Сетевые вычислительные системы

Большинство вычислительных систем используют локальные вычислительные сети, в которых реализованы концепции либо файл-сервера, либо клиент-сервера. Обе эти концепции базируются на передаче данных по сети, поэтому вычислительная сеть является узким местом по надежности функционирования всей системы в целом. В работе системы возможны следующие виды отказов:

· Аварийное завершение транзакций. Под транзакцией понимается процесс обмена данными между двумя компьютерами, который включает множество различных операций с одной стороны и является неделимым с другой.

· Отказ рабочей станции

· Отказ сервера

· Отказ внешнего запоминающего устройства сервера

· Зависание или аварийное завершение ОС или СУБД

· Зависание сети

· Отключение питания

· Разрыв физической среды передачи базы данных

· Возникновение тупиковых ситуаций

· Семантическое искажение информации, обнаруживаемое пользователем или администратором базы данных

Обнаружение отказов в процессе функционирования автоматизированных информационных систем происходит на аппаратном и программном уровне. Пользователь оповещается об отказах этими средствами. Для обеспечения надежности хранения и обработки данных используется аппаратная избыточность, поддерживаемая средствами операционной системы (например RAID – технологии). Другим способом ведения аппаратной избыточности является резервирование компьютеров, входящих в состав сети.

Компьютерная сеть состоит из компьютеров соединенных между собой линиями связи. Линии связи могут быть как кабельными так и беспроводными.

Способы объединения компьютеров в сеть называются сетевыми топологиями. Наиболее употребительные следующие базовые сетевые топологии:

· шинная

· кольцевая

· звездообразная

При создании компьютерной сети используются как базовые, так и смешанные топологии.

Шинная является простейшей из топологий и выглядит следующим образом:

 

Сетевой

….... адаптер

шина

 

Кольцевая топология: здесь сетевая шина замкнута в кольцо, она имеет параметры надежности такие же как и у шины.

Звездообразная – предусматривает замыкание всех компьютеров сети, либо на компьютер, либо на специальные устройства: концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие. В первом случае образуется сеть с выделенным сервером, т.к. компьютер, на который замыкаются все компьютеры, играет обслуживающую роль и поэтому называется сервером. Обрыв любой из линий связи приводит к отключению только одного компьютера.

 

 

 

 

Сети, не имеющие выделенного сервера, называются одноранговыми.

Типовые сетевые топологии используются в сравнительно небольших сетях (до 15 компьютеров). В настоящее время шинные и кольцевые топологии практически не используются, так как кабельное соединение компьютеров использует новые, более совершенные средства. Кроме того все более широкое распространение получают беспроводные каналы связи. При достаточно сложной информационной структуре предприятия используют смешанные сетевые топологии.

Как отмечалось, для объединения компьютеров в сети используются концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. Их основное отличие в «интеллектуальности» обслуживания связи между компьютерами. Если концентраторы получив данные на передачу от одного компьютера другому, распространяют их по всем подключенным линиям, то коммутаторы один раз определив кому предназначены данные, запоминают сегменты линий связи для этого сеанса и обеспечивают обмен данными двух компьютеров, не распространяя сигналов по другим линиям. В первом случае сеть оказывается перегруженной, если в сети параллельно ведётся несколько сеансов связи. Маршрутизаторы позволяют разделить всю сеть на несколько изолированных сегментов с тем, чтобы сетевой трафик не выходил за пределы подсети.

Примером смешанной топологии может служить следующая сеть:

Сервер 1

…….

Сервер 2

 

Центральный

сервер

 

Сервер 3

 

 

 

В больших сетях большое значение имеет безостановочная работа центрального сервера. Для решения этой проблемы используется как дублирование функций центрального сервера, так и обеспечение бесперебойного питания. Последняя проблема решается путем использования специальных источников бесперебойного питания (их называют UPS).

Идея использования этого источника для поддержания сохранности информации в сети заключается в следующем: для UPS к операционной системе подключается специальное программное обеспечение, которое вместе с источником бесперебойного питания обеспечивает следующие действия: при отключении питания источник позволяет поддерживать работу сервера в течении 5-10 минут. Если в течении этого времени питание не восстановится, запускается программа предупреждения всех связанных с сервером пользователей и закрываются все файлы, с которыми идет работа, только после этого сервер отключается.

 

Типы сетей

 

Появление корпоративных сетей - это хорошая иллюстрация известного философского постулата о переходе количества в качество. При объединении отдельных сетей крупного предприятия, имеющего подразделения в различных городах и странах, в единую сеть, многие количественные характеристики объединенной сети часто превосходят некоторый критический порог, за которым начинается новое качество. При этом число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, число серверов - превышать несколько сотен, число записей в базе данных - несколько миллионов, а расстояния между сетями могут оказаться такими, что использование глобальных связей становится необходимостью.

Непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является гетерогенность - нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных элементов и однородных структур. В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров - от мейнфреймов до персональных компьютеров, 3-5 типов операционных систем, с десяток различных коммуникационных протоколов, несколько СУБД и множество других приложений.

Превышение количественными изменениями некоторой критической массы и породило новое качество - корпоративную сеть.

Термин "корпоративность" связывает описанный вид сетей с принадлежностью их одному предприятию, причем крупному. Этот признак не является главным, а просто отражает тот факт, что крупномасштабная, гетерогенная и хорошо интегрированная сеть чаще всего получается в результате усилий предприятия при объединении своих отдельных сетей в единую информационную систему. Поэтому, если сеть обладает отмеченными выше особенностями, но не принадлежит одной корпорации, то ее все равно можно назвать корпоративной.

Корпоративные сети возникли не на пустом месте. Сначала на предприятиях создавались небольшие локальные сети, используемые только небольшой группой сотрудников - так называемые сети рабочих групп, затем они вырастали в сети отделов и кампусов (площадок).

Сети рабочих групп и отделов - используются небольшой группой сотрудников, решающих общие задачи. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Сети отделов обычно не разделяются на подсети.

Сети кампусов - соединяют несколько сетей отделов внутри отдельного здания или внутри одной территории предприятия. Эти сети являются все еще локальными сетями, хотя и могут покрывать территорию в несколько квадратных километров. Сервисы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к базам данных предприятия, доступ к факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам.

Сети отделов или рабочих групп используются группой людей, объединенных решением общей задачи, такой, например, как бухгалтерский учет или маркетинг. Главной целью сетей отделов является разделение ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и, возможно, низкоскоростные модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более чем 30 пользователей. Сети отделов, как правило, не разделяются мостами на подсети (сегменты). Даже когда сети отделов соединены в корпоративную сеть, большая часть трафика локализуется в сети отдела, потому что именно в ней выполняется большая часть работы. Как правило, пользователи в 80% случаев обращаются к локальным ресурсам, а в 20% случаев - к удаленным ресурсам.

Такая сеть обычно использует одну или максимум две сетевые ОС. Чаще всего это сеть с выделенным сервером Unix или Windows Server, или же одноранговая сеть. Все пользователи рабочей группы или отдела пользуются СУБД одного типа, чаще всего настольными СУБД типа Access, Paradox или FoxPro, пользующимися файловым сервером для хранения разделяемых данных.

Сети отделов не требуют сложного управления, так как решаемые на этом уровне задачи поддержания сети относительно просты. В функции администратора входит добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляцию новых узлов и установку новых версий программного обеспечения. Сложные задачи, такие как установка принципиально нового программного обеспечения, выполняются консультантами или представителями фирм- поставщиков. Средства управления сетей отделов хорошо отработаны и разнообразны, так же, как и сами сети отделов, уже давно применяющиеся и достаточно отлаженные. Такой сетью может управлять сотрудник, посвящающий обязанностям администратора только часть своего времени. В большинстве случаев администратор сети отдела не имеет специальной подготовки, но чаще всего он является тем человеком в отделе, который лучше всех разбирается в компьютерах и само- собой получается так, что он занимается администрированием сети. В нашей стране большинство сетей относится именно к этому типу.