Не разорвав кольцо в него не подключится, след хорошая защищенность.

Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Недостатки:

-Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

-в случае выхода из строя хотя бы одной из РС вся сеть парализуется.

Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

-Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто.

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть.

Шинная топология. При шинной топологии (рис. 3.6) среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены.

Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Для организации сети используют чаще всего тонкий коаксиальный кабель.

Преимущества

-низкая стоимость, простота

-Рабочие станции в любое время без прерывания работы всей вычислительной сети могут быть подключены к ней или отключены.

-Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Недостатки:

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию. К тому же к коаксиальному кабелю просто подключиться

-низкая надежность, низкая скорость передачи данных

Характеристики топологий вычислительных сетей:

Характеристика	Топология
Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

-в сетях с прямой передачей данных всегда может существовать только одна станция, ее передающая. Для предотвращения коллизий применяется временной метод разделения, согласно которому каждой подключенной РС в определенный момент времени предоставляется исключительное право на использования канала передачи данных.

-в сетях с модулированной широкополосной передачей информации различные РС получают по мере надобности частоты на которых они могут отправлять и получать информацию. Между СПД и РС ставятся модемы. Такая техника позволяет транслировать в сети одновременно больший объем данных.

 

Древовидная структура сети. Наряду с известными топологиями вычислительных сетей (кольцо, звезда и шина) на практике применяются и комбинированные структуры. Их характерным примером является древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций ранее названных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.

Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы.

Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

 

Серверы ВС

Файловый сервер (файл-сервер) – высокопроизводительный компьютер с накопителем на магнитном диске большой ёмкости, предназначенным для хранения файлов клиентов сети, управления работой в сети и обслуживания прикладных процессов пользователей.

В широком смысле сервер определяет не только платформу стандартных средств, но и операционную систему, а также другие программные средства, управляющие функционированием сервера.

Выделяют три класса серверов, которые, в свою очередь, определены масштабом вычислительных сетей:

- суперсерверы высокого класса для глобальных и корпоративных сетей,

- серверы высокого класса для корпоративных и локальных сетей

- и серверы ЛВС.

Более доступными являются серверы корпоративных и локальных сетей, требования к которым и их характеристики мы рассмотрим в этом разделе. В качестве основных требований можно указать:

– высокую производительность процессоров, системных шин дисковой подсистемы;

– ориентацию на одну или несколько основных СОС;

– высокую надежность системы в целом (это требование может быть определено как высокая отказоустойчивость);

– большие ресурсы по оперативной и внешней памяти;

– возможность наращивания основных ресурсов.

– использование специальных дисковых подсистем.

На производительность ДП влияют производительность накопителей на жестких дисках, их качество и степень интеллектуальности контроллера. Увеличения производительности ДП можно достичь применением быстродействующих дисков, однако увеличение количества параллельно работающих дисков (накопителей) повышает быстродействие ДП значительно больше.

Основным интерфейсом ДП являются варианты SCSI или SAS

Сервер базы данных (СБД) – компонент вычислительной сети, который принимает все запросы клиентов к БД и возвращает им результаты поиска. СБД обеспечивают снижение нагрузки на сеть при множественном одновременном обращении клиентов к БД, реализуют процедуры поддержки целостности и восстановления в случае сбоев, имеют гибкие механизмы разграничения доступа и ряд других функций.

Сервер резервирования предназначен для сохранения и восстановления данных в сетях. Сервер включается непосредственно в сеть передачи данных и представляет собой ПК с высокоскоростной системной шиной и внешним накопителем высокой емкости

Сервер печати программное обеспечение или устройство, позволяющее группе пользователей проводных и беспроводных сетей совместно использовать принтер дома или в офисе. Имеет высокоскоростной порт USB 2.0, LPT или COM порты для подключения принтера. Как правило, оснащено интерфейсом 10/100BASE Ethernet и часто — высокоскоростным интерфейсом беспроводных сетей 802.11g. Поддерживая множество сетевых операционных систем, придает высокий уровень гибкости и производительности процессу печати.

Почтовый сервер – простое и удобное средство для организации обмена и совместного использования информации внутри организации, коллектива или между организациями. Как правило, совместим с существующими сетями и программным обеспечением. Реализует следующие функции: передачу сообщений, поддержку коллективной работы, совместное использование ресурсов, разработку приложений, групповое планирование времени и т. п.

Факс-сервер – программно-аппаратное средство отправки и получения факсовых сообщений в концепции электронного офиса. Применение факс-серверов клиентами сети позволяет отказаться от отдельных телефонных линий, повысить эффективность их использования, упростить процедуры подготовки и отправки документов.

Сервер приложений - высокопроизводительный компьютер для выполнения расчетов. Сервер приложений - сервер, предназначенный для выполнения прикладных процессов. Сервер приложений: взаимодействует с клиентами, получая задания; и взаимодействует с базами данных, выбирая данные, необходимые для обработки.

 

21. Сетевые интерфейсные контроллеры, концентраторы и коммутаторы.

Сетевой интерфейсный контроллер (сетевой адаптер, сетевая карта,

Network Interface Card – NIC) является основным техническим средством, обеспечивающим подключение узла к сети передачи данных и привязку к той или иной сетевой технологии. Он устанавливается в слот системной шины ПК, но иногда является встроенным компонентом материнской платы.

При выборе сетевого адаптера необходимо учитывать следующие факторы:

• скорость передачи данных;

• сетевую технологию;

• режимы работы (симплекс, полудуплекс, дуплекс);

• метод доступа;

• надежность;

• общую стоимость реализации сети;

• тип системной шины (ISA, EISA, PCI и др.);

• тип платформы (сервер, клиент);

• наличие драйверов для соответствующей ОС.

Состав сетевого адаптера:

-сетевой контроллер

-шинный контроллер

-АЦП, ЦАП

-генератор случайных чисел(для разрешения коллизий)

Шины: ISA (Industry Standard Architecture) - 8(8МГц)- или 16-разрядная шина ввода/вывода IBM PC-совместимых компьютеров (8,33 МГц), EISA (англ. Extended Industry Standard Architecture) – 32 разряда, PCI - Peripheral component interconnect – 32 разряда, 33 МГц, PCIE – 32| 100МГц.

Концентратор – предназначен для объединения нескольких сетевых устройств в общий сегмент сети. Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля

между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три узла).

В последнее время концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение коммутаторы — устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключенного устройства в отдельный сегмент, домен коллизии.

Сетевой коммутатор — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов в общий сегмент сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI. Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адреc хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2.

 

22. Технологии Ethernet. Форматы Fast Ethernet.

На логическом уровне в сетях Ethernet применяется топология “шина”, при которой все логические устройства, подключенные к сегменту сети, равноправны, т. е. любая станция может начать передачу в любой момент времени, если передающая среда свободна, а кадр, передаваемый одной станцией, одновременно анализируется всеми остальными станциями сегмента.

Стандарт 802.3 опредеяет физический уровень (среду передачи, соединители, кодирование сигнала) и нижний подуровень канального уровня, определяющий метод доступа к среде передачи (МАС).

Протокол передачи сообщений для уже рассмотренного (см. 3.4) метода множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD) определяет способ передачи данных от одного узла к другому через кабельную сеть. Протокол CSMA/CD является частью уровня МАС. На этом уровне определяются формат передачи информации по сети и способ доступа к сети (или управления сетью) для передачи данных.

Рассмотрим четыре основные разновидности форматов кадров Ethernet.

Цифры в таблице обозначают длины полей кадров (в байтах). Следующие поля входят в состав кадров каждого из четырех типов:

– P (preamble) – преамбула, представляет собой семибайтовую последовательность единиц и нулей (101010....). Это поле предназначено для синхронизации принимающей и передающей станций;

– SFD (Start Frame Delimiter) – признак начала кадра (10101011);

– DA (Destination Address), SA (Source Address) – адреса получателя и отправителя. Представляют собой физические адреса сетевых адаптеров Ethernet и являются уникальными. Три первых байта адреса назначаются каждому производителю Ethernet-адаптеров (для адаптеров фирмы Intel это будет значение 00AA00h, для адаптеров 3Com – 0020AFh и т. д.), три последних байта определяются самим производителем. Для широковещательных кадров поле DA устанавливается в FFFFFFFFh;

– FCS (Frame Check Sequence) – контрольная сумма всех полей кадра (за исключением полей преамбулы, признака начала кадра и самой контрольной суммы). Если длина пакета передаваемых данных меньше минимальной величины, то адаптер Ethernet автоматически дополняет его до 46 байт. Этот процесс называется выравниванием (padding). Жесткие ограничения на минимальную длину пакета были введены для обеспечения нормальной работы механизма обнаружения коллизий.

Теперь рассмотрим специфичные поля каждого типа кадра.

Ethernet_II. Этот тип кадра был разработан первым для сетей Ethernet. Дополнительно содержит поле Type, определяющее тип протокола сетевого уровня, пакет которого переносится этим кадром (8137h – для протокола IPX, 0800h – для протокола IP, 809Bh – для протокола AppleTalk и т. д.). Все идентификаторы имеют значения старше 05BCh.

Ethernet_802.3. Этот тип кадра был создан фирмой Novell и является базовым для сетей с CОС NetWare. Дополнительно содержит следующее поле Length, содержащее длину передаваемого пакета. Поскольку в этом кадре отсутствует поле с типом протокола, то он может быть использован только для переноса IPX. Заголовок пакета IPX следует непосредственно за полем длины, поэтому первое поле пакета (поле Checksum) содержит значение FFFFh.

Ethernet_802.2. Этот тип кадра разработан подкомитетом IEEE 802.3 в результате стандартизации сетей Ethernet. Данный кадр содержит следующие дополнительные поля:

– Length – длина передаваемого пакета;

– DSAP (Destination Service Access Point) – тип протокола сетевого уровня станции-получателя (E0h – для IPX);

– SSAP (Source Service Access Point) – тип протокола сетевого уровня станции-отправителя;

– Control – номер сегмента; используется при разбиении длинных IP-пакетов на более мелкие сегменты; для пакетов IPX это поле всегда содержит значение 03h (обмен ненумерованными дейтаграммами).

Ethernet_SNAP. Этот кадр является модернизацией кадра Ethernet_802.2 и содержит еще два поля, которые определяют тип протокола верхнего уровня SNAP Protocol ID:

– OUI (Organizational Unit Identifier),

– ID.

Каждая станция начинает принимать кадр с преамбулы Р. Затем она сравнивает значение адреса DA со своим адресом. Если адреса одинаковы, или пришел широковещательный кадр, или задана специальная программа обработки, то кадр копируется в буфер станции. В противном случае кадр игнорируется.

Ниже приведен алгоритм идентификации типа кадра сетевым адаптером:

– если за полем SA следует значение старше 05DCh, то это кадр Ethernet_II;

– если за полем Length следует идентификатор FFFFh, то это кадр Ethernet_802.3;

– если за полем Length следует идентификатор AAh, то это кадр Ethernet_SNAP, иначе – это кадр Ethernet_802.2.

Разные протоколы используют различные форматы кадров. Число последних невелико, а интегрирующие средства для СОС позволяют администраторам сетей в большинстве случаев не беспокоиться о том, какой формат кадров Ethernet используется.

В качестве физической среды стандарт для Ethernet на 10 Мбит/с определяет толстый и тонкий коаксиальные кабели и витую пару. Рассмотрим спецификации для этого класса сетей Ethernet.

Эволюционным развитием классической технологии Ethernet явилась высокоскоростная технология Fast Ethernet. Ее основными достоинствами являются:

– увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мбит/c;

– сохранение метода случайного доступа Ethernet;

– сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных – витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T – наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet – к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети. Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различные спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

– 100Base-TX – для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре категории 5 или экранированной витой паре STP Type 1;

– 100Base-T4 – для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре категорий 3, 4 или 5;

– 100Base-FX – для многомодового оптоволоконного кабеля.

Способы повышения пропускной способности сети. Для повышения пропускной способности сети можно применить несколько способов:

- сегментацию сети с помощью мостов и маршрутизаторов (за счет разгрузки от трафика других сегментов только в том случае, когда межсегментный трафик составляет незначительную долю от внутрисегментного, поскольку и мосты, и маршрутизаторы не обладают высокой внутренней пропускной способностью),

- сегментацию сети с помощью коммутаторов и повышение пропускной способности самого протокола.

Будущее технологии Ethernet после появления коммутаторов стало более устойчивым, так как

- появилась возможность соединить низкую стоимость технологии Ethernet с высокой производительностью сетей, построенных на основе коммутаторов.

- использовался протокол Ethernet с более высокой битовой скоростью передачи данных, а именно 100 Мбит/с.

Отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне.

Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используется три варианта кабельных систем – оптоволокно, двухпарная витая пара категории 5 и четырехпарная витая пара категории 3, причем по сравнению с вариантами физической реализации Ethernet (а их насчитывается шесть), здесь отличия каждого варианта от других глубже – меняются и количество проводников, и методы кодирования. А так как физические варианты Fast Ethernet создавались одновременно, а не эволюционно, как для сетей Ethernet, то имелась возможность детально определить те подуровни физического уровня, которые не изменяются от варианта к варианту, и остальные подуровни, специфические для каждого варианта.

Однако Fast Ethernet наряду с положительными свойствами унаследовал и недостатки технологии Ethernet: большие задержки доступа к среде при коэффициенте использования среды выше 30-40%, являющиеся следствием применения алгоритма доступа CSMA/CD; небольшие расстояния между узлами даже при использования оптоволокна – следствие метода обнаружения коллизий; отсутствие определения резервных связей в стандарте и отсутствие поддержки приоритетного трафика приложений реального времени.

Отсюда основная область использования Fast Ethernet сегодня – это настольные применения, сети рабочих групп и отделов (однако переход к Fast Ethernet целесообразно совершать постепенно, оставляя Ethernet там, где он хорошо справляется со своей работой). Одним из очевидных случаев, когда Ethernet не следует заменять на Fast Ethernet, является подключение к сети старых персональных компьютеров с шиной ISA: их пропускная способность канала "сеть — диск" не позволит пользователю ощутить выгоды от повышения в 10 раз скорости сетевой технологии.

Переход к скорости 100 Мбит/c будет для пользователей практически безболезненным, так как большинство сетевых адаптеров не нужно конфигурировать для перехода на Fast Ethernet (это не относится к полнодуплексному варианту Fast Ethernet, поскольку из-за отсутствия стандарта ручное конфигурирование может понадобиться).

Создание достаточно крупных сетей, к которым относятся сети зданий с количеством узлов в несколько сотен, также возможно с использованием технологии Fast Ethernet. Эта технология может использоваться в таких сетях как в "чистом" виде, так и в сочетании с другими технологиями, например FDDI или ATM.

Сети зданий и даже крупных этажей сейчас практически не строятся без использования коммутаторов, поэтому ограничения на максимальный диаметр сети в 250…272 м легко преодолеваются, так как соединение коммутатор-коммутатор позволяет удлинить сеть до 412 м при полудуплексной связи на оптоволокне и до 2 км при аналогичной полнодуплексной связи.

Отсутствие стандартного резервирования на уровне повторителей также мало ограничивает построение отказоустойчивых магистралей – поддержка коммутаторами алгоритма Spanning Tree позволяет автоматически переходить с основной отказавшей связи на резервную.

Основными двумя факторами, сдерживающими применение технологии Fast Ethernet на магистралях, являются:

– широкое использование в настоящее время для этой цели технологии FDDI;

– отсутствие у технологии Fast Ethernet средств поддержки трафика реального времени.

 

23. Технология Token Ring. Стандарт 802.5.

Многие фирмы достаточно широко используют сети Token Ring (маркерное кольцо). Сети этого типа обеспечивают своим клиентам гарантированный обмен информацией благодаря детерминированному доступу к среде передачи. Ниже перечислены основные положения этого метода:

– станции подключаются к сети по логической кольцевой топологии;

– все станции, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

– в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

В сетях Token Ring используются три основных типа кадров: – Abort (кадр сброса); – Token (маркер); – Data/Command Frame (данные/управл-й кадр).

Поля:

– SD (Start Delimiter) – признак начала кадра. Синхронизирует работу приемника и передатчика, подготавливает станцию к приему пакета; Поле состоит из уникальной серии электрических импульсов, которые отличаются от тех импульсов, которыми кодируются единицы и нули в байтах данных. Поэтому начальный ограничитель нельзя спутать ни с какой битовой последовательностью.

– AC (Access Control) · Поле контроля доступа. Разделяется на четыре элемента данных: PPP T M RRR, где PPP - биты приоритета, T - бит маркера, M - бит монитора, RRR - резервные биты.

Каждый кадр или маркер имеет приоритет, устанавливаемый битами приоритета (значение от 0 до 7, 7 - наивысший приоритет). Станция может воспользоваться маркером, если только она получила маркер с приоритетом, меньшим или равным, чем ее собственный. Сетевой адаптер станции, если ему не удалось захватить маркер, помещает свой приоритет в резервные биты маркера, но только в том случае, если записанный в резервных битах приоритет ниже его собственного. Эта станция будет иметь преимущественный доступ при последующем поступлении к ней маркера.

Бит маркера имеет значение 0 для маркера и 1 для кадра.

Бит монитора устанавливается в 1 активным монитором и в 0 любой другой станцией, передающей маркер или кадр. Если активный монитор видит маркер или кадр, содержащий бит монитора в 1, то активный монитор знает, что этот кадр или маркер уже однажды обошел кольцо и не был обработан станциями. Если это кадр, то он удаляется из кольца. Если это маркер, то активный монитор переписывает приоритет из резервных битов полученного маркера в поле приоритета. Поэтому при следующем проходе маркера по кольцу его захватит станция, имеющая наивысший приоритет.

– FC (Frame Control) – поле кадра управления. Для кадра управления в этом поле содержится команда управления. Это может быть команда инициализации кольца, команда проверки адресов устройств и т. п.; Кадр данных может переносить управляющие кольцом данные MAC – уровня или пользовательские данные LLC уровня. В этом поле определяет тип кадра и для MAC еще и какой из 6 подуровней используется.

– DA (Destination Address) – адрес приемника. Это может быть broadcast-, multicast- или unicast-адрес;

– SA (Source Address) – адрес источника;

– Пакет – это данные, сформированные каким-либо протоколом (например, IPX). Максимальная длина пакета зависит от загрузки сети. При большой загрузке сети, когда многие станции имеют данные для передачи, интервал времени между моментами получения маркера станцией будет увеличиваться. В такой ситуации станции автоматически уменьшают максимальный размер пакета, поэтому каждая из них будет передавать свои данные за более короткий промежуток времени и, следовательно, уменьшится время получения (ожидания) маркера или время доступа станции к среде. Когда загрузка сети уменьшается, максимальный размер пакета динамически увеличивается. Этот механизм позволяет сети Token Ring устойчиво работать при пиковых нагрузках;

Время удержания маркера 10 мс. В TR 1 со скоростью 4Мбит/с макс размер кадра обычно равен 4 Кбайт, для TR2 со скор. 16Мбит/с – 16 Кб

– FCS (Frame Check Sequence) – контрольная сумма, вычисленная для полей FC, DA, SA и Пакет;

– ED (End Delimiter) – конечный ограничитель кадра. Кроме этого один бит в этом поле используется для индикации, что данный кадр является последним в логической цепочке. Еще один бит изменяется приемником при обнаружении ошибки после сравнения контрольной суммы со значением в поле FCS;

– FS (Frame Status) – поле статуса кадра. Состоит из полей A (Address Resolution) и C (Frame Copied). Передающая станция устанавливает эти поля в 0, а принимающая станция изменяет их в соответствии с результатами приема кадра и ретранслирует кадр дальше по сети. Когда кадр возвращается на станцию-передатчик, выполняется проверка полей A и С, и кадр удаляется из кольца.

Сообщения в кольце получают все рабочие станции. Каждая станция проверяет, не ей ли адресовано это сообщение, и если адреса совпали, то станция копирует его в свою память, а затем возвращает передающей станции. Последняя проверяет правильность сообщения и передает маркер другим станциям.

Основными компонентами сети являются сетевой адаптер, концентратор и кабельная система.

Сеть строится на базе устройств многостанционного доступа, имеющих внутреннюю схему резервного обхода. В случае, если рабочая станция отключена или неисправна, релейные схемы обеспечивают целостность сети. Таким образом, при логической кольцевой топологии физическая имеет вид звезды.

На сегодняшний день все предлагаемые на рынке сетевые адаптеры поддерживают две скорости работы: 4 и 16 Мбит/с. Особенностями высокоскоростного Token Ring являются поддержка основного и резервного путей прохождения сигналов и реализация досрочного освобождения маркера, т. е. рабочая станция может передавать маркер сразу же после передачи кадра данных, не дожидаясь, когда кадр совершит обход кольца.

В качестве среды передачи в сетях Token Ring используется неэкранированный телефонный кабель, коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель.

Максимальное удаление между MAV зависит от типа кабеля и может достигать с репитером до 750 м при общем количестве узлов в одном кольце до 260.

24. Сервисы ГВС.

Основные услуги глобальных и корпоративных сетей:

электронная почта,

передача файлов и документооборот,

телеконференции, справочные службы,

видеоконференции,

компьютерная телефония,

доступ к информационным ресурсам и базам данных сетевых серверов. Варианты и номенклатура предоставляемых сетью услуг во многом определяются использующимися в ней прикладными протоколами.

Прикладные протоколы Internet:

• TELNET – протокол эмуляции терминала или, другими словами,

протокол реализации дистанционного управления; используется для подключения клиента к серверу при их размещении на разных компьютерах, пользователь через свой терминал имеет доступ к удаленному серверу;

• FTP (File Transfer Protocol) – протокол файлового обмена

(реализуется режим удаленного узла), с помощью которого клиент может запрашивать и получать файлы с требуемого сервера, а также перемещать свои файлы на сервер;

• HTTP (Hypertext Transmission Protocol) – протокол передачи

гипертекстовых документов, обычно используемый для связи

WWW-серверов и WWW-клиентов;

• SMTP (Simple Message Transfer Protocol) – протокол обмена

сообщениями электронной почты;

• NFS (Network File System) – сетевая файловая система,

обеспечивающая доступ к файлам всех Unix-машин сети, т. е. в этом случае файловые системы узлов выглядят для пользователя как единая файловая система. + см бил 1 услуги пользователю.

 

25. Технология обработки клиент-сервер.

Клиент-сервер (Client-server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

В КС системе 3 компонента: Сервер БД, клиентское приложение и сеть.

Сервер. Основная функция – оптимальное управление ресурсом для множества клиентов. Клиентское приложение – часть системы, которую пользователь использует для взаимодействия с данными. Сеть и соответствующее ПО – инструмент передачи данных между клиентом и сервером.

Преимущества:

-клиентское приложение и сервер БД работают совместно и разделяют нагрузку приложения, след. увеличивается производительность. Сервер управляет БД, поиском данных, сохранением ссылочной целостности БД и проч., а клиент принимает/получает и обрабатывает данные.

-клиентское приложение работает со специальными небольшими объемами данных, например, со строками таблицы, а не с целыми файлами. Поэтому уменьшается сетевой трафик.

-клиентское и серверное приложения могут разрабатываться отдельно, при этом в клиентском – упор на обработку данных, не обращая внимания на детали их получения.

Недостаток: конфликты между клиентами за разделение ресурсов сервера

Главное отличие от монолитной архитектуры – разделение системы на 2 четко определенных стандартных уровня – уровень организации и хранения данных и уровень бизнес-логики.

Архитектуры:

· двухуровневая;

· трехуровневая;

· многоуровневая.

Двухуровневая.

Появилась первой. На БД появилась с появлением стандартного интерфейса организации доступа к структурированным данным – SQL. Язык SQL(Structed English Query Language) обеспечивает удобную и понятную формулировку запрсосов к реляционным БД.

Сервер осуществляет:

-выполнение пользовательских запросов на выбор и модификацию данных.

-поддержка ссылочной целостности БД

-хранение и резервное копирование данных

-обеспечение авторизованного доступа к данным, на основе проверки прав и привилегий пользователя

-протоколирование операций и ведение журнала транзакций

Клиент отвечает за пользовательский интерфейс, взаимодействует с сервером БД. Бизнес-логика реализуется либо непосредственно клиентом, либо компонентом сервера БД. Сервер находится в состоянии пассивного одидания, обрабатывая поступающие запросы и отсылая информацию клиенту.

Недостатки:

-высокие требования к серверу при большом количестве клиентов и данных

-невозможность эффективной работы удаленных пользователей(необходимо минимизировать трафик по СПД)

Трехуровневая.

Функции обработки данных убраны с клиента (стал Тонким клиентом) и перемещены на специальный сервер приложений. Клиент выполняет функцию отображения информации от сервера приложений.

Преимущества:

-снижение требований к мощности клиента

-снижение требований к пропускной способности линии, след возможность подключения удаленных клиентов(даже по телефонным линиям). Пример – HTTP клиент.

-увеличение возможностей задания полномочий пользователя, т.к. теперь он имеет доступ не к БД, а уже к определенным функциям СП.

Многоуровневая.

Цель – снижение нагрузки на уровень бизнес- логики, путем распределения задач, выделения новых уровней.

 

26. Модели распределенных систем в архитектуре клиент-сервер.

Корпоративные системы обладают достаточной сложностью, поэтому в процессе эксплуатации возникают вопросы надежности и управляемости. Для решения этой проблемы на этапе разработки возникает необходимость выделить из клиентской и серверной части компонентов, несущих на себе определенную функциональность.

Традиционные подходы в моделировании:

На верхнем уровне абстрагирования четко выделяются компоненты:

· Презентационная логика (PL) – как часть приложения определяется тем, что пользователь видит на экране, когда работает приложение. Это экранные формы, то, что выводится пользователю на экран как результат решения промежуточных задач, справочная информация.

· Функции управления информационными ресурсами(Database Manager System) (по-другому - логика доступа к ресурсам (Access Layer - AL))- СУБД

· Бизнес-логика (BL) – часть кода приложения, которая определяет алгоритмы решения задач приложения. Проще говоря, бизнес-логика — это реализация предметной области в информационной системе.

Можно выделить несколько типов КС-взаимодействия:

· Толстый клиент – наиболее традиционен. Клиент = PL + BL. Сервер реализует управление ресурсами. Часто применяют аббревиатуру RDA Remote Data Access.

· Тонкий клиент – используется в связи с развитием технологии Internet, особенно web-браузеров. Клиент = PL.

· Сервер бизнес-логики – физически выделенный в отдельный блок BL.

С точки зрения реализации моделей необходимо обеспечить прозрачность взаимодействия между различными компонентами системы, а, следовательно, обратиться к существующим стандартам такого взаимодействия.

Любая прикладная система, вне зависимости от выбранной модели взаимодействия, требует такой инструментарий, который смог бы существенно ускорить процесс сам создания системы и, одновременно с этим, обеспечить прозрачность и наращиваемость кода. На фоне разработки и внедрения систем корпоративного масштаба явно присутствует тенденция использования объектно-ориентированных компонентных средств разработки. Соответственно, полноценное применение объектов в распределенной клиент-серверной среде требует и распределенного объектно-ориентированного взаимодействия, то есть возможности обращения к удаленным объектам.

Таким образом, мы приходим к анализу существующих распределенных объектных моделей. На настоящий момент наибольшей проработанностью отличаются COM/DCOM/ ActiveX и CORBA/DCE/Java. Если в первом случае требуемые механизмы поддержки модели являются неотъемлемой частью операционной платформы Win32 (Windows 95/NT/CE), то во втором случае предусмотрена действительная кроссплатформенность (например, везде, где есть виртуальная машина Java). Если попытаться объективно оценить (хотя любая такая попытка во многом субъективна) перспективы применения этих моделей, то для этого необходимо понять требования к операционным платформам, выдвигаемые различными функциональными компонентами системы. При построении реальных систем корпоративного масштаба уже мало обходиться их разделением на три базовых фрагмента PL, BL, AL. Так как бизнес-логика является блоком, наиболее емким и специфичным для каждого проекта, именно ее приходится разделять на более мелкие составляющие. Такими составляющими могут быть, например, функциональные компоненты обработки транзакций (Transaction Process Monitoring), обеспечения безопасности (Security) при наличии разграничения прав доступа и выходе в Internet (Fire-wall), публикование информации в Internet (Web-access), подготовки отчетов (Reporting), отбора и анализа данных в процессе принятия решений (Decision Support), асинхронного уведомления о событиях (Event Alerts), тиражирования данных (Replication), почтового обмена (Mailing) и др. Вследствие наличия такого огромного количества функций, закладываемых в блоки поддержки бизнес-логики, появляется понятие сервера приложений (Application Server - AS). Причем, сервер приложений не просто является некоим единым универсальным средним BL-звеном между клиентской и серверной частью системы, но AS существует во множественном варианте, как частично изолированные приложения, выполняющие специальные функции, обладающие открытыми интерфейсами управления и поддерживающие стандарты объектного взаимодействия.

 

COM (англ. Component Object Model — объектная модель компонентов; произносится как [ ком ]) — это технологический стандарт от компании Microsoft, предназначенный для создания программного обеспечения на основе взаимодействующих компонентов, каждый из которых может использоваться во многих программах одновременно.

DCOM (англ. Distributed COM) — расширение Component Object Model для поддержки связи между объектами на различных компьютерах по сети.

OLE (англ. Object Linking and Embedding, произносится как oh-lay [олэй]) — технология связывания и внедрения объектов в другие документы и объекты, разработанная корпорацией Майкрософт.

В 1996 году Microsoft переименовала технологию в ActiveX.

OLE позволяет передавать часть работы от одной программы редактирования к другой и возвращать результаты назад. Например, установленная на персональном компьютере издательская система может послать некий текст на обработку в текстовый редактор, либо некоторое изображение в редактор изображений с помощью OLE-технологии. Пример – MS Office.

 

27. Управление ВС. Основные понятия.

Надежность функционирования сети и ее сопровождение можно обеспечить при помощи системы управ-ления информационными ресурсами, которая решает следующие задачи: • сетевого администрирования; • контроля и анализа трафика; • обслуживания рабочих групп в различных сетевых ОС;• инвентаризации аппаратного и программного обеспечения; • мониторинга работоспособности систем и обслуживания ошибочных и сбойных ситуаций;• администрирования и удаленного мониторинга СУБД, возможности настройки и выполнения административных функций; • обеспечения интегрированной системы безопасности;• управления и обслуживания интегрированной системы резервного архивирования и восстановления информации; • обеспечения заданного уровня сервиса клиента информационной технологии; • интеграции с системами управления телекоммуникационным оборудованием.

Для того чтобы функционирование сети протекало нормально, должны быть элементы, выполняющие разнообразные административно-управленческие функции.

Управление вычислительными сетями – сложный процесс, который, с точки зрения выполняемых функций, можно разделить на несколько. При рассмотрении компьютерных сетей широко употребляются следующие четыре термина: control, management, maintenance и administration.

Слежение, или управление нижнего уровня ( control ) связывают с ежесекундным выполнением аппаратных или программных функций, которые повторяются непрерывно в течение длительного времени, например, нормальный поток данных через транспортную подсистему или нормальная работа в процессе уже установленного сеанса.

Менеджмент (management) относится к программным функциям. Выполнение этих функций может быть прекращено, а механизмы слежения могут работать как минимум в течение некоторого времени. К менеджменту относятся: установление сеанса, прекращение сеанса, начисление и получение платы за сеансы, программное восстановление, автоматическое переключение с одного устройства на другое, рестарты с контрольной точки.

Обслуживание (maintenance) в основном относится к деятельности человека по поддержанию сети в рабочем состоянии: диагностика ошибок, ремонт, изготовление и проверка запасных частей, регулярная профилактика. Для облегчения выполнения этих функций, необходимо предусмотреть набор машинных возможностей (средства диагностики и регистрации ошибок, терминалы и программы, позволяющие персоналу проверять работоспособность сети, диагностировать и устранять неисправности).

Администрирование (administration) относится к работе человека, связанной с функционированием сети. Администратор сети запускает сеть и останавливает ее, следит за ее производительностью, подключает при необходимости новые цепи или меняет конфигурацию сети, вводит в ресурс сети новые пользовательские машины, следит за потенциально возможными нарушениями секретности. Администратору сети, который является особым конечным пользователем, нужны терминал и специальные програмы. Программное обеспечение для административного управления сетью должно присутствовать на всех узлах сетевой вычислительной системы.

28. Элементы управления сетевыми распределенными системами.

Элементы управления распределенными системами определяются требуемыми функциями управления. Далее перечислены возможности, которыми могут обладать административное управление и менеджмент в сетях.

Сеансовое обслуживание, управление физическими ресурсами, диагностическое обслуживание, защита информации, администраторское управление.

Планирование распределенного вычислительного процесса. На этой группе функций как основе построения всех распределенных систем обработки данных остановимся подробнее. Методы планирования вычислительного процесса могут классифицироваться по большому количеству признаков:

· качество решения задачи планирования (оптимальные, приближенные);

· применимость для составления планов реализации задач различной степени связности (трудность описания и большое количество ограничений);

· возможность использования для ВС различной структуры (для однородных и неоднородных сетей);

· применимость для планирования вычислительного процесса в различных режимах работы ВС(n-прог, n-проц, пакет/разд врем);

· степень адаптивности процесса планирования к возмущающим факторам, воздействующим на вычислительный процесс (адаптивные и неадаптивные).

Планы: статические(строятся заранее) и динамические (расписания – обычно приближенные). В качестве основного критерия оптимальности расписания для детерминированных моделей параллельных программ можно указать: минимизацию времени выполнения программы; минимизацию количества требуемых PC; минимизацию среднего времени окончания выполнения заданий; максимизацию загрузки PC; минимизацию времени простоев PC.

Для построения оптимальных расписаний используют различные математические методы, в ряде случае это оказывается неприемлемым и используют простые методы построения приближенных расписаний. Среди приближенных расписаний можно выделить локально-оптимальные, обеспечивающие оптимальность на отдельных этапах вычислений и не гарантирующие оптимальности в целом, и эвристические расписания, основанные на интуитивно-рациональном принципе.

В расписании предусматриваются три основные операции:

· выбор задач для их назначения на ЭВМ (узлы обработки);

· выбор компьютеров для назначения на них задач;

· назначение выбранных задач на выбранные компьютеры для выполнения обработки.

Для решения задачи планирования распределенного вычислительного процесса может быть применен декомпозиционный подход. Его суть: 1 – максимальное распараллеливание задая на разные РС, 2 - построение оптимального (в смысле выбранного критерия) плана выполнения комплекса задач в сети с использованием результатов первого этапа.

Как видно, большая часть работы по управлению ВС состоит из слежения за работой устройств, контроля производительности компьютерной сети, диагностики сбоев и устранения их причин, контроля за использованием и распределением системных и сетевых ресурсов и организации и контроля доступа к данным.

Итог: основным компонентом управления вычислительными сетями как на высоком, так и на среднем и низком уровнях являются сетевые операционные системы.

 

29. Структура СОС.

 

Сетевая операционная система предназначена для управления процессами в вычислительных сетях. СОС можно понимать как совокупность ОС отдельных ЭВМ, взаимодействующих между собой для организации взаимодействия по протоколам с целью обмена сообщениями, распределения обработки и ресурсов.

 

1. Средства управления ресурсами отдельных ЭВМ в составе сети (распределение памяти между процессами; планирование и диспетчеризация процессов; управление функциями в мультипроцессорных ЭВМ; управление внешними устройствами).

2. Серверная часть, включающая в себя средства распределения собственных ресурсов и услуг компьютера в общее пользование (блокировка файлов и записей; ведение каталогов-справочников; обработка запросов удаленного доступа к файловой подсистеме и базе данных; управление удаленным доступом к ресурсам).

3. Клиентская часть (редиректор) – средства запроса доступа к удаленным ресурсам, услугам и их использования (прием ответов от сервера, преобразование в локальный формат; распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений пользователей в форме, соответствующей требованиям сервера).

4. Телекоммуникационная часть (ТКЧ) – средства СОС, обеспечивающие обмен сообщениями в сети. С помощью этих средств осуществляется адресация, буферизация и фильтрация сообщений, выбор маршрута передачи, контроль и обеспечение надежности.

30. Сетевые службы.

Реализацию доступа к сетевым ресурсам осуществляют компоненты операционной системы, называемые сетевыми службами, или сетевыми сервисами. Каждый сервис связан с определенным типом сетевых ресурсов. Можно выделить: ориентированные на простого пользователя, и на администратора (администрирование учетных записей, служба каталогов, мониторинга сети, безопасности).

Сетевые службы по своей природе являются клиент-серверными системами => может содержать две части – клиентскую и серверную. Клиентские части сетевых служб выполняют распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, а также осуществляет прием ответов от сервера и преобразование их в локальный формат. Серверные части сетевых служб в зависимости от вида предоставляемых ресурсов или услуг могут выполнить различные действия.

Сетевые службы операционной системы выполняют функции, соответствующие прикладному, представительному и сеансовому уровням => многообразие стандартов Для протоколов этого уровня особенно характерно многообразие стандартов. Файловый сервис: FTAM (стек OSI), NFS, FTP и TFTP (стек TCP/IP), NCP (взаимодействия Novell NetWare и оболочки рабочей станции), SMB (регламентирует взаимодействие рабочей станции с сервером в сетях Microsoft и IBM).

Транспортные средства операционной системы соответствуют протоколам сетевого, транспортного и канального уровней. Канальный уровень - драйверы сетевых адаптеров; сетевой и транспортный уровень часто также реализуются в виде драйверов. От разнообразия поддерживаемых протоколов, зависит "открытость" ОС.

На практике сложилось несколько подходов к построению сетевых операционных систем, различающихся тем, насколько глубоко внедрены сетевые службы в операционную систему:

· сетевые службы глубоко встроены в модули ОС (логическая стройность, простота эксплуатации и модификации, отсутствие избыточности, производительность; NT, Unix, Solaris);

· сетевые службы объединены в виде некоторого согласованного набора – оболочки (необходима локальная ОС, могут предназначаться для различных ОС, могут разделяться на серверные и клиентские, создаются как для локальных ОС, так и для сетевых ОС с целью расширения набора базовых сетевых служб; LAN Manager, LAN Server, ENS, NetWare для Dos),

· сетевые службы производятся в виде отдельного продукта.

 

31. Одноранговые СОС и СОС с выделенным сервером.

В одноранговой сети каждый из ПК может либо выполнять функции сервера или клиента, либо совмещать эти функции, поэтому в одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Пользователь имеет возможность объявить свой локальный ресурс разделяемым. В подобных сетях на всех компьютерах устанавливается один и тот же вариант сетевой ОС либо совместимые друг с другом системы, предоставляющие всем компьютерам в сети потенциально равные возможности.

ПК пользователя может выполнять роль "чистого" клиента, если пользователь не желает делать разделяемым свой локальный ресурс. Также можно принудительно закрепить за ПК функции по организации совместного использования ресурсов (фактически сделать сервером). Это были 2 случая функциональной асимметрии. В одноранговых сетях отсутствует специализация вариантов СОС в зависимости от исполняемых ими функций – клиентской или серверной (конфигурируется один вариант ОС). Одноранговые сети более просты в организации и эксплуатации, и применяются в основном для объединения небольших групп пользователей.

При повышенных требованиях к объемам хранимой информации, ее защищенности и скорости обращения к сетевым ресурсам, более подходящими являются сети с выделенными серверами, которые лучше решают задачу обслуживания пользователей за счет собственных ресурсов, так как его программно-аппаратное обеспечение специально спроектировано для этой цели.

В двухранговой сети одна из ЭВМ используется для управления процессами в сети и для организации предоставления совместного использования файлов и оборудования. В зависимости от того, какой ресурс сети является разделяемым, серверы называются файл-серверами, серверами приложений, принт-серверами, серверами удаленного доступа и т. п. Все перечисленные функции серверов или их часть может выполнять один ПК. На выделенных серверах устанавливаются СОС, ориентированная на выполнение определенных серверных функций.

В отдельных случаях на сервер может возлагаться выполнение текущих задач, однако тогда снижается производительность при выполнении основных функций, обычно практическое применение это находит только в режимах отладки и администрирования. Функциональная асимметричность вызывает асимметричность аппаратную. Естественно, в двухранговой сети могут подключаться отдельные ПК-клиенты со своей ОС через телекоммуникационные части.

 

32. RAID-массивы.

В современном «цифровом» мире особую актуальность приобретают вопросы надёжности хранения информации. О надёжности разного типа носителей от жёстких дисков до флэш-памяти написано огромное количество статей, но наиболее востребованным средством для надёжного хранения важной информации являются RAID.

• RAID (англ. redundant array of independent disks — избыточный (резервированный) массив независимых жёстких дисков) — массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации (RAID 0).

За счёт параллельного выполнения операций ввода-вывода обеспечивается высокое быстродействие системы, а повышенная надёжность хранения информации достигается дублированием данных или вычислением контрольных сумм. Следует отметить, что применение RAID-ов защищает от потерь данных только в случае физического отказа жёстких дисков.

Различают несколько основных уровней RAID-ов: RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Также существуют комбинированные уровни, такие как RAID 10, 0+1, 30, 50, 53 и т.п.

• В основе теории RAID лежат пять основных принципов:

1) Массивом называют несколько накопителей, которые централизованно настраиваются, форматируются и управляются. Для операционной системы вообще весь массив является одним большим диском.

2) Зеркалирование – технология, позволяющая повысить надежность системы. В RAID массиве с зеркалированием все данные одновременно пишутся не на один, а на два жестких диска. То есть создается «зеркало» данных. При выходе из строя одного из дисков вся информация остается сохраненной на втором. За такую стопроцентную защиту приходится дорого платить: считайте, что один винчестер у вас работает просто так, не увеличивая доступную емкость ни на Мегабайт. При этом нет никакого выигрыша в производительности.

3) Дуплекс – развитие идеи зеркалирования. В этом случае так же высок уровень надежности и требуется в два раза больше жестких дисков. Но появляются дополнительные затраты: для повышения надежности в систему устанавливаются два независимых RAID контроллера. Выход из строя одного диска или контроллера не сказывается на работоспособности системы. Столь дорогое решение используется только во внешних RAID-массивах, предназначенных для ответственных приложений.

4) Чередование – отличная возможность повысить быстродействие системы. Очевидно, если чтение и запись вести параллельно на нескольких жестких дисках, можно получить выигрыш в скорости. Как это делается? Записываемый файл разбивается на части определенного размера и посылается одновременно на все имеющиеся накопители. В таком фрагментированном виде файл и хранится. Считывается он тоже «по кусочкам». Размер «кусочка» может быть минимальным – 1 байт, но чаще используют более крупное дробление – по 512 байт (размер сектора).

5) Четность. Если имеется I блоков данных и на их основе вычисляется еще один дополнительный экстраблок, из получившихся (I+1) блоков всегда можно восстановить информацию даже при повреждении одного из них. Соответственно, для создания нормального RAID-массива в этом случае требуется (I+1) жесткий диск. I+1 диск считается XORом всех. При отказе одного из дисков выполняется XOR всех оставшихся и I+1го, получаем информацию с отказавшего диска.

Уровни RAID:

1) RAID 0. Дисковый массив без отказоустойчивости.

Представляет собой дисковый массив, в котором данные разбиваются на блоки, и каждый блок записываются (или же считывается) на отдельный диск. Таким образом, можно осуществлять несколько операций ввода-вывода одновременно.
+ Существенное увеличение производительности(скорости I/O)

- Надёжность RAID 0 заведомо ниже надёжности любого из дисков в отдельности и падает с увеличением количества входящих в RAID 0 дисков, т. к. отказ любого из дисков приводит к неработоспособности всего массива.

2) RAID 1. Дисковый массив с дублированием

В простейшем варианте используется два диска, на которые записывается одинаковая информация, и в случае отказа одного из них остается его дубль, который продолжает работать в прежнем режиме.

+ простота восстановления массива в случае отказа (копирование);

+ Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения при распараллеливании запросов

- высокая стоимость на единицу объема - 100% избыточность

3) RAID 2. Отказоустойчивый дисковый массив с использованием кода Хемминга. Массивы такого типа основаны на использовании кода Хемминга. Диски делятся на две группы: для данных и для кодов коррекции ошибок, причём если данные хранятся на дисках, то для хранения кодов коррекции необходимо дисков. Данные распределяются по дискам, предназначенным для хранения информации, так же, как и в RAID 0, т.е. они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо жёсткого диска из строя возможно восстановление информации. Метод Хемминга давно применяется в памяти типа ECC и позволяет на лету исправлять однократные и обнаруживать двукратные ошибки.

+ повышение скорости дисковых операций по сравнению с производительностью одного диска.

Недостатком массива RAID 2 является то, что минимальное количество дисков, при котором имеет смысл его использовать,— 7. При этом нужна структура из почти двойного количества дисков (для n=3 данные будут храниться на 4 дисках), поэтому такой вид массива не получил распространения. Если же дисков около 30-60, то перерасход получается 11-19%.

Не используется.

4) RAID 3. Отказоустойчивый массив с параллельной передачей данных и четностью.

В массиве RAID 3 из дисков данные разбиваются на куски размером меньше сектора (разбиваются на байты) или блоки и распределяются по дискам. Ещё один диск используется для хранения блоков чётности. В RAID 2 для этой цели применялся диск, но большая часть информации на контрольных дисках использовалась для коррекции ошибок на лету, в то время как большинство пользователей удовлетворяет простое восстановление информации в случае поломки диска, для чего хватает информации, умещающейся на одном выделенном жёстком диске.

Отличия RAID 3 от RAID 2: невозможность коррекции ошибок на лету и меньшая избыточность.

+ высокая скорость чтения и записи данных;

+ минимальное количество дисков для создания массива равно трём.

- все диски массива должны работать синхронно => нет возможности обрабатывать одновременно более одного запроса.

- большая нагрузка на контрольный диск, и, как следствие, его надёжность сильно падает по сравнению с дисками, хранящими данные.

5) RAID 4. Отказоустойчивый массив независимых дисков с разделяемым диском четности. RAID 4 похож на RAID 3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты. Таким образом, удалось отчасти «победить» проблему низкой скорости передачи данных небольшого объёма. Запись же производится медленно из-за того, что чётность для блока генерируется при записи и записывается на единственный диск.

+ высокая надёжность хранения данных (вы не потеряете данные, если один диск массива выйдет из строя);

+ высокая скорость чтения

- ограничения производительности записи из-за невозможности выделенного диска чётности выполнять одновременно более одной операции.

6) RAID 5. Отказоустойчивый массив независимых дисков с распределённой четностью. Этот уровень похож на RAID 4, но в отличие от предыдущего четность распределяется циклически по всем дискам массива.

+высокая надёжность хранения данных (вы не потеряете данные, если один диск массива выйдет из строя);

+высокая скорость чтения;

+лучшая, чем у RAID-4 скорость записи.

- ограничения производительности записи из-за необходимости вычислять, пересчитывать и обновлять блоки чётности.

-производительность заметно ниже чем у RAID 0 и 10

- Следует также принять во внимание, что процесс RAID Reconstruction (восстановления данных RAID за счет избыточности) после выхода из строя диска вызывает интенсивную нагрузку чтения с дисков на протяжении многих часов непрерывно, что может спровоцировать выход какого-либо из оставшихся дисков из строя в этот наименее за