Желенкова О. П.

ламповые компьютеры Начало 40-х компьютеры на транзисторах Середина 50-х компьютеры на интегральных схемах мультипрограммные ОС Середина 60-х глобальные связи компьютеров Конец 60-х большие интегральные схемы мини-компьютеры Начало 70-х Первые нестандартные локальные сети. Начало 70-х сетевая архитектура IBM SNA1974 технологии Х персональные компьютеры Начало 80-х Internet в современном виде стека TCP/IP Начало 80-х стандартные технологии локальных сетей Ethernet – 1980 Token Ring – 1985 FDDI коммерческое использование Internet Конец 80-х WWW1991

i. нескольких автономных вычислительных узлов, взаимодействующих для выполнения общей цели ; ii. система, чьи компоненты, размещенные на различных узлах, взаимодействуют и управляются посредством передачи сообщений ; iii. система, состоящая из набора двух или более независимых узлов, которые координируют свою работу посредством синхронного или асинхронного обмена сообщениями ; iv. распределенная вычислительная система ( РВС ) – это набор соединенных каналами связи независимых компьютеров, которые с точки зрения пользователя некоторого программного обеспечения выглядят единым целым [Tanenbaum]; v. распределенная система - это собрание независимых компьютеров, соединенных сетью с программным обеспечением, которое обеспечивает их совместное функционирование.

Параллельность : независимые процессы ( синхронизация ) разделения ресурсов ( данные, сервисы, устройства ) типичные проблемы : зависания, ненадежные коммуникации ( проблема освобождения ресурсов ) Нет глобального времени асинхронная передача сообщений ограниченная точность синхронизации часов Нет состояния системы Нет ни одного процесса в распределенной системе, который бы знал текущее глобальное состояние системы Сбои неудачи отдельных процессов могут остаться необнаруженными отдельные процессы могут не подозревать об общесистемном сбое сбои происходят чаще, чем в централизованной системе новые причины сбоев, которых не было в монолитных системах сетевые сбои изолируют процессы и фрагментируют систему

Функциональное разделение : узлы выполняют различные задачи ( клиент - сервер, хост - терминал, сбор данных - обработка данных ) Естественное разделение, определяемое задачей ( система обслуживания сети супермаркетов, сеть для поддержки коллективной работы ) Распределение нагрузки / балансировка : назначение задачи на процессора так, чтобы оптимизировать общую загрузку системы. Усиление мощности : различные узлы работают над одной задачей Распределенные системы содержащие набор микропроцессоров, по мощности могут приближаться к суперкомпьютеру Физическое разделение : система строится в предположении, что узлы физически разделены ( требования к надежности, устойчивости к сбоям ). Экономические : набор дешевых чипов может обеспечить лучшие показатели отношения цена / производительность, чем мэйнфрэйм (10 раз быстрее, 1000 раз дороже )

Разделение ресурсов часто является одной из причин разработки распределенной системы: уменьшается стоимость (file и print сервера) разделение данных между пользователями (совместная работа над проектом) Сервисы - управляют набором ресурсов, представляют услуги пользователям Сервер используется для предоставления сервисов: принимает запросы на обслуживание от клиентов прием сообщения/ответ на сообщение полная реализация - удаленный вызов роли клиента и сервера меняются от вызова к вызову один и тот же процесс может быть как клиентом, так и сервером

Гетерогенные = разные: различные сетевые инфраструктуры, hardware&software, языки программирования и представления данных Различия должны быть скрыты: интерфейсы и реализация могут быть разными, но базовые концепции обычно неизменны. Необходимы стандарты.

Middleware: промежуточный программный слой позволяет гетерогенным узлам взаимодействовать определяет однородную вычислительную модель поддерживает один или несколько языков программирования обеспечивает поддержку распределенных приложений: вызов удаленных объектов удаленный вызов SQL распределенная обработка транзакций Мобильный код: код разработан для миграции между узлами Необходимо преодолевать аппаратные различия (разные наборы инструкций ) Виртуальные машины Компилятор «изготавливает» байт-код для VM VM реализована для всех аппаратных платформ (Java) Методы грубой силы Портируем код под каждую платформу...

гарантирует расширяемость возможность повторного использования важные факторы: наличие четких спецификаций наличие полной документации опубликованные интерфейсы тестирование и проверка на многих платформах

Три компонента: Защищенность Целостность Доступность Задача: посылка значимой информации по сети безопасно и эффективно: => авторизация, шифрование Нерешенные проблемы Атаки типа DoS (отказы в обслуживании) Безопасность мобильного кода Непредсказуемые эффекты Может вести себя подобно троянскому коню...

Распределенная система масштабируема, если она остается эффективной при увеличении числа обслуживаемых пользователей или ресурсов Проблемы: Контроль стоимости ресурсов: Стоимость растет при увеличении числа пользователей Не должна расти быстрее, чем O (n), где n = количеству пользователей Контроль потерь производительности Увеличиваются с ростом размера данных и количества пользователей Время поиска не должно расти быстрее, чем O (log n), где n = размер данных

Сбои более частые, чем в централизованных системах, но обычно локальные Обработка сбоев включает определение факта сбоя может быть возможна (ошибки передачи - контрольная сумма) может быть невозможна (удаленный сервер не работает или просто очень загружен?) Маскирование многие сбои могут быть скрыты может быть невозможно (все диски повреждены) Восстановление

Контроль параллелизма Обращение нескольких потоков к ресурсу Правильное планирование доступа в параллельных потоках ( устранение взаимоисключений, транзакции ) Синхронизация (семафоры) Безопасно, но уменьшают производительность Разделяемые объекты(ресурсы) должны работать корректно в многопоточной среде

Аспекты прозрачности: доступ: доступ к локальным и удаленным ресурсам посредством одинаковых вызовов; расположение: доступ к ресурсам вне зависимости от их физического расположения параллелизм: возможность нескольким процессам параллельно работать с ресурсами, не оказывая влияния друг на друга; репликация: возможность нескольким экземплярам одного ресурса использоваться без знания физических особенностей репликации; обработка ошибок: защита программных компонентов от сбоев, произошедших в других программных компонентах. Восстановление после сбоев; мобильность: возможность переноса приложения между платформами, без его переделки; производительность: возможность конфигурации системы с целью увеличения производительности при изменении состава платформы выполнения; масштабируемость: возможность увеличения производительности без изменения структуры программной системы и используемых алгоритмов.

Распределенные ресурсы не имеют центральной точки управления Локальная оптимизация не всегда означает глобальную оптимизацию Нужен глобальный взгляд на проблему Не всегда возможен ( есть системы, никому конкретно не принадлежащие )

Время отклика Производительность. Балансировка нагрузки Очень многие проблемы производительности системы могут быть решены путем кэширования данных.

Методы обнаружения ресурсов Централизованно : существует узел ( или множество узлов ), которое отвечает за поиск и обнаружение ресурсов (UDDI, DNS) Децентрализованно : поиск и обнаружение ресурсов ведется без использования выделенных центральных узлов (Gnutella) Доступность ресурсов Методы взаимодействия ресурсов

Взаимодействие в вычислительных сетях базируется на протоколах. Протокол – это набор правил и соглашений, описывающих процедуру взаимодействия между компонентами системы сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection basic reference model) – базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем

URI (Uniform Resource Identifier) унифицированный (единообразный) идентификатор ресурса. Символьная строка, позволяющая идентифицировать ресурс сети Интернетстрока Интернет URI является либо URL, либо URN, либо одновременно обоими.URLURN URL это URI, который, помимо идентификации ресурса, предоставляет ещё и информацию о местонахождении этого ресурса. А URN это URI, который только идентифицирует ресурс в определённом пространстве имён (и, соответственно, в определённом контексте), но не указывает его местонахождения. пространстве имён контексте

HTML (HyperText Markup Language) «язык гипертекстовой разметки». Cтандартный язык разметки документов в WWW. HTML интерпретируется браузерами, полученный в результате интерпретации форматированный текст отображается на экране монитора компьютера или мобильного устройства.гипертекстовой язык разметки браузерами

HTTP (HyperText Transfer Protocol «протокол передачи гипертекста») протокол прикладного уровня передачи данных. Основой HTTP предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом. HTTP используется также в качестве «транспорта» для других протоколов прикладного уровня, таких как SOAP,XML-RPC, WebDAV.SOAPXML-RPCWebDAV

Г. И. Радченко, « Распределенные вычислительные системы », учебное пособие, Челябинск, 2012 Миков А. И., Замятина Е. Б. Распределенные системы и алгоритмы. Интуит. ру, с. Таненбаум Э., Ван - Стеен М. Распределенные системы. Принципы и парадигмы. Спб.: Питер, с. Черняк Л. Web- сервисы, grid- сервисы и другие // Открытые системы. СУБД С

HTTP (HyperText Transfer Protocol «протокол передачи гипертекста») протокол прикладного уровня передачи данных (изначально в виде гипертекстовых документов в формате HTML, в настоящий момент используется для передачи произвольных данных). Основой HTTP является технология «клиент-сервер», то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылаютзапрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.гипертекстапротоколприкладного уровняHTMLтехнология «клиент-сервер»клиентовзапроссерверов HTTP используется также в качестве «транспорта» для других протоколов прикладного уровня, таких как SOAP,XML-RPC, WebDAV.SOAPXML-RPCWebDAV