оптимальным образом выполнена на основе платформ, используемых в сети.

Передача данных для распределенной обработки происходит при помощи удаленного вызова процедур либо электронной почты. Первая технология характеризуется высоким быстродействием, а вторая - низкой стоимостью.

Удаленный вызов процедур работает аналогично местному вызову процедур и обеспечивает организацию обработки данных. Этой цели служит механизм навигации в сети, поиска информации, запуска процесса в нескольких системах, передачи полученных результатов пользователям, пославшим запросы. Выполняемый процесс характеризуется прозрачностью, благодаря которой объекты сети, расположенные между пользователями и программами не видны обоим партнерам.

Выполнение удаленного вызова процедур является дорогостоящей операцией, ибо на все время ее выполнения системы, участвующие в работе, должны по каналам передавать данные друг другу. Альтернативной удаленного вызова является применение интеллектуальных агентов или выполнение распределенной обработки данных с использованием электронной почты. Этот метод не требует больших затрат, но работает значительно медленнее.

Известны также программные средства Системы Управления Распределенной Базой Данных (СУРБД), содержимое которой располагается в нескольких абонентских системах информационной сети.

Задачей СУРБД является обеспечение функционирования распределенной базы данных. СУРБД должна действовать так, чтобы у пользователей возникла иллюзия того, что они работают с Базой Данных (БД), расположенной в одной абонентской системе. Использование СУРБД, по сравнению с группой невзаимосвязанных баз данных, позволяет сокращать затраты на передачу данных в информационной сети. СУРБД так распределяет файлы по сети, что в каждой системе хранятся те данные, которые чаще всего используются именно в этом месте.

В СУРБД осуществляется тиражирование данных. Его сущность заключается в том, что изменение, вносимое в одну часть базы данных, в течение определенного времени отражается и в других частях базы.

При планировании обработки данных могут рассматриваться три модели обработки:

1. обработка в одноранговой локальной сети;

2. централизованная обработка;

3. обработка в модели клиент/сервер.

При любой обработке имеются три основных уровня манипулирования данными:

1. хранение данных;

2. выполнение приложений, т.е. выборка и обработка данных для нужд прикладной задачи;

3. представление данных и результатов обработки конечному пользователю.

При обработке в одноранговой сети все три уровня, как правило, выполняются на одном персональном рабочем месте. В современных технологиях применения вычислительной техники персональная обработка информации, когда все данные и средства их обработки сосредоточены в пределах одного рабочего места, и обмен данными между рабочими местами не происходит или выполняется эпизодически (например, средствами электронной почты), постепенно уходит в прошлое. Современные информационные, управленческие, офисные системы в большей или меньшей степени ориентируются на многопользовательскую обработку, при которой данные доступны (возможно, одновременно доступны) многим пользователям с разных рабочих мест. Соображения эффективности и надежности требуют централизации процессов хранения и обработки данных.

И централизованная обработка, и модель клиент/сервер в равной мере используют преимущества централизации. Различие между этими двумя моделями состоит в том, что при централизованной обработке представление информации конечному пользователю также выполняется средствами центральной вычислительной системы на ее терминалах (неинтеллектуальных), подключенных к вычислительной системе через порты/каналы ввода-вывода. В модели же клиент/сервер терминалы, представляющие информацию, являются интеллектуальными самостоятельными вычислительными системами (обычно персональными компьютерами) и связаны с сервером через сетевые средства.

Вычислительный ресурс (это может быть отдельная ЭВМ в сети или отдельный процесс в многозадачной вычислительной системе), обеспечивающий хранение, администрирование, предоставление доступа к данным, называется сервером. Вычислительные ресурсы (отдельные ЭВМ или процессы), обеспечивающие использование данных и представление их конечному пользователю, называются клиентами. Вся модель, обеспечивающая такое распределение функций, называется моделью клиент/сервер.

При перемещении большей части функций манипулирования данными на высокопроизводительный и высоконадежный сервер могут быть обеспечены следующие преимущества:

1. экономия вычислительных ресурсов всей системы в целом;

2. экономия ресурсов средств коммуникаций;

3. обеспечение работы всех пользователей с одной и той же копией данных;

4. предотвращение фатальных конфликтов между клиентами при обращении их к одним и тем же данным;

5. обеспечение надежного администрирования базы данных, в том числе резервного копирования и разграничения доступа к данным.

Распределение функций манипулирования данными между клиентом и сервером может быть различным, как показано на рисунке 3.4.

Вариант файлового сервера предполагает, что сервер выполняет только хранение данных. При необходимости вся единица хранения данных (файл) пересылается клиенту, и всю дальнейшую работу с данными (в том числе и выборку) выполняет клиент. Этот вариант требует значительных ресурсов как вычислительных (так как на каждом рабочем месте должна размещаться копия обрабатываемых данных и все средства их обработки), так и коммуникационных (так как по сети передаются файлы целиком). Кроме того, этот вариант либо ограничивает одновременный доступ клиентов блокировкой файлов, либо приводит к неидентичности копий информации у разных клиентов. В предельном случае вариант файлового сервера сводится к персональной обработке данных, пусть и в среде локальной сети.

Вариант сервера базы данных предполагает, что на сервер возлагается выполнение одной из самых трудоемких функций логики приложения - выборки из базы данных только тех записей, которые необходимы для решения конкретной задачи. В этом случае экономятся ресурсы вычислительной системы и обеспечивается действительно многопользовательский доступ. Вместе с тем, в зависимости от сложности оставшейся части логики приложения, объем клиентской части ресурсов может все еще оставаться достаточно большим.

Вариант сервера базы данных особенно эффективен в системах со специализированными рабочими местами, так как позволяет подобрать аппаратные и операционные среды рабочих мест в наиболее точном соответствии с решаемыми задачами.

Рисунок 3.4 Распределение функций манипулирования данными сервером

Вариант сервера приложений предполагает, что вся или почти вся логика приложений выполняется на сервере, а в клиентскую часть передаются лишь результаты обработки. Клиентская часть, таким образом, ответственна только за представление результатов конечному пользователю. Такой вариант предъявляет повышенные требования к ресурсам сервера, но объемы ресурсов клиентов могут быть минимальны. Такой вариант позволяет также легко организовать гетерогенную систему, в которой разные клиенты будут работать в разных операционных средах, так как объем программного обеспечения, который нужно переписать, чтобы адаптировать клиента к новой среде, относительно невелик – это только часть, зависимая от средств визуализации на данном рабочем месте. В предельном случае модель сервера приложений, однако, сводится к централизованной обработке.

Вопросы для самопроверки:

1. Стандарты протоколов.

2. Классы сетей и их характеристика.

3. Сетевые службы

4. Распределение функций в модели обработки информации