Вопросы по дисциплине «Распределённые системы обработки информации»

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

1. Определение распределённой системы

Локальные сети (Local - Area Networks, LAN) соединяют сотни компьютеров, находящихся в здании, таким образом, что машины в состоянии обмениваться небольшими порциями информации за несколько микросекунд. Большие массивы данных передаются с машины на машину со скоростью от 10 до 1000 Мбит/с. Глобальные сети (Wide - Area Networks , WAN) позволяют миллионам машин во всем мире обмениваться информацией со скоростями, варьирующимися от 64 кбит/с (килобит в секунду) до гигабит в секунду.

В результате развития этих технологий сегодня не просто возможно, но и достаточно легко можно собрать компьютерную систему, состоящую из множества компьютеров, соединенных высокоскоростной сетью. Она обычно называется компьютерной сетью, или распределенной системой (distributed system), в отличие от предшествовавших ей централизованных (centralized systems), или одно процессорных (single - processor systems), систем, состоявших из одного компьютера, его периферии и, возможно, нескольких удаленных терминалов.

Распределённая система это набор независимых компьютеров представляющаяся пользователем единой объединённой системой.

В этом определении оговариваются два момента. Первый относится к аппаратуре: все машины автономны. Второй касается программного обеспечения: пользователи думают, что имеют дело с единой системой. Важны оба момента.

Характеристики. Первая из характеристик состоит в том, что от пользователей скрыты различия между компьютерами и способы связи между ними. То же самое относится и к внешней организации распределенных систем. Другой важной характеристикой распределенных систем является способ, при помощи которого пользователи и приложения единообразно работают в распределенных системах, независимо от того, где и когда происходит их взаимодействие.

Распределенные системы должны также относительно легко поддаваться расширению, или масштабированию. Эта характеристика является прямым следствием наличия независимых компьютеров, но в то же время не указывает, каким образом эти компьютеры на самом деле объединяются в единую систему. Распределенные системы обычно существуют постоянно, однако некоторые их части могут временно выходить из строя. Пользователи и приложения не должны уведомляться о том, что эти части заменены или починены или что добавлены новые части для поддержки дополнительных пользователей или приложений.

Для того чтобы поддержать представление различных компьютеров и сетей в виде единой системы, организация распределенных систем часто включает в себя дополнительный уровень программного обеспечения, находящийся между верхним уровнем, на котором находятся пользователи и приложения, и нижним уровнем, состоящим из операционных систем, как показано на рис. 1.1. Соответственно, такая распределенная система обычно называется системой промежуточного уровня (middleware).

Распределённые масштабируемые системы можно подразделить на мульти компьютеры, кластеры, симметричные мультипроцессоры, архитектуры распределённой памяти и массовые параллельные системы. Ориентация на использование в вычислительных системах серийных микропроцессоров и памяти позволяет снизить стоимость, приходящуюся на единицу производительности, именно соотношение стоимости и производительности стало одной из основных причин вытеснения векторно-конвейерных суперкомпьютеров.

Мультикомпьютеры – это совокупность, объединённых сетью отдельных вычислительных модулей, каждый из которых управляется своей ОС, узлы мультикомпьютеров не имеют общих структур кроме сети, обладают высокой степенью автономности и могут состоять из отдельных компьютеров или представлять собой различные комбинации кластеров SMP-symmetrical multi processing, DSM- distributed shared memory (распределённая память) MPP –massively parallel processing(массовые параллельные процессы) iClouds, XenServer, DropBox.

Кластеры – это набор компьютеров рассматриваемой ОС системным ПО, программными приложениями и пользователями, как единая система. Высокая готовность объясняется отсутствием совместно используемой оперативной памяти и наличием в каждом узле копии ОС или своей ОС в неоднородных кластеров. Существуют 2 типичные организации кластеры, это архитектура с разделяемыми ресурсами, и без разделения ресурсов. Первая из них все узлы имеют доступ к действиям, на которых может располагаться база данных. Во второй архитектуре каждый узел имеет собственную оперативную память.

Симметричные мультипроцессоры – состоят из нескольких десятков процессоров, разделяющих общую основную оперативную память и объединённых коммуникационной системой, существуют варианты SMP архитектур с одной и с несколькими системными шинами, а также со специальным коммутатором для связи процессоров, памяти, и подсистемы ввода-вывода, а также со специальным. ЕСМ – системы с разделяемой памятью. DSN системы могут, быть реализованы различными способами. Общим является наличие помимо кэша наличие локальной памяти в каждом процессорном узле, узел может состоять из нескольких процессов, поддерживается общее адресное пространство памяти.

Массово–параллельные системы – прежде всего эти системы, характеризуются большим числом процессорных узлов и обычно состоят из одного или нескольких процессоров, локальной памяти и нескольких устройств ввода-вывода чаще всего в MTP системах реализуется архитектура без разделения ресурсов, в каждом узле работает своя копия ОС, а узлы объединяются специализированной коммуникационной средой.

Если система в целом выглядит и ведет себя как классическая однопроцессорная система с разделением времени (то есть многопользовательская), она считается распределенной системой. 

Задачи распределенных систем. Основная задача распределенных систем — облегчить пользователям доступ к удаленным ресурсам и обеспечить их совместное использование, регулируя этот процесс. Ресурсы могут быть виртуальными, однако традиционно они включают в себя принтеры, компьютеры, устройства хранения данных, файлы и данные. Web-страницы и сети также входят в этот список. Существует множество причин для совместного использования ресурсов. Одна из очевидных — это экономичность.