Технологии распределенных вычислений (РВ)

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы, чтобы реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными пред­приятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе до­статочно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в различных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важ­ными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тес­ного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений.

В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы их задач. Однако сложность решаемых задач об­ратно пропорциональна их количеству, и это приводило к неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ при значительных материальных затратах. Нельзя не учи­тывать и тот факт, что доступ к ресурсам компьютеров был затруднен из-за существующей политики централизации вычислительных средств в одном месте.

Принцип централизованной обработки данных (рис. 2.1) не отвечал высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспе­чить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользо­вательском режиме. Кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, так как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем об­работки данных.

Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и, наконец, персональных компьютеров потребо­вало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информа­ционных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к рас­пределенной обработке данных (рис. 2.2).

Распределенная обработка данных – обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.

Впервые задача об исследовании основ и принципов организации распределенных вычислений была поставлена известным специалистом в области баз данных К. Дейтом в рамках проек­та System R, что в конце 70-х – начале 80-х годов вылилось в отдельный проект создания первой распределенной системы (проект System R). Большую роль в исследовании принципов создания и функционирования распределенных баз данных вне­сли также и разработчики системы Ingres.

Собственно в основе распределенных вычислений лежат две ос­новные идеи:

1) много организационно и физически распределенных пользователей, одновременно работающих с общими данны­ми – общей базой данных (пользователи с разными именами, которые могут располагаться на различных вычислительных установках, с различными полномочиями и задачами);

2) логически и физически распределенные данные, состав­ляющие и образующие тем не менее единое взаимосогласован­ное целое – общую базу данных (отдельные таблицы, записи и даже поля могут располагаться на различных вычислитель­ных установках или входить в различные локальные базы дан­ных).

Дня реализации распределенной обработки данных были созданы многомашин­ные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из следующих на­правлений:

многомашинные вычислительные комплексы (МВК);

компьютерные (вычислительные) сети.

Многомашинный вычислительный комплекс – группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс. Под процессом понимается некоторая последовательность дейст­вий для решения задачи, определяемая программой.

Многомашинные вычислительные комплексы могут быть:

локальными при условии установки компьютеров в одном помещении, не требу­ющих для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи;

дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса установлены на зна­чительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются те­лефонные каналы связи.

Пример 1. Три ЭВМ объединены в комплекс для распределения заданий, поступаю­щих на обработку. Одна из них выполняет диспетчерскую функцию и распределяет задания в зависимости от занятости одной из двух других обрабатывающих ЭВМ. Это локальный многомашинный комплекс.

Пример 2. ЭВМ, осуществляющая сбор данных по некоторому региону, выполняет их предварительную обработку и передает для дальнейшего использования на цент­ральную ЭВМ по телефонному каналу связи. Это дистанционный многомашинный комплекс.

Компьютерная (вычислительная) сеть – вычислительная система, включающая в себя несколько компьютеров, терминалов и других аппаратных средств, соединенных между собой обеспечивающими передачу данных линиями связи.

Терминал – устройство, предназначенное для взаимодействия пользователя с вычислительной системой или сетью ЭВМ. Состоит из устройства ввода (чаще всего это клавиатура) и одного или нескольких устройств вывода (дисплей, принтер и т.д.).