Вычислительные сети — частный случай распределенных систем

Общие принципы построения вычислительных сетей

История >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Многотерминальные системы — прообраз сети

(в начале 60гг, рассредоточились, вычислительная мощность оставалась полностью цен­трализованной, некоторые функции — такие как ввод и вывод данных — стали распределенными. Стали первым шагом)

Появление глобальных сетей

(потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, модемы, терминал—компьютер были ре­ализованы и удаленные связи типа компьютер—компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собствен­но, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхрони­зации баз данных, электронной почты и другие) Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислитель­ные сети.)

Первые локальные сети

начале 70-х годов появились БИС. появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. разнообразные нестандартные устройства. «Устройство сопряже­ния»

Создание стандартных технологий локальных сетей

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально ме­няться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили пер­сональные компьютеры. Стандартные сетевые технологии вместо п.3. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее. скорость в 1200 бит/с была для них хорошим достижением.

Современные тенденции

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование — коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы.

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Вычислительные сети — частный случай распределенных систем

Компьютерные сети относятся к распределенным (или децентрализованным) вы­числительным системам. Основным признаком распределенной вычис­лительной системы является наличие нескольких центров обработки данных. Наряду с компьютерными сетями к распределенным системам относят также муль­типроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.

Мультипроцессорные компьютеры. В мультипроцессорных компьютерах имеется несколько процессоров, каждый из которых может относительно независимо от остальных выполнять свою програм­му. В мультипроцессоре существует общая для всех процессоров операционная система, которая оперативно распределяет вычислительную нагрузку между про­цессорами. Взаимодействие между отдельными процессорами организуется наибо­лее простым способом — через общую оперативную память.

Основное достоинство мультипроцессора — его высокая производительность, которая достигается за счет параллельной работы нескольких процессоров. Так как при наличии общей памяти взаимодействие процессоров происходит очень быст­ро, мультипроцессоры могут эффективно выполнять даже приложения с высокой степенью связи по данным.

Еще одним важным свойством мультипроцессорных систем является отказоус­тойчивость, то есть способность к продолжению работы при отказах некоторых элементов, например процессоров или блоков памяти. При этом производитель­ность, естественно, снижается, но не до нуля, как в обычных системах, в которых отсутствует избыточность.

Кластер (многомашинная система) — это вычислительный комплекс, включающий в себя не­сколько компьютеров (каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы), а также программные и аппаратные средства связи ком­пьютеров, которые обеспечивают работу всех компьютеров комплекса как единого целого.

Работа любого кластера определяется двумя главными компо­нентами: высокоскоростным механизмом связи процессоров и системным про­граммным обеспечением, которое предоставляет пользователям и приложениям прозрачный доступ к ресурсам всех компьютеров, входящих в комплекс. В состав средств связи входят программные модули, которые занимаются распределением вычислительной нагрузки, синхронизацией вычислений и реконфигурацией сис­темы. Если происходит отказ одного из компьютеров комплекса, его задачи могут быть автоматически переназначены и выполнены на другом компьютере. Если в состав многомашинной системы входят несколько контроллеров внешних устройств, то в случае отказа одного из них, другие контроллеры автоматически подхватыва­ют его работу. Таким образом, достигается высокая отказоустойчивость комплекса в целом.

Помимо повышения отказоустойчивости, многомашинные системы позволяют достичь высокой производительности за счет организации параллельных вычис­лений. По сравнению с мультипроцессорными системами возможности параллельной обработки в многомашинных системах ограничены: эффективность распараллели­вания резко снижается, если параллельно выполняемые задачи тесно связаны между собой по данным. Это объясняется тем, что связь между компьютерами многома­шинной системы менее тесная, чем между процессорами в мультипроцессорной системе, так как основной обмен данными осуществляется через общие многовходовые периферийные устройства. Говорят, что в отличие от мультипроцессоров, где используются сильные программные и аппаратные связи, в многомашинных систе­мах аппаратные и программные связи между обрабатывающими устройствами являются более слабыми. Территориальная распределенность в многомашинных комплексах не обеспечивается, так как расстояния между компьютерами определяются длиной этой связи между процессорным блоком и дисковой подсистемой.

Вычислительные сети В программные и аппаратные связи являются еще более слабыми, а автономность обрабатывающих блоков проявляется в наибольшей сте­пени — основными элементами сети являются стандартные компьютеры, не имею­щие ни общих блоков памяти, ни общих периферийных устройств. Связь между компьютерами осуществляется с помощью специальных периферийных устройств — сетевых адаптеров, соединенных относительно протяженными каналами связи. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной систе­мы, а какая-либо «общая» операционная система, распределяющая работу между компьютерами сети, отсутствует. Взаимодействие между компьютерами сети про­исходит за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. С помощью этих сообщений один компьютер обычно запрашивает доступ к ло­кальным ресурсам другого компьютера. Такими ресурсами могут быть как данные, хранящиеся на диске, так и разнообразные периферийные устройства — принтеры, модемы, факс-аппараты и т. д. Разделение локальных ресурсов каждого компьюте­ра между всеми пользователями сети — основная цель создания вычислительной сети.