ЛВС с выделенным сервером.

ТИПЫЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - это совокупность компью­теров и других средств вычисли­тельной техники (активного сете­вого оборудования, принтеров, ска­неров и т. п.), объединенных с по­мощью кабелей и сетевых адапте­ров и работающих под управлени­ем сетевой операционной системы.

Вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла со­вместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, принтеры, модемы, процес­соры и т. п. Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры

соединяются с помощью сете­вых кабелей и тем самым свя­зывают компьютеры в единую сеть. Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называ­ется рабочей станцией или сер­вером, в зависимости от выпол­няемых им функций. Эффектив­но эксплуатировать мощности ЛВС позволяет применение тех­нологии «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и сервер­ную. Один или несколько наибо­лее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на ра­бочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями. Рассмотрим сначала локальные сети с выделенным сервером. В сетях с выделенным сервером имен­но ресурсы сервера, чаще всего дисковая память (винчестер), доступны всем пользо­вателям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, на­зываются файл-серверами. Можно сказать, что сервер обслуживает все рабочие станции. Файловый сервер обычно используется только администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Поэтому он может быть оснащен недорогим, даже монохромным дисплеем. Однако файловые серверы почти всегда содержат несколько быстродействующих накопителей. Сервер должен быть высо­конадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке работы всей сети. На файловом сервере, как правило, устанавливается сетевая операционная систе­ма.

На рабочих станциях, как правило, устанавливается обычная операционная сис­тема, например, Windows. Рабочая станция - это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции являет­ся пользователь. В то же время ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользо­вателями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практи­чески любой конфигурации. Но в конечном счете все зависит от тех приложений, которые этот компьютер используют.

Существует несколько признаков, по которым можно узнать, работает компью­тер в составе сети или автономно. Если компьютер является сетевой рабочей станцией, то, во-первых, после его включения появляются соответствующие сооб­щения, во-вторых, для входа в сеть необходимо пройти процедуру регистрации и, в-третьих, после регистрации в нашем распоряжении оказываются новые диско­вые накопители, принадлежащие файловому серверу.

Отметим еще одну важную функцию файлового сервера - управление работой сетевого принтера. Сетевой принтер подключается к файл-серверу, но пользо­ваться им можно с любой рабочей станции. То есть каждый пользователь может отправить на сетевой принтер материалы, предназначенные для печати. Регулиро­вать очередность доступа к сетевому принтер будет файловый сервер.

ЛВС с выделенным сервером.

При выборе компьютера на роль файлового сервера необходимо учитывать сле­дующие факторы:

• быстродействие процессора;

• скорость доступа к файлам, размещенным на жестком диске;

• емкость жесткого диска;

• объем оперативной памяти;

• уровень надежности сервера;

• степень защищенности данных.

Возникает вопрос, зачем файл-серверу высокое быстродействие, если приклад­ные программы выполняются на рабочих станциях? Во время работы большой ЛВС файловый сервер обрабатывает огромное количество запросов на обслужи­вание файлов, а на это затрачивается значительное процессорное время. Для того, чтобы ускорить обслуживание запросов и создать у пользователя впечатление, что именно он является единственным клиентом сети, необходим быстродействую­щий процессор.

Но все же наиболее важным компонентом файлового сервера является диско­вый накопитель. На нем хранятся все файлы пользователей сети. Быстрота досту­па, емкость и надежность накопителя во многом определяют, насколько эффектив­ным будет использование сети.

Сетевые ОС с выделенным файл-сервером обычно имеют более высокую про­изводительность, поскольку они оптимизированы именно под выполнение опера­ций с файлами. В принципе, никаких более важных действий на выделенном файл-сервере не выполняется. Значительного повышения производительности работы сервера можно добиться, увеличивая его оперативную память. В одноранговой сети 128 мегабайт памяти может быть вполне достаточно, в то время как для круп­ной сети с выделенным файл-сервером желательна память объемом 512 и более мегабайт. Если файловый сервер снабжен оперативной памятью достаточного объе­ма, то он имеет возможность именно в оперативной памяти хранить те области дискового пространства, к которым обращаются наиболее часто. Такой метод хо­рошо известен, часто применяется для ускорения доступа к данным на обычных ПК и называется методом кэширования. Ведь если идет обращение к файлу, данные которого в данный момент находятся в кэше, сервер может передать искомую ин­формацию, не обращаясь к диску. В результате этого будет достигнут значитель­ный временной выигрыш.

Сетевой адаптер, установленный на файловом сервере - это такое устройство, через которое проходят практически все данные, функционирующие в локальной сети. В связи с этим необходимо, чтобы этот адаптер работал быстро. Сетевой адаптер становится более быстродействующим в результате, во-первых, повыше­ния его разрядности и, во-вторых, увеличения объема его собственного ОЗУ. На файл-сервере должен быть установлен сетевой адаптер для шины PCI, что позво­ляет поддерживать высокую скорость передачи данных.

Одноранговые ЛВС.

В одноранговых сетях любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станцией одновременно. Преимущество одноранговых сетей заключает­ся в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каж­дый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.

Затраты на организацию одноранговых вычислительны сетей относительно не­большие, Однако при увеличении числа рабочий станций эффективность их ис­пользования резко уменьшается Пороговое значение числа рабочих станций со­ставляет, по оценкам фирмы Novell, 25-30. Поэтому одноранговые сети использу­ются только для относительно небольших рабочих групп.

Архитектура ЛВС.

Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используются и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездооб­разная структуры.

В случае реализации шин­ной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигна­ла. Если же хотя бы один из компьютеров сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в це­лом становится неработоспособной. В сетях с шинной архитектурой для объеди­нения компьютеров используется тонкий и толстый кабель. Максимальная теоре­тически возможная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с, Такой пропускной способности для современных приложений, использующих ви­део- и мультимедийные данные, явно недостаточно, Поэтому почти повсеместно применяются сети с звездообразной архитектурой.

Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходи­мо разместить концентратор. Его основная функция - обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентрато­ру. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабо­чих станций все остальные сохраняют работоспособность. В сетях же с шинной топологией в случае повреждения кабеля хотя бы в одном месте происходит раз­рыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала. Кроме того, сети с звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется при использовании соответствующих сетевых адап­теров и кабелей).

Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Правда, отпадает необходимость в использовании тер­минаторов.

В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может про­исходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным файл-сервером - это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС - это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера. Упрощенно диалог между файл-сервером и рабочей станци­ей выглядит так: открыть файл - подтвердить открытие файла; пере­дать данные файла - пересылка дан­ных; закрыть файл – подтверждение закрытия файла. Управляет диалогом сетевая операционная система, клиентские части которой должны быть установлены на рабочих стан­циях.

Остановимся подробнее на прин­ципах работы сетевого адаптера. Связь между компьютерами ЛВС физически осуществляется на осно­ве одной из двух схем - обнаруже­ния коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий ис­пользуется стандартами Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а передачи маркера - стандартом Token Ring. В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция должны дождаться освобожде­ния ЛВС и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено, что передача может начаться несколькими узлами одного сегмента сети одновремен­но, что приведет к коллизии. В случае возникновения коллизии, узлы должны по­вторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самосто­ятельно без вмешательства процессора компьютера. Время, затрачиваемое на пре­одоление коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Передача сооб­щений в сетях Ethernet производится пакетами со скоростью 10, 100 и 1000 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на под­готовку пакетов. Все узлы сегмента сети принимают сообщение, передаваемое компьютером этого сегмента, но только тот узел, которому оно адресовано, посы­лает подтверждение о приеме. Основными поставщиками оборудования для се­тей Ethernet являются фирмы 3Com, Bay Networks (недавно компания Nortel купила Bay Networks), CNet.

В ЛВС с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одно­го узла к другому вне зависимости от того, какую архитектуру имеет сеть - кольце­вую или звездообразную. Каждый узел сети получает пакет от соседнего. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следую­щему узлу. Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер. Маркер - это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а за­тем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть. Пакет распространяется по ЛВС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изме­нения. Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адре­сата. После этого пакет продолжает движение дальше по ЛВС, пока не возвратит­ся в тот узел, который его сформировал. Узел - источник убеждается в правильно­сти передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛВС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизии возникнуть не могут. Пропускная спо­собность сетей Token Ring равна 16 Мбит/с. Оборудование для сетей Token Ring производит IBM, 3Com и некото­рые другие фирмы.

КОМПОНЕНТЫСЕТИ

Небольшая сеть обычно состоит из:

• ПК и периферийных устройств, таких как принтеры;

• сетевых адаптеров для ПК и се­тевых кабелей;

• сетевого оборудования, такого как концентраторы и коммутато­ры, которые соединяют между собой ПК и принтеры;

• сетевой операционной системы, например Windows.

Кроме того, может потребоваться и другое оборудование.

В ПК для того, чтобы его можно было использовать в сети, необходимо устано­вить сетевые адаптеры. Некоторые ПК имеют заранее установленный сетевой адап­тер. Сетевой адаптер должен быть по скорости совместим с концентратором, к которому ПК подключается. Так, сетевой адаптер Ethernet соответствует концент­ратору Ethernet, а сетевой адаптер Fast Ethernet - концентратору Fast Ethernet.