Для початку розберемося в базових визначеннях

Есе «Обчислювальні мережі і розподілена обробка даних»

Для початку розберемося в базових визначеннях. Розберемо, що таке обчислювальна мережа і, що таке розподілена обробка даних.

Обчислювальна мережа - обчислювальний комплекс, що включає територіально розподілену систему комп'ютерів і їх терміналів, об'єднаних в єдину систему. Обчислювальна мережа буває локальної і глобальної. Відповідно локальна - це група комп'ютерів і периферійне устаткування, об'єднані одним або декількома автономними високошвидкісними каналами (кабельними або бездротовими) передачі цифрових даних в межах одного або декількох довколишніх будівель. Глобальні - це обчислювальна мережі з'єднує комп'ютери і локальні мережі, географічно віддалені на великі відстані один від одного. Прикладом локальної обчислювальної мережі може служити мережа будь-якої невеликої організації. Найбільш яскравим прикладом глобальної обчислювальної мережі є Інтернет.

Розподілена обробка даних - обробка даних, на незалежних, але пов'язаних між собою комп'ютерах, які представляють розподільну систему.

Ну а тепер розглянемо все це трохи докладніше.

Основне призначення комп'ютерних мереж - спільне використання ресурсів і здійснення інтерактивного зв'язку як усередині однієї фірми, так і за її межами. Ресурси - це дані, додатки і периферійні пристрої, такі, як зовнішній дисковод, принтер, миша, модем або джойстик. Поняття інтерактивного зв'язку комп'ютерів має на увазі обмін повідомленнями в реальному режимі часу.

До появи комп'ютерних мереж кожен користувач повинен був мати свій принтер, плоттер і інші периферійні пристрої. Щоб спільно використовувати принтер, існував єдиний спосіб - пересісти за комп'ютер, підключений до цього принтера. Мережі дозволяють цілої низки користувачів одночасно «володіти» даними на носіях прямого доступу і периферійними пристроями. Якщо декільком користувачам треба роздрукувати документ, всі вони можуть звернутися до мережного принтера.

Найпростіша мережа складається як мінімум з двох комп'ютерів, з'єднаних один з одним кабелем. Це дозволяє їм використовувати дані спільно. Всі мережі (незалежно від складності) грунтуються саме на цьому простому принципі. Народження комп'ютерних мереж було викликано практичною потребою - мати можливість для спільного використання даних. Персональний комп'ютер - прекрасний інструмент для створення документа, підготовки таблиць, графічних даних та інших видів інформації, але при цьому Ви не можете швидко поділитися своєю інформацією з іншими. Коли не було мереж, доводилося роздруковувати кожен документ, щоб інші користувачі могли працювати з ним, або в кращому випадку - копіювати інформацію на дискети. Одночасна обробка документа кількома користувачами виключалася. Подібна схема роботи називається роботою в автономної середовищі.

Мережею називається група з'єднаних комп'ютерів та інших пристроїв. А концепція з'єднаних і спільно використовують ресурси комп'ютерів носить назву мережевої взаємодії. Комп'ютери, що входять в мережу, можуть спільно використовувати:

3) факсимільні апарати;

5) інші пристрої.

Даний список постійно поповнюється, так як виникають нові способи спільного використання ресурсів.

Локальні обчислювальні мережі (ЛОМ, LAN)

Спочатку комп'ютерні мережі були невеликими і об'єднували до десяти комп'ютерів і один принтер. Технологія передачі даних обмежувала розміри мережі, в тому числі кількість комп'ютерів в мережі і її фізичну довжину. Наприклад, на початку 1980-х років найбільш популярний тип мереж складався не більше ніж з 30 комп'ютерів, а довжина кабелю не перевищувала 185 м (600 футів). Такі мережі легко розташовувалися в межах одного поверху будівлі або невеликої організації. Для маленьких фірм подібна конфігурація підходить і сьогодні. Ці мережі називаються локальними обчислювальними мережами [ЛВС (LAN)].

Розширені і глобальні ВС (WAN)

Локальні мережі не зовсім відповідають потребам великих підприємств, офіси яких зазвичай територіально розташовані в різних місцях. Цей факт поставив завдання розширення мереж. Так на основі невеликих локальних мереж виникли більші системи. В даний час мільйони ЛВС об'єднані в глобальну обчислювальну мережу ГВС (WAN), а кількість комп'ютерів в мережі досягає декількох тисяч.

В даний час більшість організацій зберігає і спільно використовує в мережевому середовищі величезні обсяги життєво важливих даних. Ось чому мережі зараз так само необхідні, як ще зовсім недавно були необхідні друкарські машинки і картотеки.

Два типу ЛВС - однорангові мережі та мережі з виділеним сервером

Всі мережі мають деякі загальні компоненти, функції і характеристики. В тому числі:

1) сервери (server) - комп'ютери, що надають свої ресурси мережевим користувачам;

2) клієнти (client) - комп'ютери, які здійснюють доступ до мережевих ресурсів, що надаються сервером;

3) середовище (media) - спосіб з'єднання комп'ютерів;

4) спільно використовувані дані - файли, що надаються серверами по мережі;

5) спільно використовуються периферійні пристрої, наприклад принтери, бібліотек CD-ROM і т.д.

6) ресурси, що надаються серверами;

7) ресурси - файли, принтери та інші елементи, які використовуються в мережі.

Незважаючи на певні подібності, мережі поділяються на два типи:

на основі сервера (server based).

Тимчасова мережа - інформаційна мережа, в якій всі робочі станції можуть виступати по відношенню до інших робочих станцій мережі як сервери. Тимчасова мережа використовує технології розподілених комунікацій. У тимчасової мережі всі вузли працюють під управлінням однієї операційної системи. У тимчасової мережі всі комп'ютери рівноправні: немає ієрархії серед комп'ютерів і немає виділеного (dedicated) сервера. Як правило, кожен комп'ютер функціонує і як покупець, і як сервер; інакше кажучи, немає окремого комп'ютера, відповідального за адміністрування всієї мережі. Усі користувачі самостійно вирішують, які дані на своєму комп'ютері зробити загальнодоступними по мережі. Однорангові мережі називають також робочими групами. Робоча група - це невеликий колектив, тому в тимчасових мережах найчастіше не більше 30 комп'ютерів. Однорангові мережі відносно прості. Оскільки кожен комп'ютер є одночасно і клієнтом, і сервером, немає необхідності в потужному центральному сервері або в інших компонентах, обов'язкових для більш складних мереж. Однорангові мережі зазвичай дешевше мереж на основі сервера але вимагають більш потужних (і дорожчих) комп'ютерів.

Тимчасова є характеризується рядом стандартних рішень:

 комп'ютери розташовані на робочих столах користувачів;

 користувачі самі виступають в ролі адміністраторів і забезпечують захист інформації;

 для об'єднання комп'ютерів в мережу застосовується проста кабельна система.
Тимчасова мережа цілком підходить там, де:

 кількість користувачів не перевищує 30 осіб;

 користувачі розташовані компактно;

 питання захисту даних не критичні;

 в доступному для огляду майбутньому не очікується значного розширення фірми і отже, мережі.

Мережі на основі сервера.

Якщо до мережі підключено більше 30 користувачів, то однорангова мережа, де комп'ютери виступають у ролі і клієнтів, і серверів, може виявитися недостатньо продуктивною. Тому більшість мереж використовує виділені сервери. Виділених називається такий сервер, який функціонує тільки як сервер (виключаючи функції клієнта або робочої станції). Вони спеціально оптимізовані для швидкої обробки запитів від мережних клієнтів і для керування захистом файлів і каталогів. Мережі на основі сервера стали промисловим стандартом, і саме вони будуть приводитися зазвичай в якості прикладу в цьому посібнику.
Зі збільшенням розмірів мережі і обсягу мережевого трафіку необхідно збільшувати кількість серверів. Розподіл завдань серед декількох серверів гарантує, що кожна задача буде виконуватися найефективнішим способом з усіх можливих. Сервер спроектований так, щоб надавати доступ до безлічі файлів і принтерів, забезпечуючи при цьому високу продуктивність і захист.

Підсумуємо, широко поширені 2 типу мереж: однорангові і мережі на основі сервера. У тимчасових мережах кожен комп'ютер функціонує як клієнт і як сервер. Для невеликої групи користувачів подібні мережі легко забезпечують поділ даних і периферійних пристроїв. Разом з тим, оскільки адміністрування в тимчасових мережах НЕ централізоване, забезпечити розвинену захист даних важко. Мережі на основі сервера найбільш ефективні в тому випадку, коли спільно використовується велика кількість ресурсів і даних. Адміністратор може керувати захистом даних, спостерігаючи за функціонуванням мережі. У таких мережах може бути один або кілька серверів, в залежності від обсягу мережевого трафіку, кількості периферійних пристроїв і т.п.

Існують також і комбіновані мережі, які об'єднують властивості обох типів мереж. Такі мережі досить популярні, хоча для ефективної роботи вони вимагають більш ретельного планування, в зв'язку з цим і підготовка користувачів повинна бути вище.

Розподілена обробка даних

Розподілена обробка даних - методика виконання прикладних програм групою систем. При цьому користувач отримує можливість працювати з мережевими службами та прикладними процесами, розташованими в декількох взаємопов'язаних абонентських системах.

У сучасному бізнесі дуже часто виникає необхідність надати доступ до одних і тих же даних групам користувачів, територіально віддалених один від одного. Як приклад можна привести банк, який має кілька відділень. Ці відділення можуть перебувати в різних містах, країнах або навіть на різних континентах, проте необхідно організувати обробку фінансових транзакцій (переміщення грошей по рахунках) між відділеннями. Результати фінансових операцій повинні бути видні одночасно у всіх відділеннях.

Існують два підходи до організації обробки розподілених даних.

Технологія розподіленої бази даних.

Така база включає фрагменти даних, розташовані на різних вузлах мережі. З точки зору користувачів вона виглядає так, як ніби всі дані зберігаються в одному місці. Природно, така схема пред'являє жорсткі вимоги до продуктивності і надійності каналів зв'язку.

2) Технологія тиражування. В цьому випадку в кожному вузлі мережі дублюються дані всіх комп'ютерів. При цьому:

1) передаються тільки операції зміни даних, а не самі дані

2) передача може бути асинхронної (неодночасної для різних вузлів)

3) дані розташовуються там, де обробляються

Це дозволяє знизити вимоги до пропускної здатності каналів зв'язку, більш того при виході з ладу лінії зв'язку будь-якого комп'ютера, користувачі інших вузлів можуть продовжувати роботу. Однак при цьому допускається неоднакове стан бази даних для різних користувачів в один і той же момент часу. Отже, неможливо виключити конфлікти між двома копіями однієї і тієї ж записи.

Перевагами розподіленої обробки інформації є:

1) велика кількість взаємодіючих між собою користувачів;

2) усунення пікових навантажень з централізованої бази даних за рахунок

3) розподілу обробки і зберігання локальних баз даних на різних ЕОМ;

4) можливість доступу користувача до обчислювальних ресурсів мережі ЕОМ;

5) забезпечення обміну даними між віддаленими користувачами.

При розподіленої обробки проводиться робота з базою, тобто представлення даних, їх обробка, робота з базою на логічному рівні здійснюється на комп'ютері клієнта, а підтримка бази в актуальному стані - на сервері. При наявності розподіленої бази даних база розміщується на декількох серверах. В даний час створені бази даних по усіх напрямках людської діяльності: економічній, фінансовій, кредитній, статистичної, науково-технічної, маркетингу, патентної інформації, електронної документації і т.д.