ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΣ ΡΩΣΙΑΣ

Ομοσπονδιακός κρατικός προϋπολογισμός εκπαιδευτικό ίδρυμαανώτερη επαγγελματική εκπαίδευση

"Καζάν Εθνικό Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Έρευνας"

(FSBEI HPE KNRTU)

Ινστιτούτο Ελέγχου, Αυτοματισμού και Τεχνολογιών Πληροφορικής

Σχολή Ελέγχου και Αυτοματισμού

Τμήμα" Αυτοματοποιημένα συστήματασυλλογή και επεξεργασία πληροφοριών»

Περίληψη

Θέμα: Γενική ταξινόμησηκαι χαρακτηριστικά των τεχνολογιών κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών

Καζάν – 2015

1. Εισαγωγή……………………………………………………………………………………………………..3

1.1 Προϋποθέσεις για τη δημιουργία πληροφοριακών συστημάτων………………………………………..…3

1.2. Η έννοια των κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων………………………………4

2. Τεχνολογίες πληροφοριών σε κατανεμημένα συστήματα……………………..6

2.1. Κατανεμημένο σύστημα επεξεργασίας δεδομένων……………………………………7

2.2. Τεχνολογίες και μοντέλα «Πελάτης-Διακομιστής»……………………………………………………………..9

2.3. Τεχνολογίες σύνδεσης δεδομένων αντικειμένων………………………………………..13

2.4. Τεχνολογίες αναπαραγωγής δεδομένων………………………………………………15

3. Εργαλεία για εργασία με κατανεμημένα δεδομένα………………………………………..16

3.1. Κατανεμημένες βάσεις δεδομένων………………………………………………………..17

3.2. Τύποι κατανεμημένων βάσεων δεδομένων…………………………………………………...20

3.3. Σκοπός και αρχές λειτουργίας των κατανεμημένων βάσεων δεδομένων………………….20

4. Παραδείγματα κατανεμημένων συστημάτων………………………………………………………..22

Βιβλιογραφία………………………………………………………..25

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η συνάφεια αυτού του θέματος του δοκιμίου έγκειται στο γεγονός ότι οι διαδικασίες της παγκοσμιοποίησης και της ολοκλήρωσης της πληροφορίας λαμβάνουν χώρα στην παγκόσμια οικονομία. Επηρέασαν και τη χώρα μας, η οποία λόγω γεωγραφικής θέσης και μεγέθους αναγκάζεται να χρησιμοποιεί κατανεμημένα πληροφοριακά συστήματα (ΚΠ). Τα κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών παρέχουν εργασία με δεδομένα που βρίσκονται σε διαφορετικούς διακομιστές, διάφορες πλατφόρμες υλικού και λογισμικού και αποθηκεύονται σε διάφορες μορφές. Είναι εύκολα επεκτάσιμα, με βάση ανοικτά πρότυπακαι τα πρωτόκολλα, διασφαλίζουν την ενοποίηση των πόρων τους με άλλα πληροφοριακά συστήματα, παρέχουν στους χρήστες απλές διεπαφές.

Υπάρχει ένας τεράστιος όγκος έτοιμων προς χρήση πληροφοριών και υπολογιστικών πόρων στον κόσμο. Δημιουργήθηκαν σε διαφορετικές εποχές, για την ανάπτυξή τους χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές προσεγγίσεις. Σχεδόν πάντα, όταν αναπτύσσετε ένα νέο σύστημα πληροφοριών, μπορείτε να βρείτε έτοιμα εξαρτήματα που είναι κατάλληλα για τις λειτουργίες τους. Το πρόβλημα είναι ότι όταν δημιουργήθηκαν, δεν ελήφθησαν υπόψη οι απαιτήσεις ασυμβατότητας. Αυτά τα συστατικά δεν καταλαβαίνουν το ένα το άλλο, δεν μπορούν να συνεργαστούν. Είναι επιθυμητό να υπάρχει ένας μηχανισμός ή ένα σύνολο μηχανισμών που να καθιστούν διαλειτουργικές αυτές τις ανεξάρτητα αναπτυγμένες πληροφορίες και υπολογιστικούς πόρους.

Αυτή η εργασία εξετάζει βασικές πληροφορίες για ένα κατανεμημένο πληροφοριακό σύστημα: περιγράφει τις προϋποθέσεις για την ανάπτυξή του, τα μέσα εργασίας με δεδομένα, εισάγει την έννοια της κατανεμημένης βάσης δεδομένων, καθώς και τους τύπους και τις βασικές αρχές της. Το τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζει παραδείγματα κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, όπως: - Informix On-Line από την Informix Software - Ingres Intelligent Database από την Ingres Corp. - Oracle (έκδοση 7) από την Oracle Corp.

Σκοπός της μελέτης είναι η μελέτη των θεωρητικών θεμελίων των κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων, καθώς και η ανάπτυξη γνώσεων σχετικά με τις αρχές λειτουργίας τους.

Αυτή η κατανομή δεδομένων επιτρέπει, για παράδειγμα, να αποθηκεύονται σε έναν κόμβο δικτύου τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται συχνότερα σε αυτόν τον κόμβο. Αυτή η προσέγγιση καθιστά ευκολότερη και ταχύτερη την εργασία με αυτά τα δεδομένα και αφήνει την ευκαιρία να εργαστείτε με τα υπόλοιπα δεδομένα της βάσης δεδομένων.

1. Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΩΝ ΔΙΑΝΕΜΜΕΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

1.1. Προϋποθέσεις για τη δημιουργία κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων

Από την αρχή της ανάπτυξης τεχνολογία υπολογιστώνΈχουν προκύψει δύο βασικές κατευθύνσεις χρήσης του.

Πρώτη κατεύθυνση- τη χρήση τεχνολογίας υπολογιστών για την εκτέλεση αριθμητικών υπολογισμών που χρειάζονται πολύ χρόνο ή είναι αδύνατο να εκτελεστούν με το χέρι. Η εμφάνιση αυτής της κατεύθυνσης συνέβαλε στην εντατικοποίηση μεθόδων για την αριθμητική επίλυση πολύπλοκων μαθηματικών προβλημάτων, στην ανάπτυξη μιας κατηγορίας γλωσσών προγραμματισμού επικεντρωμένων στην εύκολη καταγραφή αριθμητικών αλγορίθμων και στη δημιουργία ανατροφοδότησης από προγραμματιστές νέων αρχιτεκτονικών υπολογιστών.

Δεύτερη κατεύθυνση- είναι η χρήση τεχνολογίας υπολογιστών σε αυτόματα ή αυτοματοποιημένα πληροφοριακά συστήματα. Τυπικά, οι όγκοι πληροφοριών με τους οποίους πρέπει να αντιμετωπίσουν τέτοια συστήματα είναι αρκετά μεγάλοι και η ίδια η πληροφορία έχει μια μάλλον πολύπλοκη δομή. Μία από τις φυσικές απαιτήσεις για τέτοια συστήματα είναι η μέση ταχύτητα λειτουργίας και η ασφάλεια των πληροφοριών.

Επειδή όμως τα πληροφοριακά συστήματα απαιτούν πολύπλοκες δομές δεδομένων, αυτά τα άτομα πρόσθετα κεφάλαιαΗ διαχείριση δεδομένων ήταν ουσιαστικό μέρος των πληροφοριακών συστημάτων και πρακτικά επαναλαμβανόταν από το ένα σύστημα στο άλλο. Η επιθυμία ανάδειξης και γενίκευσης του γενικού μέρους των πληροφοριακών συστημάτων, υπεύθυνος για τη διαχείριση πολύπλοκα δομημένων δεδομένων και ήταν, προφανώς, ο πρώτος κινητήριος λόγος για τη δημιουργία διαφόρων συστημάτων διαχείρισης.

Πολύ σύντομα έγινε σαφές ότι ήταν αδύνατο να τα βγάλεις πέρα ​​με μια κοινή βιβλιοθήκη προγραμμάτων που εφάρμοζαν πιο σύνθετες μεθόδους αποθήκευσης δεδομένων πάνω από το τυπικό σύστημα αρχείων βάσης, για παράδειγμα, αποθήκευση πληροφοριών σε πολλά αρχεία. Έτσι, όλα αυτά συνέβαλαν στη δημιουργία κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων.

Στην πραγματικότητα, εάν ένα πληροφοριακό σύστημα υποστηρίζει τη συνεπή αποθήκευση πληροφοριών σε πολλαπλά αρχεία, μπορούμε να πούμε ότι υποστηρίζει μια βάση δεδομένων. Εάν κάποιο βοηθητικό σύστημα διαχείρισης δεδομένων σας επιτρέπει να εργάζεστε με πολλά αρχεία, διασφαλίζοντας τη συνοχή τους, μπορείτε να το ονομάσετε σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων. Η απλή απαίτηση διατήρησης της συνοχής των δεδομένων σε πολλά αρχεία δεν επιτρέπει μια βιβλιοθήκη λειτουργιών: ένα τέτοιο σύστημα πρέπει να έχει κάποια από τα δικά του δεδομένα (μεταδεδομένα) και ακόμη και γνώση που καθορίζει την ακεραιότητα των δεδομένων.

Υπάρχει ένας τεράστιος όγκος έτοιμων προς χρήση πληροφοριών και υπολογιστικών πόρων στον κόσμο. Δημιουργήθηκαν σε διαφορετικούς χρόνους και χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές προσεγγίσεις για την ανάπτυξή τους. Σχεδόν πάντα, όταν αναπτύσσετε ένα νέο σύστημα πληροφοριών, μπορείτε να βρείτε έτοιμα εξαρτήματα που είναι κατάλληλα για τις λειτουργίες τους.

1.2. Η έννοια των κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών

Συνήθως, Ένα σύστημα στο οποίο λειτουργούν περισσότεροι από ένας διακομιστές βάσεων δεδομένων θεωρείται κατανεμημένο.. Αυτό χρησιμοποιείται για τη μείωση του φόρτου του διακομιστή και τη διασφάλιση της λειτουργίας γεωγραφικά απομακρυσμένων τμημάτων. Η ποικίλη πολυπλοκότητα της δημιουργίας, τροποποίησης, συντήρησης, ενσωμάτωσης με άλλα συστήματα καθιστά δυνατή τη διαίρεση της IP σε κατηγορίες: μικρές,

μεσαία και μεγάλα κατανεμημένα συστήματα.

Μικρές IPέχουν ένα μικρό κύκλος ζωής(LC), προσανατολισμός στη μαζική χρήση, χαμηλή τιμή, αδυναμία τροποποίησης χωρίς τη συμμετοχή προγραμματιστών, με χρήση κυρίως συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων επιτραπέζιου υπολογιστή (DBMS), ομοιογενές υλικό και λογισμικό, χωρίς χαρακτηριστικά ασφαλείας.

Μεγάλοεταιρικό IS, συστήματα ομοσπονδιακού επιπέδου και άλλα έχουν μακρύ κύκλο ζωής, μετεγκατάσταση παλαιούχων συστημάτων, ποικιλία υλικού και λογισμικού, κλίμακα και πολυπλοκότητα των εργασιών που επιλύονται, διασταύρωση πολλών θεματικών περιοχών, αναλυτική επεξεργασίαδεδομένα, εδαφική κατανομή εξαρτημάτων.

Οι λειτουργίες τέτοιων συστημάτων πληροφοριών περιλαμβάνουν, πρώτα απ 'όλα, την εργασία με κατανεμημένα δεδομένα που βρίσκονται σε διαφορετικούς φυσικούς διακομιστές, διαφορετικές πλατφόρμες υλικού και λογισμικού και αποθηκεύονται σε διαφορετικές εσωτερικές μορφές. Σε αυτήν την περίπτωση, το σύστημα πρέπει να παρέχει πλήρεις πληροφορίεςγια τον εαυτό σας και όλους τους πόρους σας, είναι εύκολο να επεκταθεί, να βασίζεται σε ανοιχτά πρότυπα και πρωτόκολλα, να παρέχει τη δυνατότητα να ενσωματώσετε τους πόρους σας με τους πόρους άλλων πληροφοριακών συστημάτων. Για τους χρήστες, το σύστημα θα πρέπει να παρέχει διαφορετικά επίπεδα προνομίων χρήστη και να παρέχει απλές διεπαφές για πρόσβαση σε πληροφορίες.

Τα δεδομένα από ετερογενή συστήματα συνήθως συνδυάζονται σε λογικές ομάδες στις οποίες απευθύνονται τα ερωτήματα. Ένα αφηρημένο σύστημα ερωτημάτων υποθέτει ότι το σύστημα δεν λειτουργεί με μια συγκεκριμένη σύνταξη ερωτήματος, αλλά με τη λογική του ουσία που βασίζεται σε αφηρημένα χαρακτηριστικά.
Κατά την κατασκευή κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται δύο βασικές αρχιτεκτονικές: Client/server και Internet Intranet.
Enterprise IP που δημιουργήθηκε από αρχιτεκτονική Πελάτης/διακομιστής , παρέχει στους πελάτες ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και εργαλείων ανάπτυξης που επικεντρώνονται στη μεγιστοποίηση των υπολογιστικών δυνατοτήτων των επιτραπέζιων υπολογιστών πελατών. Οι πόροι του διακομιστή χρησιμοποιούνται κυρίως για την αποθήκευση και την ανταλλαγή εγγράφων, καθώς και για την πρόσβαση στο εξωτερικό περιβάλλον. Αυτή η αρχιτεκτονική σάς επιτρέπει να προστατεύετε καλύτερα την πλευρά του διακομιστή των εφαρμογών, ενώ παρέχει τη δυνατότητα στις εφαρμογές είτε να απευθύνονται απευθείας σε άλλες εφαρμογές διακομιστή, ή αιτήματα διαδρομής προς αυτούς. Ωστόσο, οι συχνές κλήσεις πελατών στον διακομιστή μειώνουν την απόδοση του δικτύου. Τα ζητήματα ασφάλειας δικτύου πρέπει να αντιμετωπίζονται καθώς οι εφαρμογές και τα δεδομένα διανέμονται σε πολλούς πελάτες. Η κατανεμημένη φύση της κατασκευής του συστήματος καθιστά δύσκολη τη διαμόρφωση και τη συντήρηση

Το IS που βασίζεται στο Internet Intranet βασίζεται στην αρχή " ανοιχτή αρχιτεκτονική". Το λογισμικό IS υλοποιείται με τη μορφή μικροεφαρμογών ή servlets (προγράμματα στη γλώσσα JAVA) ή με τη μορφή λειτουργικών μονάδων cgi (προγράμματα σε Perl ή C). Το IS αυτής της αρχιτεκτονικής περιλαμβάνει το Web-yinh\, που υλοποιείται με χρήση CORBA Enterprise JavaBeans, ActiveX 1X" τεχνολογίες OM , εφαρμογές πολλαπλών επιπέδων ενεργοποιημένες Βασισμένο σε Javaκαι XML, η έννοια .Net με XML, στην οποία η ανταλλαγή μεταξύ διαφόρων διακομιστών (αποθήκες δεδομένων, επιχειρηματικές εφαρμογές, διακομιστές για κινητές συσκευές, κ.λπ.) πραγματοποιείται με χρήση XML ουδέτερης αρχιτεκτονικής.

Κάτω από την κατανεμημένη βάση πληροφοριών αναφέρεται σε απεριόριστο αριθμό βάσεων δεδομένων, σε απόσταση μεταξύ τους και με αριθμό γενικά χαρακτηριστικά:

Λειτουργία σύμφωνα με ενιαίους κανόνες που ορίζονται κεντρικά για όλες τις βάσεις δεδομένων που περιλαμβάνονται στις κατανεμημένες βάση πληροφοριών;

Η ανταλλαγή δεδομένων πραγματοποιείται σύμφωνα με κανόνες που ορίζονται επίσης κεντρικά.

Η οργάνωση μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων είναι απαραίτητη για εταιρείες που ασχολούνται με διάφορους τύπους δραστηριοτήτων, εφόσον έχουν καθημερινή εργασίαυπάρχει ανάγκη επίλυση των παρακάτω προβλημάτων:

Η ανάγκη ενοποίησης σε μια ενιαία βάση δεδομένων από τις βάσεις δεδομένων των νομικών προσώπων που περιλαμβάνονται στη δομή της εταιρείας για μετέπειτα ανάλυση δεδομένων και λήψη αναφορών από μία βάση δεδομένων, τόσο για την εταιρεία στο σύνολό της όσο και για κάθε νομική οντότητα χωριστά.

Η ανάγκη περιορισμού και ελέγχου των αλλαγών στα δεδομένα σε απομακρυσμένα τμήματα της εταιρείας (υποκαταστήματα).

2. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΕ ΚΑΤΑΝΟΜΕΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Κατανεμημένες τεχνολογίες υπολογιστών (DC) Σύγχρονη παραγωγήαπαιτεί υψηλές ταχύτητες επεξεργασίας πληροφοριών, βολικές μορφές αποθήκευσης και μετάδοσής τους. Είναι επίσης απαραίτητο να υπάρχουν δυναμικοί τρόποι πρόσβασης σε πληροφορίες, τρόποι αναζήτησης δεδομένων σε δεδομένα χρονικά διαστήματα προκειμένου να εφαρμοστεί πολύπλοκη μαθηματική και λογική επεξεργασία δεδομένων. Η διαχείριση μεγάλων επιχειρήσεων και η διαχείριση της οικονομίας σε επίπεδο χώρας απαιτούν τη συμμετοχή αρκετά μεγάλων ομάδων σε αυτή τη διαδικασία. Τέτοιες ομάδες μπορούν να βρίσκονται σε διαφορετικές περιοχές της πόλης, σε διαφορετικές περιοχές της χώρας, ακόμη και σε διαφορετικές χώρες. Για την επίλυση προβλημάτων διαχείρισης που διασφαλίζουν την εφαρμογή της οικονομικής στρατηγικής, η ταχύτητα και η ευκολία της ανταλλαγής πληροφοριών, καθώς και η δυνατότητα στενής αλληλεπίδρασης μεταξύ όλων των εμπλεκομένων στη διαδικασία ανάπτυξης, γίνονται σημαντικά και συναφή. αποφάσεις διαχείρισης. Στην εποχή της κεντρικής χρήσης υπολογιστών με επεξεργασία πληροφοριών παρτίδας, οι χρήστες υπολογιστών προτιμούσαν να αγοράζουν υπολογιστές που θα μπορούσαν να λύσουν σχεδόν όλες τις κατηγορίες των προβλημάτων τους. Ωστόσο, η πολυπλοκότητα των προβλημάτων που επιλύονται είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό τους και αυτό οδήγησε σε αναποτελεσματική χρήση της υπολογιστικής ισχύος του υπολογιστή με σημαντικό κόστος υλικού. Δεν μπορεί κανείς να αγνοήσει το γεγονός ότι η πρόσβαση σε πόρους υπολογιστών ήταν δύσκολη λόγω της υπάρχουσας πολιτικής συγκέντρωσης υπολογιστικών πόρων σε ένα μέρος. Η αρχή της κεντρικής επεξεργασίας δεδομένων (Εικ. 5.1) δεν πληρούσε τις υψηλές απαιτήσεις για την αξιοπιστία της διαδικασίας επεξεργασίας, εμπόδισε την ανάπτυξη συστημάτων και δεν μπορούσε να παρέχει τις απαραίτητες χρονικές παραμέτρους για διαδραστική επεξεργασία δεδομένων σε λειτουργία πολλαπλών χρηστών. Μια βραχυπρόθεσμη βλάβη του κεντρικού υπολογιστή οδήγησε σε μοιραίες συνέπειες για το σύστημα στο σύνολό του. I Εικ. 5.1 - Κεντρικό σύστημα επεξεργασίας δεδομένων Εμφάνιση προσωπικούς υπολογιστέςαπαιτούσε μια νέα προσέγγιση για την οργάνωση συστημάτων επεξεργασίας δεδομένων και τη δημιουργία νέων τεχνολογιών πληροφοριών.

Προέκυψε μια λογικά δικαιολογημένη απαίτηση για μετάβαση από τη χρήση μεμονωμένων υπολογιστών σε κεντρικά συστήματα επεξεργασίας δεδομένων στην κατανεμημένη επεξεργασία δεδομένων.

2.1. Κατανεμημένο σύστημα επεξεργασίας δεδομένων.

Η επεξεργασία κατανεμημένων δεδομένων είναι η επεξεργασία δεδομένων που εκτελείται σε ανεξάρτητους αλλά διασυνδεδεμένους υπολογιστές που αντιπροσωπεύουν ένα κατανεμημένο σύστημα. Ο κατανεμημένος υπολογισμός βασίζεται σε δύο κύριες ιδέες: πολλοί οργανωτικά και φυσικά κατανεμημένοι χρήστες που εργάζονται ταυτόχρονα με κοινόχρηστα δεδομένα - κοινή βάσηδεδομένα (χρήστες με διαφορετικά ονόματα, τα οποία μπορούν να βρίσκονται σε διαφορετικές υπολογιστικές εγκαταστάσεις, με διαφορετικές δυνάμεις και εργασίες). Λογικά και φυσικά κατανεμημένα δεδομένα που ωστόσο συνθέτουν και σχηματίζουν μια κοινή βάση δεδομένων (μεμονωμένοι πίνακες, εγγραφές και ακόμη και πεδία μπορούν να βρίσκονται σε διαφορετικές υπολογιστικές εγκαταστάσεις ή να περιλαμβάνονται σε διαφορετικές τοπικές βάσεις δεδομένων). Την ημέρα της εφαρμογής της κατανεμημένης επεξεργασίας δεδομένων, δημιουργήθηκαν ενώσεις πολυμηχανημάτων, η δομή των οποίων αναπτύσσεται σε έναν από τους ακόλουθους τομείς: συστήματα υπολογιστών πολλαπλών μηχανών (MCC). δίκτυα υπολογιστών (υπολογιστών). Ένα συγκρότημα υπολογιστών πολλαπλών μηχανών είναι μια ομάδα υπολογιστών που είναι εγκατεστημένοι κοντά, ενωμένοι χρησιμοποιώντας ειδικά εργαλεία διεπαφής και εκτελούν από κοινού μια ενιαία διαδικασία πληροφοριών και υπολογιστών. Μια διαδικασία νοείται ως μια ορισμένη ακολουθία ενεργειών για την επίλυση ενός προβλήματος, που ορίζεται από το πρόγραμμα. Τα συστήματα υπολογιστών πολλαπλών μηχανών μπορεί να είναι: τοπικά, υπό την προϋπόθεση ότι οι υπολογιστές είναι εγκατεστημένοι στον ίδιο χώρο και δεν απαιτούν ειδικό εξοπλισμό και κανάλια επικοινωνίας για διασύνδεση. απομακρυσμένα, εάν ορισμένοι υπολογιστές του συγκροτήματος είναι εγκατεστημένοι σε σημαντική απόσταση από τον κεντρικό υπολογιστή και χρησιμοποιούνται κανάλια τηλεφωνικής επικοινωνίας για τη μετάδοση δεδομένων.

Παράδειγμα 1. Τρεις υπολογιστές συνδυάζονται σε ένα συγκρότημα για τη διανομή εργασιών που λαμβάνονται για επεξεργασία. Ένας από αυτούς εκτελεί μια λειτουργία αποστολής και κατανέμει εργασίες ανάλογα με την πληρότητα ενός από τους άλλους δύο υπολογιστές επεξεργασίας. Αυτό είναι ένα τοπικό συγκρότημα πολλαπλών μηχανών.

Παράδειγμα 2.Ένας υπολογιστής που συλλέγει δεδομένα για μια συγκεκριμένη περιοχή εκτελεί προκαταρκτική επεξεργασία και τα μεταδίδει για περαιτέρω χρήση στον κεντρικό υπολογιστή μέσω ενός καναλιού τηλεφωνικής επικοινωνίας. Αυτό είναι ένα απομακρυσμένο συγκρότημα πολυμηχανημάτων. Δίκτυο υπολογιστή (υπολογιστής) - ένα υπολογιστικό σύστημα που περιλαμβάνει πολλούς υπολογιστές, τερματικά και άλλο υλικό συνδεδεμένο μεταξύ τους με γραμμές επικοινωνίας που παρέχουν τερματικό - μια συσκευή σχεδιασμένη για αλληλεπίδραση χρήστη με ένα σύστημα υπολογιστή ή ένα δίκτυο υπολογιστών. Αποτελείται από μια συσκευή εισόδου (τις περισσότερες φορές ένα πληκτρολόγιο) και μια ή περισσότερες συσκευές εξόδου (οθόνη, εκτυπωτής, κ.λπ.).

Κατανεμημένες βάσεις δεδομένων Τα κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα εμφανίζονται κυρίως για το λόγο ότι σε μεγάλα αυτοματοποιημένα συστήματα πληροφοριών που έχουν κατασκευαστεί με βάση εταιρικά δίκτυα, δεν είναι πάντα δυνατό να οργανωθεί μια κεντρική τοποθέτηση όλων των βάσεων δεδομένων και των DBMS σε έναν κόμβο δικτύου. Επομένως, τα κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα συνδέονται στενά με τα κατανεμημένα συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων.

Μια κατανεμημένη βάση δεδομένων είναι μια συλλογή από λογικά διασυνδεδεμένες βάσεις δεδομένων που διανέμονται μέσω ενός δικτύου υπολογιστών.

Ένα σύστημα διαχείρισης κατανεμημένων βάσεων δεδομένων είναι ένα σύστημα λογισμικού που παρέχει διαχείριση μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων και διαφάνεια της διανομής της στους χρήστες. Μια κατανεμημένη βάση δεδομένων μπορεί να συνδυάσει βάσεις δεδομένων που υποστηρίζουν οποιοδήποτε μοντέλο (ιεραρχικές, δικτυακές, σχεσιακές και αντικειμενοστρεφείς βάσεις δεδομένων) κάτω από ένα ενιαίο καθολικό σχήμα. Αυτή η διαμόρφωση θα πρέπει να παρέχει σε όλες τις εφαρμογές διαφανή πρόσβαση σε οποιαδήποτε δεδομένα, ανεξάρτητα από την τοποθεσία ή τη μορφή τους. Βασικές αρχές για τη δημιουργία και τη λειτουργία κατανεμημένων βάσεων δεδομένων: διαφάνεια της θέσης δεδομένων για τον χρήστη (με άλλα λόγια, για τον χρήστη, μια κατανεμημένη βάση δεδομένων πρέπει να εμφανίζεται και να μοιάζει ακριβώς με μια μη κατανεμημένη). απομόνωση των χρηστών μεταξύ τους (ο χρήστης δεν πρέπει να "αισθάνεται", "να μην βλέπει" τη δουλειά άλλων χρηστών τη στιγμή που αλλάζει, ενημερώνει, διαγράφει δεδομένα). συγχρονισμός και συνέπεια (συνέπεια) της κατάστασης δεδομένων ανά πάσα στιγμή. Από τις βασικές προκύπτουν ορισμένες πρόσθετες αρχές: τοπική αυτονομία (καμία υπολογιστική εγκατάσταση δεν πρέπει να εξαρτάται από οποιαδήποτε άλλη εγκατάσταση για την επιτυχή λειτουργία της). απουσία κεντρική εγκατάσταση(συνέπεια της προηγούμενης παραγράφου). ανεξαρτησία τοποθεσίας (ο χρήστης δεν ενδιαφέρεται για το πού βρίσκονται τα δεδομένα, λειτουργεί σαν να ήταν στην τοπική του εγκατάσταση). συνέχεια λειτουργίας (χωρίς προγραμματισμένους τερματισμούς λειτουργίας του συστήματος στο σύνολό του, για παράδειγμα για σύνδεση νέα εγκατάστασηή ενημέρωση της έκδοσης DBMS). ανεξαρτησία από κατακερματισμό δεδομένων (όπως από οριζόντιο κατακερματισμό, όταν διαφορετικές ομάδες εγγραφών του ίδιου πίνακα βρίσκονται σε διαφορετικές εγκαταστάσεις ή σε διαφορετικές τοπικές βάσεις δεδομένωνω, και από κάθετο κατακερματισμό, όταν τοποθετούνται διαφορετικά πεδία στηλών ενός πίνακα διαφορετικές εγκαταστάσεις) ανεξαρτησία από την αναπαραγωγή δεδομένων (διπλασιασμός) (όταν οποιοσδήποτε πίνακας βάσης δεδομένων (ή μέρος του) μπορεί φυσικά να αναπαρασταθεί από πολλά αντίγραφα που βρίσκονται σε διαφορετικές εγκαταστάσεις). κατανεμημένη επεξεργασία ερωτημάτων (η βελτιστοποίηση ερωτημάτων θα πρέπει να διανέμεται στη φύση - πρώτα καθολική βελτιστοποίηση και στη συνέχεια τοπική βελτιστοποίηση σε καθεμία από τις εμπλεκόμενες εγκαταστάσεις). κατανεμημένος έλεγχοςσυναλλαγές (σε ένα κατανεμημένο σύστημα, μια μεμονωμένη συναλλαγή μπορεί να απαιτεί την εκτέλεση ενεργειών σε διαφορετικές εγκαταστάσεις· μια συναλλαγή θεωρείται ολοκληρωμένη εάν έχει ολοκληρωθεί με επιτυχία σε όλες τις εμπλεκόμενες εγκαταστάσεις). ανεξαρτησία από το υλικό (είναι επιθυμητό το σύστημα να μπορεί να λειτουργεί σε εγκαταστάσεις που περιλαμβάνουν υπολογιστές διαφορετικών τύπων)· ανεξαρτησία από τον τύπο του λειτουργικού συστήματος (το σύστημα πρέπει να λειτουργεί ανεξάρτητα από πιθανές διαφορές στο λειτουργικό σύστημα σε διαφορετικές υπολογιστικές εγκαταστάσεις). ανεξαρτησία από το δίκτυο επικοινωνίας (η ικανότητα λειτουργίας σε διαφορετικά περιβάλλοντα επικοινωνίας). ανεξαρτησία από το DBMS (διαφορετικοί τύποι DBMS μπορούν να λειτουργούν σε διαφορετικές εγκαταστάσεις, στην πράξη περιορίζονται στο εύρος των DBMS που υποστηρίζουν SQL).

Στην καθημερινή ζωή, τα DBMS, βάσει των οποίων δημιουργούνται κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών, χαρακτηρίζονται επίσης από τον όρο «κατανεμημένα DBMS» και, κατά συνέπεια, χρησιμοποιείται ο όρος «κατανεμημένες βάσεις δεδομένων». Η πρακτική εφαρμογή των κατανεμημένων υπολογιστών πραγματοποιείται μέσω μιας απόκλισης από ορισμένες από τις αρχές που συζητήθηκαν παραπάνω για τη δημιουργία και λειτουργία κατανεμημένων συστημάτων. Ανάλογα με την αρχή που θυσιάζεται (έλλειψη κεντρικής ρύθμισης, συνέχεια λειτουργίας, συνεπής κατάσταση δεδομένων κ.λπ.), αρκετά ανεξάρτητες κατευθύνσειςστις τεχνολογίες κατανεμημένων συστημάτων:

- Τεχνολογίες «πελάτη-διακομιστή»,

- τεχνολογίες αναπαραγωγής,

- τεχνολογίες σύνδεσης αντικειμένων.

Τα πραγματικά κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών, κατά κανόνα, κατασκευάζονται με βάση έναν συνδυασμό και των τριών τεχνολογιών, αλλά από μεθοδολογική άποψη, είναι σκόπιμο να τα εξετάζουμε ξεχωριστά.

2.2. Τεχνολογίες και μοντέλα "Client-server"

Τεχνολογίες και μοντέλα "Client-server" Συστήματα που βασίζονται σε τεχνολογίες "Client-server" έχουν ιστορικά αναπτυχθεί από τα πρώτα κεντρικά αυτοματοποιημένα συστήματα πληροφοριών πολλών χρηστών που αναπτύχθηκαν εντατικά στη δεκαετία του '70 (mainframe συστήματα) και είναι ίσως τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα στην στον τομέα της πληροφορικής που παρέχει σε μεγάλες επιχειρήσεις και εταιρείες. Οι τεχνολογίες πελάτη-διακομιστή παρεκκλίνουν από μία από τις βασικές αρχές δημιουργίας και λειτουργίας κατανεμημένων συστημάτων - την απουσία κεντρικής εγκατάστασης. Επομένως, μπορούμε να διακρίνουμε δύο κύριες ιδέες στις οποίες βασίζονται οι τεχνολογίες πελάτη-διακομιστή: δεδομένα κοινά για όλους τους χρήστες σε έναν ή περισσότερους διακομιστές. πολλοί χρήστες (πελάτες), σε διαφορετικές υπολογιστικές εγκαταστάσεις, επεξεργάζονται από κοινού (παράλληλα και ταυτόχρονα) κοινά δεδομένα. Με άλλα λόγια, τα συστήματα που βασίζονται σε τεχνολογίες Client-Server διανέμονται μόνο σε σχέση με τους χρήστες, επομένως συχνά δεν ταξινομούνται ως «αληθινά» κατανεμημένα συστήματα, αλλά θεωρούνται ξεχωριστή κατηγορία συστημάτων πολλών χρηστών.

Οι έννοιες του διακομιστή και του πελάτη είναι σημαντικές στις τεχνολογίες Client-Server. Κάτω από τον διακομιστή με ευρεία έννοιααναφέρεται σε οποιοδήποτε σύστημα, διεργασία, υπολογιστή που κατέχει οποιονδήποτε υπολογιστικό πόρο (μνήμη, χρόνος, απόδοση επεξεργαστή κ.λπ.). Πελάτηςονομάζεται επίσης οποιοδήποτε σύστημα, διεργασία, υπολογιστής, χρήστης που ζητά οποιοδήποτε πόρο από τον διακομιστή, χρησιμοποιεί οποιονδήποτε πόρο ή εξυπηρετείται από τον διακομιστή με οποιονδήποτε άλλο τρόπο. Στην ανάπτυξή του, το σύστημα Client-Server πέρασε από διάφορα στάδια, κατά τα οποία διαμορφώθηκε διάφορα μοντέλαΣυστήματα πελάτη-διακομιστή. Η εφαρμογή τους και, ως εκ τούτου, σωστή κατανόησηβασίζονται στη διαίρεση της δομής του DBMS σε τρία στοιχεία: ένα στοιχείο παρουσίασης που υλοποιεί τις λειτουργίες εισαγωγής και εμφάνισης δεδομένων, που μερικές φορές ονομάζεται απλώς διεπαφή χρήστη. ένα στοιχείο εφαρμογής, που περιλαμβάνει ένα σύνολο ερωτημάτων, συμβάντων, κανόνων, διαδικασιών και άλλων υπολογιστικών συναρτήσεων που υλοποιούν το σκοπό ενός αυτοματοποιημένου συστήματος πληροφοριών σε μια συγκεκριμένη θεματική περιοχή· ένα στοιχείο πρόσβασης δεδομένων που υλοποιεί τις λειτουργίες αποθήκευσης και ανάκτησης, φυσικής ενημέρωσης και αλλαγής δεδομένων. Με βάση τα χαρακτηριστικά της υλοποίησης και της διανομής στο σύστημα αυτών των τριών στοιχείων, διακρίνονται τέσσερα μοντέλα τεχνολογιών Client-Server:

- μοντέλο διακομιστή αρχείων(Διακομιστής αρχείων - FS);

- μοντέλο απομακρυσμένη πρόσβασησε δεδομένα (Remote Data Access - RDA);

- μοντέλο διακομιστή βάσης δεδομένων (Διακομιστής Βάσης Δεδομένων - DBS).

- μοντέλο διακομιστή εφαρμογής (Application Server - AS).

Μοντέλο διακομιστή αρχείων είναι η απλούστερη και χαρακτηρίζει όχι τόσο τη μέθοδο δημιουργίας ενός πληροφοριακού συστήματος, αλλά τον γενικό τρόπο αλληλεπίδρασης των υπολογιστών σε ένα τοπικό δίκτυο. Ένας από τους υπολογιστές δικτύου εκχωρείται και ορίζεται από τον διακομιστή αρχείων, δηλ. κοινόχρηστος αποθηκευτικός χώροςτυχόν δεδομένα. Στο μοντέλο FS, όλα τα κύρια στοιχεία φιλοξενούνται στην εγκατάσταση του πελάτη. Κατά την πρόσβαση σε δεδομένα, ο πυρήνας του DBMS, με τη σειρά του, κάνει αιτήματα για εισαγωγή/εξαγωγή δεδομένων για την υπηρεσία στο σύστημα αρχείων. Χρησιμοποιώντας τις λειτουργίες του λειτουργικού συστήματος, ένα αρχείο βάσης δεδομένων αντιγράφεται στη μνήμη RAM της εγκατάστασης του πελάτη, εν όλω ή εν μέρει, κατά τη διάρκεια της συνεδρίας εργασίας. Έτσι, ο διακομιστής σε αυτή την περίπτωση εκτελεί μια καθαρά παθητική λειτουργία. Το πλεονέκτημα αυτού του μοντέλου είναι η απλότητά του, η απουσία υψηλών απαιτήσεων για απόδοση διακομιστή (το πιο σημαντικό, ο απαιτούμενος όγκος χώρο στο δίσκο). Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι τα στοιχεία λογισμικού DBMS σε αυτήν την περίπτωση δεν διανέμονται, δηλ. κανένα μέρος του DBMS δεν είναι εγκατεστημένο ή φιλοξενείται στον διακομιστή. Τα μειονεκτήματα αυτού του μοντέλου είναι η υψηλή κίνηση δικτύου, η οποία φτάνει τις μέγιστες τιμές, ειδικά τη στιγμή της σύνδεσης μαζικών χρηστών στο σύστημα, για παράδειγμα στην αρχή της εργάσιμης ημέρας. Ωστόσο, ένα πιο σημαντικό μειονέκτημα, από την άποψη της εργασίας με μια κοινή βάση δεδομένων, είναι η έλλειψη ειδικών μηχανισμών ασφαλείας για τα αρχεία βάσης δεδομένων από την πλευρά του DBMS. Με άλλα λόγια, η κοινή χρήση δεδομένων μεταξύ χρηστών (παράλληλη εργασία με ένα αρχείο δεδομένων) πραγματοποιείται μόνο μέσω του συστήματος αρχείων OS για ταυτόχρονη εργασίαπολλά προγράμματα εφαρμογής με ένα αρχείο.

Παρά τις προφανείς ελλείψεις, το μοντέλο διακομιστή αρχείων είναι ένα φυσικό μέσο για την επέκταση των δυνατοτήτων των προσωπικών (επιτραπέζιων) DBMS προς την κατεύθυνση της υποστήριξης της λειτουργίας πολλών χρηστών και, προφανώς, από αυτή την άποψη θα εξακολουθεί να διατηρεί τη σημασία του.

Μοντέλο απομακρυσμένης πρόσβασης στα δεδομένα βασίζεται στη συνεκτίμηση των ιδιαιτεροτήτων της τοποθέτησης και του φυσικού χειρισμού των δεδομένων εξωτερική μνήμηγια σχεσιακό DBMS. ΣΕ Μοντέλα RDAΤο στοιχείο πρόσβασης δεδομένων σε ένα ΣΔΒΔ διαχωρίζεται πλήρως από τα άλλα δύο στοιχεία (στοιχείο παρουσίασης και στοιχείο εφαρμογής) και βρίσκεται στον διακομιστή συστήματος. Το στοιχείο πρόσβασης δεδομένων υλοποιείται ως ανεξάρτητο τμήμα λογισμικού του DBMS, που ονομάζεται διακομιστής SQL, και εγκαθίσταται στην υπολογιστική εγκατάσταση του διακομιστή συστήματος. Οι λειτουργίες του διακομιστή SQL περιορίζονται σε λειτουργίες χαμηλού επιπέδου για την οργάνωση, την τοποθέτηση, την αποθήκευση και τον χειρισμό δεδομένων στη μνήμη του δίσκου του διακομιστή. Με άλλα λόγια, ο διακομιστής SQL παίζει το ρόλο μιας μηχανής δεδομένων. Τα αρχεία βάσης δεδομένων που βρίσκονται στον διακομιστή συστήματος περιέχουν επίσης τον κατάλογο της βάσης δεδομένων του συστήματος, ο οποίος περιέχει, μεταξύ άλλων, πληροφορίες σχετικά με εγγεγραμμένους πελάτες, τις εξουσίες τους, κ.λπ. λειτουργίες εφαρμογής. Ο χρήστης, μπαίνοντας στο τμήμα πελάτη του συστήματος, εγγράφεται μέσω αυτού στον διακομιστή συστήματος και ξεκινά την επεξεργασία δεδομένων. Το στοιχείο εφαρμογής του συστήματος (βιβλιοθήκες ερωτημάτων, διαδικασίες επεξεργασίας δεδομένων) φιλοξενείται πλήρως και εκτελείται στην εγκατάσταση του πελάτη. Κατά την υλοποίηση των λειτουργιών του, το στοιχείο της εφαρμογής δημιουργεί τις απαραίτητες οδηγίες SQL που αποστέλλονται στον διακομιστή SQL. Ο διακομιστής SQL, ο οποίος είναι ένα ειδικό στοιχείο λογισμικού που επικεντρώνεται στην ερμηνεία δηλώσεων SQL και στην εκτέλεση υψηλής ταχύτητας λειτουργιών δεδομένων χαμηλού επιπέδου, λαμβάνει και συντονίζει δηλώσεις SQL από διάφορους πελάτες, τις εκτελεί, ελέγχει και επιβάλλει περιορισμούς ακεραιότητας δεδομένων και στέλνει τα αποτελέσματα της επεξεργασίας SQL σε πελάτες, οι οποίες, όπως είναι γνωστό, αντιπροσωπεύουν σύνολα (πίνακες) δεδομένων. Έτσι, η επικοινωνία μεταξύ του πελάτη και του διακομιστή πραγματοποιείται μέσω εντολών SQL και μόνο τα αποτελέσματα επεξεργασίας μεταφέρονται από τον διακομιστή στις εγκαταστάσεις πελάτη, δηλαδή σύνολα δεδομένων που μπορεί να είναι σημαντικά μικρότερα σε μέγεθος από ολόκληρη τη βάση δεδομένων. Ως αποτέλεσμα, το φόρτο του δικτύου μειώνεται απότομα και ο διακομιστής αποκτά μια ενεργή κεντρική λειτουργία. Επιπλέον, ο πυρήνας του DBMS με τη μορφή διακομιστή SQL παρέχει επίσης παραδοσιακές και σημαντικές λειτουργίες για τη διασφάλιση της ακεραιότητας των δεδομένων και των περιορισμών ασφαλείας όταν συνεργάζονται πολλοί χρήστες. Άλλοι, ίσως έμμεσο πλεονέκτημα του μοντέλου RDAείναι η ενοποίηση της διεπαφής για αλληλεπίδραση στοιχείων εφαρμογής πληροφοριακών συστημάτων με κοινά δεδομένα. Αυτή η αλληλεπίδραση τυποποιείται στη γλώσσα SQL από ένα ειδικό πρωτόκολλο ODBC (Open Database Connectivity - ανοιχτή πρόσβασησε βάσεις δεδομένων), οι οποίες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διασφάλιση της διαλειτουργικότητας (πολυπρωτόκολλο), π.χ. ανεξαρτησία από τον τύπο του DBMS σε εγκαταστάσεις πελάτη σε κατανεμημένα συστήματα. Η διαλειτουργικότητα (πολλαπλό πρωτόκολλο) ενός DBMS είναι η ικανότητα ενός DBMS να εξυπηρετεί προγράμματα εφαρμογών που αρχικά στοχεύουν σε διαφορετικούς τύπους DBMS. Με άλλα λόγια, ένα ειδικό στοιχείο του πυρήνα του DBMS στον διακομιστή (το λεγόμενο πρόγραμμα οδήγησης ODBC) είναι ικανό να λαμβάνει, να επεξεργάζεται ερωτήματα και να στέλνει τα αποτελέσματα της επεξεργασίας τους σε εγκαταστάσεις πελάτη που λειτουργούν υπό τον έλεγχο σχεσιακών DBMS άλλων, μη. - γηγενείς τύποι. Αυτή η ευκαιρία αυξάνει σημαντικά την ευελιξία στη δημιουργία κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών που βασίζονται στην ενσωμάτωση τοπικών βάσεων δεδομένων που υπάρχουν ήδη σε οποιονδήποτε οργανισμό υπό τον έλεγχο επιτραπέζιου υπολογιστή ή άλλου τύπου σχεσιακού DBMS. Μειονεκτήματα του μοντέλου RDAΥψηλές απαιτήσεις μπορούν να τεθούν σε υπολογιστικές εγκαταστάσεις πελατών, αφού σε αυτές εκτελούνται προγράμματα εφαρμογών επεξεργασίας δεδομένων, που καθορίζονται από τις ιδιαιτερότητες της θεματικής περιοχής του πληροφοριακού συστήματος. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι η σημαντική κίνηση δικτύου που προκαλείται από το γεγονός ότι σύνολα (πίνακες) δεδομένων αποστέλλονται από τον διακομιστή της βάσης δεδομένων σε πελάτες, τα οποία ορισμένες περιπτώσειςμπορεί να καταλάβει αρκετά σημαντικό όγκο.

Μοντέλο διακομιστή βάσης δεδομένων (μοντέλο DBS). Μια ανάπτυξη του μοντέλου PDA ήταν το μοντέλο διακομιστή βάσης δεδομένων. Ο πυρήνας του είναι ο αποθηκευμένος μηχανισμός διαδικασίας. Διαφορετικός RDA- μοντέλα που ορίζονται για μια συγκεκριμένη θεματική περιοχή ενός πληροφοριακού συστήματος, συμβάντα, κανόνες και διαδικασίες που περιγράφονται μέσω της γλώσσας SQL αποθηκεύονται μαζί με τα δεδομένα στον διακομιστή συστήματος και εκτελούνται σε αυτόν. Με άλλα λόγια, το στοιχείο της εφαρμογής φιλοξενείται πλήρως και εκτελείται στον διακομιστή συστήματος. Μοντέλο διακομιστή βάσης δεδομένων (μοντέλο DBS) Σε εγκαταστάσεις πελάτη, το μοντέλο DBS φιλοξενεί μόνο το στοιχείο διεπαφής (στοιχείο παρουσίασης), το οποίο μειώνει σημαντικά τις απαιτήσεις για την υπολογιστική εγκατάσταση του πελάτη. Ο χρήστης, μέσω της διεπαφής συστήματος στην εγκατάσταση του πελάτη, στέλνει στον διακομιστή της βάσης δεδομένων μόνο κλήσεις προς τις απαραίτητες διαδικασίες, ερωτήματα και άλλες λειτουργίες για την επεξεργασία δεδομένων. Όλες οι δαπανηρές λειτουργίες πρόσβασης και επεξεργασίας δεδομένων εκτελούνται στον διακομιστή και μόνο τα αποτελέσματα επεξεργασίας αποστέλλονται στον πελάτη και όχι σύνολα δεδομένων, όπως στο μοντέλο RDA. Αυτό παρέχει σημαντική μείωση της κίνησης του δικτύουστο μοντέλο DBS σε σύγκριση με το μοντέλο RDA. Σημειώνεται ότι στον διακομιστή συστήματος οι διαδικασίες των εργασιών εφαρμογής εκτελούνται ταυτόχρονα από όλους τους χρήστες του συστήματος. Ως αποτέλεσμα, οι απαιτήσεις για την υπολογιστική εγκατάσταση ενός διακομιστή αυξάνονται κατακόρυφα, τόσο από πλευράς χώρου δίσκου και μνήμης RAM, όσο και από πλευράς απόδοσης. Αυτό είναι το κύριο μειονέκτημα του μοντέλου DBS. Τα πλεονεκτήματα του μοντέλου DBSΕκτός από την εκφόρτωση του δικτύου, υπάρχει επίσης ένας πιο ενεργός ρόλος του διακομιστή δικτύου, η τοποθέτηση, η αποθήκευση και η εκτέλεση του μηχανισμού συμβάντων, οι κανόνες και οι διαδικασίες σε αυτό, η δυνατότητα να "συντονιστεί" πιο επαρκής και αποτελεσματικά το κατανεμημένο σύστημα πληροφοριών σε όλες τις αποχρώσεις της θεματικής περιοχής. Η συνέπεια της κατάστασης και των αλλαγών των δεδομένων διασφαλίζεται επίσης πιο αξιόπιστα και, ως εκ τούτου, αυξάνεται η αξιοπιστία της αποθήκευσης και επεξεργασίας δεδομένων και συντονίζεται αποτελεσματικά η συλλογική εργασία των χρηστών με κοινά δεδομένα.

Μοντέλο διακομιστή εφαρμογών (μοντέλα AS). Για να κατανεμηθούν οι απαιτήσεις πόρων υπολογιστών διακομιστή όσον αφορά την απόδοση και τη μνήμη σε διαφορετικές υπολογιστικές εγκαταστάσεις, χρησιμοποιείται ένα μοντέλο διακομιστή εφαρμογών. Η ουσία του μοντέλου AS είναι να μεταφέρει το στοιχείο εφαρμογής του πληροφοριακού συστήματος σε ένα εξειδικευμένο σε σχέση με αυξημένους πόρουςόσον αφορά την απόδοση, ένας πρόσθετος διακομιστής συστήματος. Όπως και στο μοντέλο DBS, μόνο το τμήμα διεπαφής του συστήματος, δηλαδή το στοιχείο παρουσίασης, βρίσκεται σε εγκαταστάσεις πελάτη. Ωστόσο, οι κλήσεις σε λειτουργίες επεξεργασίας δεδομένων δρομολογούνται στον διακομιστή εφαρμογών, όπου αυτές οι λειτουργίες μοιράζονται μεταξύ όλων των χρηστών του συστήματος. Για να εκτελέσει λειτουργίες χαμηλού επιπέδου για πρόσβαση και αλλαγή δεδομένων, ο διακομιστής εφαρμογών, όπως στο μοντέλο RDA, επικοινωνεί με τον διακομιστή SQL, στέλνοντάς του κλήσεις σε διαδικασίες SQL και, κατά συνέπεια, λαμβάνει σύνολα δεδομένων από αυτόν. Όπως γνωρίζετε, ένα διαδοχικό σύνολο πράξεων σε δεδομένα (εντολές SQL), το οποίο έχει ξεχωριστή σημασιολογική σημασία, ονομάζεται συναλλαγή. Από αυτή την άποψη, ο διακομιστής εφαρμογών διαχειρίζεται τη δημιουργία συναλλαγών που εκτελεί ο διακομιστής SQL. Επομένως, το στοιχείο λογισμικού DBMS που είναι εγκατεστημένο στον διακομιστή εφαρμογών ονομάζεται επίσης παρακολούθηση επεξεργασίας συναλλαγών (Transaction Processing Monitors - TRM), ή απλώς παρακολούθηση συναλλαγών. AS-μοντέλο, εξοικονόμηση δυνάμειςΤο μοντέλο DBS σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε βέλτιστα ένα υπολογιστικό κύκλωμα για ένα πληροφοριακό σύστημα, ωστόσο, όπως και στην περίπτωση του μοντέλου RDA, αυξάνει την κίνηση του δικτύου. Σε πρακτικές περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται μικτά μοντέλα, όταν οι απλούστερες συναρτήσεις εφαρμογών και η διασφάλιση περιορισμών ακεραιότητας δεδομένων υποστηρίζονται από διαδικασίες που είναι αποθηκευμένες στον διακομιστή (μοντέλο DBS) και πιο περίπλοκες συναρτήσεις τομέα (οι λεγόμενοι επιχειρηματικοί κανόνες) υλοποιούνται από προγράμματα εφαρμογών σε εγκαταστάσεις πελάτη (μοντέλο RDA) ή στον διακομιστή εφαρμογών (μοντέλο AS).

2.3. Τεχνολογίες σύνδεσης δεδομένων αντικειμένων.

Η ενοποίηση της αλληλεπίδρασης των στοιχείων εφαρμογών με τον πυρήνα των συστημάτων πληροφοριών με τη μορφή διακομιστών SQL, που αναπτύχθηκαν για συστήματα πελάτη-διακομιστή, κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη παρόμοιων λύσεων για την ενσωμάτωση διαφορετικών τοπικών βάσεων δεδομένων που ελέγχονται από επιτραπέζιους υπολογιστές DBMS σε πολύπλοκα αποκεντρωμένα ετερογενή κατανεμημένα συστήματα. Αυτή η προσέγγιση ονομάζεται δέσμευση δεδομένων αντικειμένων. Από στενή σκοπιά, η τεχνολογία σύνδεσης δεδομένων αντικειμένων επιλύει το πρόβλημα της παροχής πρόσβασης από μια τοπική βάση δεδομένων, που ανοίγει ένας χρήστης, σε δεδομένα μιας άλλης τοπικής βάσης δεδομένων (σε άλλο αρχείο), που πιθανώς βρίσκεται σε άλλη υπολογιστική εγκατάσταση, ανοιχτή και λειτουργική από άλλο χρήστη. Η λύση σε αυτό το πρόβλημα βασίζεται στην υποστήριξη σύγχρονων «επιτραπέζιων» DBMS ( MS Access, MS FoxPro, dBase, κ.λπ.) τεχνολογίες "αντικειμένων πρόσβασης δεδομένων" - DAO.

Πρέπει να σημειωθεί ότι ως αντικείμενο νοείται η ενοποίηση δεδομένων και μεθόδων, η επεξεργασία τους σε ένα ενιαίο σύνολο (αντικείμενο), στο οποίο βασίζεται ο αντικειμενοστραφής προγραμματισμός και τα σύγχρονα αντικειμενοστραφή λειτουργικά περιβάλλοντα. Με άλλα λόγια, τα DBMS που υποστηρίζουν το DAO είναι σε θέση να υλοποιούν και να λειτουργούν σε τοπικές βάσεις δεδομένων αντικείμενα πρόσβασης δεδομένων που βρίσκονται φυσικά σε άλλα αρχεία, πιθανώς σε άλλες υπολογιστικές εγκαταστάσεις και υπό τον έλεγχο άλλων DBMS. Τεχνικά, η τεχνολογία DAO βασίζεται στο ήδη αναφερθέν πρωτόκολλο ODBC, το οποίο υιοθετείται ως πρότυπο για πρόσβαση όχι μόνο σε δεδομένα σε διακομιστές SQL συστημάτων πελάτη-διακομιστή, αλλά και ως πρότυπο πρόσβασης σε οποιαδήποτε δεδομένα διαχειρίζεται το σχεσιακό DBMS. Για την άμεση πρόσβαση σε δεδομένα που βασίζονται στο πρωτόκολλο ODBC, χρησιμοποιούνται ειδικά στοιχεία λογισμικού που ονομάζονται προγράμματα οδήγησης ODBC (αρχικοποιούνται στις εγκαταστάσεις όπου βρίσκονται τα δεδομένα). Πρώτα απ 'όλα, τα σύγχρονα επιτραπέζια DBMS παρέχουν τη δυνατότητα άμεσης πρόσβασης σε αντικείμενα (πίνακες, ερωτήματα, φόρμες) εξωτερικών βάσεων δεδομένων των μορφών «τους». Με άλλα λόγια, ο χρήστης έχει την ευκαιρία να εισαγάγει συνδέσμους ειδικών αντικειμένων στη βάση δεδομένων που ανοίγει στην τρέχουσα περίοδο λειτουργίας και να λειτουργεί με δεδομένα από άλλη (εξωτερική, δηλαδή, που δεν έχει ανοίξει ειδικά σε αυτήν τη συνεδρία) βάση δεδομένων. Τα αντικείμενα από μια εξωτερική βάση δεδομένων που εισάγονται στην τρέχουσα βάση δεδομένων ονομάζονται συνδεδεμένα και συνήθως έχουν ειδικές σημειώσεις για να τα διακρίνουν από τα εσωτερικά αντικείμενα. Θα πρέπει να τονιστεί ότι τα ίδια τα δεδομένα δεν τοποθετούνται φυσικά στα αρχεία της τρέχουσας βάσης δεδομένων, αλλά παραμένουν στα αρχεία των βάσεων δεδομένων της. Όλες οι πληροφορίες σχετικά με σχετικά αντικείμενα που είναι απαραίτητες για πρόσβαση τοποθετούνται στον κατάλογο συστήματος της τρέχουσας βάσης δεδομένων - εσωτερικό όνομακαι εξωτερικό, δηλαδή το αληθινό όνομα του αντικειμένου στην εξωτερική βάση δεδομένων, την πλήρη διαδρομή προς το αρχείο εξωτερικής βάσης δεδομένων, κ.λπ. Τα συσχετισμένα αντικείμενα για τον χρήστη δεν διαφέρουν από τα εσωτερικά αντικείμενα. Ο χρήστης μπορεί επίσης να ανοίξει πίνακες δεδομένων που συνδέονται σε εξωτερικές βάσεις δεδομένων, να αναζητήσει, να αλλάξει, να διαγράψει και να προσθέσει δεδομένα, να δημιουργήσει ερωτήματα σε τέτοιους πίνακες κ.λπ. Τα σχετικά αντικείμενα μπορούν να ενσωματωθούν στο εσωτερικό σχήμα βάσης δεδομένων, δηλαδή να δημιουργήσουν συνδέσεις μεταξύ εσωτερικών και σχετικών πινάκων. Τεχνικά, η λειτουργία σχετικών αντικειμένων από εξωτερικές βάσεις δεδομένων μιας «δικής» μορφής διαφέρει ελάχιστα από τη λειτουργία με δεδομένα από την τρέχουσα βάση δεδομένων. Ο πυρήνας του DBMS, κατά την πρόσβαση στα δεδομένα ενός σχετικού αντικειμένου στον κατάλογο συστήματος της τρέχουσας βάσης δεδομένων, βρίσκει πληροφορίες σχετικά με τη θέση και άλλες παραμέτρους του αντίστοιχου αρχείου (αρχείων) της εξωτερικής βάσης δεδομένων και με διαφάνεια (δηλαδή αόρατο στο χρήστη) ανοίγει αυτό το αρχείο (αρχεία). Στη συνέχεια, με τον συνήθη τρόπο, οργανώνει στη μνήμη RAM την αποθήκευση σελίδων του εξωτερικού αρχείου δεδομένων για άμεση πρόσβαση και χειρισμό δεδομένων. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι, με βάση τις δυνατότητες του τρόπου εργασίας πολλών χρηστών με αρχεία δεδομένων των σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων, ένας άλλος χρήστης μπορεί να εργαστεί ταυτόχρονα με ένα εξωτερικό αρχείο βάσης δεδομένων, εάν βρίσκεται σε άλλη υπολογιστική εγκατάσταση. , που διασφαλίζει τη συλλογική επεξεργασία κοινών διανεμημένων δεδομένων. Αυτή η αρχή της κατασκευής κατανεμημένων συστημάτων με μεγάλους όγκους δεδομένων σε σχετικούς πίνακες θα οδηγήσει σε σημαντική αύξηση της κυκλοφορίας του δικτύου, καθώς ούτε καν σύνολα δεδομένων, αλλά σελίδες αρχείων βάσης δεδομένων μεταφέρονται συνεχώς μέσω του δικτύου, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε υπερφόρτωση δικτύου αιχμής . Επομένως, τα παρουσιαζόμενα σχήματα τοπικών βάσεων δεδομένων με αμοιβαία σχετιζόμενα αντικείμενα απαιτούν περαιτέρω προσεκτική επεξεργασία. Ένα εξίσου σημαντικό πρόβλημα είναι η έλλειψη αξιόπιστων μηχανισμών ασφάλειας δεδομένων και περιορισμών ακεραιότητας. Η συνεργασία πολλών χρηστών με τα ίδια δεδομένα διασφαλίζεται μόνο από τη λειτουργικότητα του λειτουργικού συστήματος για ταυτόχρονη πρόσβαση σε ένα αρχείο από πολλές εφαρμογές. Ομοίως, παρέχεται πρόσβαση σε δεδομένα που βρίσκονται σε βάσεις δεδομένων των πιο κοινών μορφών άλλων DBMS, όπως, για παράδειγμα, οι βάσεις δεδομένων FoxPro DBMS, dBASE. Σε αυτήν την περίπτωση, η πρόσβαση μπορεί να παρέχεται τόσο απευθείας από τον πυρήνα του DBMS όσο και από ειδικό επιπλέον προγράμματα οδήγησης ISAM (Indexed Sequential Access Method), τα οποία συνήθως περιλαμβάνονται στο πακέτο DBMS. Η δέσμευση αντικειμένων περιορίζεται μόνο σε πίνακες δεδομένων απευθείας, εξαιρουμένων άλλων αντικειμένων βάσης δεδομένων (ερωτήματα, φόρμες, αναφορές), η υλοποίηση και η υποστήριξη των οποίων εξαρτώνται από τις ιδιαιτερότητες ενός συγκεκριμένου DBMS. Ένα συγκεκριμένο πρόβλημα με τις τεχνολογίες σύνδεσης αντικειμένων είναι η εμφάνιση «κενών» στα συστήματα προστασίας δεδομένων και ελέγχου πρόσβασης. Κλήσεις προς προγράμματα οδήγησης ODBC για εφαρμογή διαδικασιών πρόσβασης δεδομένων εκτός από τη διαδρομή, το όνομα αρχείου και τα απαιτούμενα αντικείμενα (πίνακες), εάν οι αντίστοιχες βάσεις δεδομένων προστατεύονται, περιέχουν κωδικούς πρόσβασης σε καθαρό κείμενο, με αποτέλεσμα το σύστημα ελέγχου πρόσβασης και προστασίας δεδομένων μπορούν να αναλυθούν και να αποκαλυφθούν.

2.4. Τεχνολογίες αναπαραγωγής δεδομένων

Σε πολλές περιπτώσεις, το σημείο συμφόρησης των κατανεμημένων συστημάτων που βασίζονται σε τεχνολογίες Client-Server ή Object Data Binding είναι ανεπαρκής απόδοση λόγω της ανάγκης μεταφοράς μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων μέσω του δικτύου. Μια σαφής εναλλακτική για την κατασκευή κατανεμημένων συστημάτων υψηλής ταχύτητας παρέχεται από τεχνολογίες αναπαραγωγής δεδομένων . Ένα αντίγραφο είναι ένα ειδικό αντίγραφο μιας βάσης δεδομένων που τοποθετείται σε άλλον υπολογιστή του δικτύου με σκοπό την αυτόνομη λειτουργία των χρηστών με τα ίδια (συνεπή) δημόσια δεδομένα. Η κύρια ιδέα της αναπαραγωγής είναι ότι οι χρήστες εργάζονται αυτόνομα με τα ίδια (κοινά) δεδομένα, που αναπαράγονται σε τοπικές βάσεις δεδομένων, παρέχοντας μέγιστη απόδοση για τις υπολογιστικές τους εγκαταστάσεις, λαμβάνοντας υπόψη την απουσία ανάγκης μεταφοράς και ανταλλαγής δεδομένων μέσω του δικτύου. Η αναπαραγωγή (ή αναπαραγωγή) είναι η δημιουργία διπλότυπων αντιγράφων (αντίγραφων) αντικειμένων δεδομένων σε διαφορετικούς κόμβους προκειμένου να αυξηθεί η διαθεσιμότητα και/ή να μειωθεί ο χρόνος πρόσβασης σε κρίσιμα δεδομένα. Το λογισμικό DBMS για την υλοποίηση αυτής της προσέγγισης συμπληρώνεται αναλόγως με λειτουργίες για αναπαραγωγή (αντιγραφή) βάσεων δεδομένων, συμπεριλαμβανομένης της αναπαραγωγής τόσο των ίδιων των δεδομένων όσο και της δομής τους, και του καταλόγου συστήματος με πληροφορίες σχετικά με την τοποθέτηση αντιγράφων, με άλλα λόγια, με πληροφορίες για τη διαμόρφωση του κατανεμημένου συστήματος που κατασκευάστηκε με αυτόν τον τρόπο. Στην περίπτωση αυτή, ωστόσο, προκύπτουν δύο προβλήματα όσον αφορά τη διασφάλιση μιας από τις θεμελιώδεις αρχές της κατασκευής και λειτουργίας των κατανεμημένων συστημάτων (δηλαδή, της συνέχειας της συνεπούς κατάστασης των δεδομένων): η διασφάλιση μιας συνεπούς κατάστασης σε όλα τα αντίγραφα της ποσότητας και των τιμών κοινών δεδομένων· εξασφαλίζοντας συνεπή κατάσταση σε όλα τα αντίγραφα της δομής δεδομένων. Η διασφάλιση μιας συνεπούς κατάστασης κοινών δεδομένων, με τη σειρά της, βασίζεται στην εφαρμογή μιας από τις δύο αρχές: την αρχή της συνεχούς διάδοσης των ενημερώσεων (οποιαδήποτε ενημέρωση δεδομένων σε οποιοδήποτε αντίγραφο πρέπει να διαδίδεται αμέσως). την αρχή των αναβαλλόμενων ενημερώσεων (οι ενημερώσεις των αντιγράφων μπορούν να καθυστερήσουν μέχρι μια ειδική εντολή ή κατάσταση). Η αρχή της συνεχούς διάδοσης των ενημερώσεων είναι θεμελιώδης κατά την κατασκευή των λεγόμενων συστημάτων σε πραγματικό χρόνο, όπως, για παράδειγμα, συστήματα ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας, συστήματα κράτησης εισιτηρίων μεταφοράς επιβατών κ.λπ., όπου υπάρχει συνεχής και ακριβής αντιστοιχία αντιγράφων ή άλλων αναπαραγόμενων δεδομένων απαιτείται σε όλους τους κόμβους και τα στοιχεία τέτοιων κατανεμημένων συστημάτων. Η εφαρμογή της αρχής της συνεχούς διάδοσης των ενημερώσεων είναι ότι οποιαδήποτε συναλλαγή θεωρείται επιτυχώς ολοκληρωμένη εάν έχει ολοκληρωθεί επιτυχώς σε όλα τα αντίγραφα του συστήματος. Στην πράξη, η εφαρμογή αυτής της αρχής συναντά σημαντικές δυσκολίες. Σε έναν αριθμό θεματικών τομέων κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, η λειτουργία σε πραγματικό χρόνο δεν απαιτείται από την άποψη της συνέχειας συντονισμού δεδομένων. Τέτοια συστήματα αυτοματοποιούν εκείνες τις οργανωτικές και τεχνολογικές δομές στις οποίες οι διαδικασίες πληροφοριών δεν είναι τόσο δυναμικές. Σε αυτήν την περίπτωση, η ενημέρωση των αντιγράφων ενός κατανεμημένου συστήματος πληροφοριών, εάν είναι χτισμένο σε τεχνολογία αναπαραγωγής, απαιτείται, ας πούμε, μόνο μία φορά για κάθε εργάσιμη ώρα ή για κάθε εργάσιμη ημέρα. Αυτού του είδους τα συστήματα πληροφοριών είναι χτισμένα με βάση την αρχή των καθυστερημένων ενημερώσεων. Οι αλλαγές δεδομένων που συσσωρεύονται σε οποιοδήποτε αντίγραφο αποστέλλονται με ειδική εντολή χρήστη για ενημέρωση όλων των άλλων αντιγράφων των συστημάτων. Αυτή η λειτουργία ονομάζεται συγχρονισμός αντιγράφων. Η λύση στο δεύτερο πρόβλημα της συνέπειας δεδομένων, δηλαδή της συνέπειας της δομής δεδομένων, πραγματοποιείται μέσω μερικής απόκλισης, όπως στα συστήματα Client-Server, από την αρχή της απουσίας κεντρικής εγκατάστασης και βασίζεται στο κύριο αντίγραφο τεχνική, δηλαδή ένα από τα αντίγραφα της βάσης δεδομένων δηλώνεται ως κύριο . Ωστόσο, μπορείτε να αλλάξετε τη δομή της βάσης δεδομένων μόνο στο κύριο αντίγραφο. Αυτές οι αλλαγές στη δομή δεδομένων αναπαράγονται με βάση την αρχή των καθυστερημένων ενημερώσεων, δηλ. μέσω ειδικού συγχρονισμού αντιγράφων. Μέρος της απόκλισης από την αρχή της απουσίας κεντρικής εγκατάστασης έγκειται στο γεγονός ότι, σε αντίθεση με τα αμιγώς κεντρικά συστήματα, η αστοχία του κύριου αντιγράφου δεν συνεπάγεται αμέσως τον θάνατο ολόκληρου του κατανεμημένου συστήματος, καθώς τα υπόλοιπα αντίγραφα συνεχίζουν να λειτουργούν αυτόνομα. Επιπλέον, στην πράξη, τα DBMS που υποστηρίζουν την τεχνολογία αναπαραγωγής επιτρέπουν σε έναν χρήστη με ορισμένες εξουσίες (τον διαχειριστή συστήματος) να μετατρέψει οποιοδήποτε αντίγραφο σε κύριο και έτσι να αποκαταστήσει πλήρως τη λειτουργικότητα ολόκληρου του συστήματος. Τεχνολογίες αναπαραγωγής δεδομένων σε αυτές τις περιπτώσεις, όταν δεν είναι απαραίτητο να παρέχονται μεγάλες ροές και ένταση δεδομένων που ενημερώνονται στο δίκτυο πληροφοριών, αποτελούν μια οικονομική λύση στο πρόβλημα της δημιουργίας κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων με στοιχεία κεντροποίησης σε σύγκριση με τη χρήση ακριβών συστημάτων πελάτη-διακομιστή.

Στην πράξη, για κοινή συλλογική επεξεργασία δεδομένων χρησιμοποιούν μικτές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων στοιχείων σύνδεσης δεδομένων αντικειμένων, αναπαραγωγής και λύσεων πελάτη-διακομιστή. Επιπλέον, εκτός από το πρόβλημα λογικό σχέδιο, δηλαδή ο σχεδιασμός ενός λογικού σχήματος για την οργάνωση δεδομένων (πίνακες, πεδία, κλειδιά, σχέσεις, περιορισμοί ακεραιότητας), προσθέτει τουλάχιστον σύνθετο πρόβλημαμεταφορά και τεχνολογικός σχεδιασμός των ροών πληροφοριών, έλεγχος πρόσβασης κ.λπ. Δυστυχώς, δεν έχουν ακόμη εξεταστεί θεωρητικές, μεθοδολογικές και οργανικές προσεγγίσεις για την αυτοματοποίηση του σχεδιασμού κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες τόσο λογικής όσο και της πληροφοριακής και τεχνολογικής υποδομής της θεματικής περιοχής αναπτηγμένος. Ωστόσο, η ανάπτυξη και η ολοένα και πιο διαδεδομένη διανομή κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, που καθορίζεται από την ίδια την κατανεμημένη φύση των ροών και των τεχνολογιών πληροφοριών, είναι η κύρια προοπτική για την ανάπτυξη αυτοματοποιημένων συστημάτων πληροφοριών.

3. ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΚΑΤΑΝΟΜΕΝΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

Όταν επιλέγετε ένα κατανεμημένο σύστημα πληροφοριών, πρώτα απ 'όλα θα πρέπει να προσέχετε ποια λειτουργικά συστήματα και ποια πρωτόκολλα δικτύου υποστηρίζει. Ωστόσο, δεν είναι λιγότερο σημαντικό το τι μεθόδους διανομής δεδομένωνυλοποιείται σε αυτό.

1) Κατακερματισμός και επικάλυψη

Ένας από τους τρόπους διανομής πινάκων είναι ο κατακερματισμός. Ο πίνακας μπορεί να χωριστεί σε μέρη που θα τοποθετηθούν σε διαφορετικούς κόμβους. Ένας άλλος τρόπος διανομής δεδομένων είναι η αντιγραφή (αντιγραφή). Μπορείτε να δημιουργήσετε αντίγραφα ολόκληρης της βάσης δεδομένων ή τμημάτων της και να τοποθετήσετε αυτά τα αντίγραφα σε κόμβους. Και οι δύο μέθοδοι σάς επιτρέπουν να αποθηκεύετε δεδομένα ακριβώς στον κόμβο όπου χρησιμοποιούνται πιο συχνά. Αυτό ελαχιστοποιεί το κόστος μετάδοσης δεδομένων μέσω του δικτύου και μειώνει τη χρήση επεξεργαστών και άλλων πόρων άλλων κόμβων. Με αυτήν την αρχιτεκτονική βάσης δεδομένων εφαρμογής, η μεταφορά δεδομένων μέσω του δικτύου πραγματοποιείται αρκετά σπάνια.

2) Λεξικά και κατάλογοι δεδομένων

Μόλις τα δεδομένα διανεμηθούν σε διαφορετικούς κόμβους δικτύου, είναι σημαντικό να βρείτε και να χρησιμοποιήσετε αυτά τα δεδομένα. Για την εύρεση δεδομένων και τη μετατροπή τους στην επιθυμητή μορφή, χρησιμοποιούνται καθολικά λεξικά και κατάλογοι δεδομένων. Το λεξικό αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με τα δεδομένα, τη χρήση τους, τα δικαιώματα πρόσβασης σε δεδομένα και τις εφαρμογές. Οι κατάλογοι δεδομένων χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν πού αποθηκεύονται τα δεδομένα και πώς να τα ανακτήσετε. Τα λεξικά και οι κατάλογοι μπορεί να είναι καθολικά ή τοπικά

3) Διφασική στερέωση αλλαγών

Οι μέθοδοι διανομής δεδομένων είναι φυσικά πολύ σημαντικές, αλλά η καρδιά των σύγχρονων κατανεμημένων DBMS είναι το πρωτόκολλο δέσμευσης αλλαγής δύο φάσεων. Αυτό το πρωτόκολλο διαχειρίζεται την εκτέλεση συναλλαγών που αλλάζουν τα δεδομένα πολλών κόμβων. Η κύρια ιδέα της δέσμευσης δύο φάσεων είναι η εξής: είναι απαράδεκτο μια συναλλαγή που αλλάζει δεδομένα σε πολλούς κόμβους να εκτελείται σε ορισμένους κόμβους και να μην εκτελείται σε άλλους κόμβους. Μια συναλλαγή πρέπει είτε να πετύχει σε όλους τους κόμβους είτε να αποτύχει σε οποιονδήποτε κόμβο.

4) Διασφάλιση ακεραιότητας

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό ενός κατανεμημένου IS είναι ο τρόπος με τον οποίο διατηρεί την ακεραιότητα αναφοράς μεταξύ των δεδομένων στον κύριο πίνακα και των δεδομένων στους σχετικούς πίνακες. Ας δούμε ένα παράδειγμα αναφορικής ακεραιότητας. Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν τρεις πίνακες σε μια κατανεμημένη βάση δεδομένων:

Πίνακας που περιέχει πληροφορίες για τα παιδιά των εργαζομένων.

Πίνακας που περιέχει πληροφορίες σχετικά με τους μισθούς των εργαζομένων για το έτος.

Πίνακας που περιέχει πληροφορίες για τα θέματα που ολοκλήρωσε ο εργαζόμενος.

Όλοι αυτοί οι πίνακες περιέχουν μια στήλη "Όνομα υπαλλήλου". Οι κανόνες για τη διασφάλιση της ακεραιότητας αναφοράς απαιτούν όταν οι τιμές της στήλης "Ονοματεπώνυμο υπαλλήλου" αλλάζουν σε έναν πίνακα, οι τιμές αυτής της στήλης σε άλλους πίνακες να προσαρμόζονται αυτόματα. Για να εξασφαλιστεί η ακεραιότητα αναφοράς, χρησιμοποιούνται 2 διαφορετικές μέθοδοι - ενεργοποιητές και περιορισμοί δηλωτικής ακεραιότητας του προτύπου ANSI.

3.1. ΚΑΤΑΝΟΜΕΙΣ ΒΑΣΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Βασικές αρχές

Οι κατανεμημένες βάσεις δεδομένων (RDB) είναι ένα σύνολο λογικά διασυνδεδεμένων βάσεων δεδομένων που διανέμονται μέσω ενός δικτύου υπολογιστών.

Το RDB αποτελείται από ένα σύνολο κόμβων που συνδέονται δίκτυο επικοινωνίας, στην οποία:

α) κάθε κόμβος είναι από μόνος του ένα πλήρες DBMS.

β) οι κόμβοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε ένας χρήστης οποιουδήποτε από αυτούς να έχει πρόσβαση σε οποιαδήποτε δεδομένα στο δίκτυο σαν να ήταν στον δικό του κόμβο.

Κάθε κόμβος είναι ο ίδιος ένα σύστημα βάσης δεδομένων. Οποιοσδήποτε χρήστης μπορεί να εκτελέσει λειτουργίες σε δεδομένα στον τοπικό του κόμβο με τον ίδιο τρόπο σαν αυτός ο κόμβος να μην ήταν καθόλου μέρος του κατανεμημένου συστήματος. Ένα κατανεμημένο σύστημα βάσης δεδομένων μπορεί να θεωρηθεί ως μια συνεργασία μεταξύ ξεχωριστών τοπικών DBMS σε ξεχωριστούς τοπικούς κόμβους.

Η θεμελιώδης αρχή της δημιουργίας κατανεμημένων βάσεων δεδομένων («κανόνας 0»):Για τον χρήστη, ένα κατανεμημένο σύστημα θα πρέπει να μοιάζει με ένα μη κατανεμημένο σύστημα.

Μια θεμελιώδης αρχή συνεπάγεται ορισμένους πρόσθετους κανόνες ή σκοπούς. Υπάρχουν μόνο δώδεκα τέτοιοι στόχοι:

1. Τοπική ανεξαρτησία.Οι κόμβοι σε ένα κατανεμημένο σύστημα πρέπει να είναι ανεξάρτητοι ή αυτόνομοι. Τοπική ανεξαρτησία σημαίνει ότι όλες οι λειτουργίες σε έναν κόμβο ελέγχονται από αυτόν τον κόμβο.

2. Έλλειψη στήριξης της κεντρικής μονάδας.Η τοπική ανεξαρτησία συνεπάγεται ότι όλοι οι κόμβοι σε ένα κατανεμημένο σύστημα θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ως ίσοι. Επομένως, δεν θα πρέπει να υπάρχουν κλήσεις προς τον "κεντρικό" ή τον "κύριο" κόμβο προκειμένου να αποκτήσετε κάποια κεντρική υπηρεσία.

3. Συνεχής λειτουργία.Τα κατανεμημένα συστήματα θα πρέπει να παρέχουν υψηλότερο βαθμό αξιοπιστίας και διαθεσιμότητας.

4. Ανεξάρτητη τοποθεσία.Οι χρήστες δεν πρέπει να γνωρίζουν πού ακριβώς είναι αποθηκευμένα τα δεδομένα και θα πρέπει να ενεργούν σαν όλα τα δεδομένα να ήταν αποθηκευμένα στον δικό τους τοπικό κόμβο.

5. Κατακερματισμός ανεξάρτητος.Ένα σύστημα υποστηρίζει την ανεξαρτησία κατακερματισμού εάν μια δεδομένη μεταβλητή σχέσης μπορεί να χωριστεί σε μέρη ή τμήματα κατά την οργάνωση της φυσικής της αποθήκευσης. Σε αυτήν την περίπτωση, τα δεδομένα μπορούν να αποθηκευτούν στο μέρος όπου χρησιμοποιούνται συχνότερα, γεγονός που επιτρέπει τον εντοπισμό των περισσότερων λειτουργιών και τη μειωμένη κίνηση δικτύου.

6.Ανεξάρτητη αναπαραγωγή.Ένα σύστημα υποστηρίζει την αναπαραγωγή δεδομένων εάν μια δεδομένη μεταβλητή αποθηκευμένης σχέσης - ή γενικά ένα δεδομένο τμήμα μιας δεδομένης μεταβλητής αποθηκευμένης σχέσης - μπορεί να αναπαρασταθεί από πολλά ξεχωριστά αντίγραφα ή αντίγραφα που είναι αποθηκευμένα σε πολλούς ξεχωριστούς κόμβους.

7.Επεξεργασία κατανεμημένων αιτημάτων.

Το θέμα είναι ότι ένα αίτημα μπορεί να χρειαστεί να επικοινωνήσει με πολλούς κόμβους. Σε ένα τέτοιο σύστημα, μπορεί να υπάρχουν πολλοί πιθανοί τρόποι προώθησης δεδομένων για την ικανοποίηση του εν λόγω αιτήματος.

8.Διαχείριση κατανεμημένων συναλλαγών.

Υπάρχουν 2 κύριες πτυχές της διαχείρισης συναλλαγών: η διαχείριση ανάκτησης και η διαχείριση ταυτόχρονης χρήσης. Όσον αφορά τη διαχείριση ανάκτησης, για να διασφαλιστεί η ατομικότητα μιας συναλλαγής σε ένα κατανεμημένο περιβάλλον, το σύστημα πρέπει να διασφαλίσει ότι ολόκληρο το σύνολο των πρακτόρων σχετίζεται με μια δεδομένη συναλλαγή (ένας πράκτορας είναι μια διαδικασία που εκτελείται για μια δεδομένη συναλλαγή σε έναν ξεχωριστό κόμβο) είτε έχει δεσμεύσει τα αποτελέσματά του είτε πραγματοποίησε επαναφορά. Όσον αφορά τον έλεγχο συγχρονισμού, στα περισσότερα κατανεμημένα συστήματα βασίζεται σε μηχανισμό αποκλεισμού, όπως και στα μη κατανεμημένα συστήματα.

9.Ανεξαρτησία υλικού.

Είναι επιθυμητό να μπορούμε να εκτελούμε το ίδιο DBMS σε διαφορετικές πλατφόρμες υλικού και, επιπλέον, να διασφαλίζουμε ότι διαφορετικά μηχανήματα συμμετέχουν στη λειτουργία ενός κατανεμημένου συστήματος ως ισότιμοι συνεργάτες.

10.Ανεξαρτησία από το λειτουργικό σύστημα.

Δυνατότητα λειτουργίας του DBMS σε διάφορα λειτουργικά συστήματα.

11.Ανεξαρτησία δικτύου.

Η δυνατότητα υποστήριξης πολλών θεμελιωδώς διαφορετικών κόμβων, που διαφέρουν ως προς το υλικό και τα λειτουργικά συστήματα, καθώς και έναν αριθμό διαφορετικών τύπων δικτύων επικοινωνίας.

12.Ανεξαρτησία από τον τύπο του DBMS.

Είναι απαραίτητο οι παρουσίες DBMS σε διαφορετικούς κόμβους να υποστηρίζουν όλες την ίδια διεπαφή και δεν είναι καθόλου απαραίτητο να είναι αντίγραφα της ίδιας έκδοσης του DBMS.

Το κύριο καθήκον των κατανεμημένων συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων είναι να παρέχουν ένα μέσο ενοποίησης τοπικών βάσεων δεδομένων που βρίσκονται σε ορισμένους κόμβους ενός δικτύου υπολογιστών, έτσι ώστε ένας χρήστης που εργάζεται σε οποιονδήποτε κόμβο του δικτύου να έχει πρόσβαση σε όλες αυτές τις βάσεις δεδομένων ως ενιαία βάση δεδομένων.

3.2. Τύποι κατανεμημένων βάσεων δεδομένων

Είναι δυνατές ομοιογενείς και ετερογενείς κατανεμημένες βάσεις δεδομένων. Σε μια ομοιογενή περίπτωση, κάθε τοπική βάση δεδομένων διαχειρίζεται από το ίδιο DBMS. Σε ένα ετερογενές σύστημα, οι τοπικές βάσεις δεδομένων μπορεί ακόμη και να ανήκουν σε διαφορετικά μοντέλα δεδομένων.

Εκτός από τους παραπάνω τύπους κατανεμημένων βάσεων δεδομένων, διακρίνονται τα ακόλουθα:

1) Κατανεμημένες βάσεις δεδομένων

2) Πολυβάσεις δεδομένων με καθολικό σχήμα. Ένα σύστημα πολλαπλών βάσεων είναι ένα κατανεμημένο σύστημα που χρησιμεύει ως εξωτερική διεπαφή για πρόσβαση σε πολλαπλά τοπικά DBMS ή είναι δομημένο ως παγκόσμιο επίπεδο σε τοπικά DBMS.

3) Ομοσπονδιακές βάσεις δεδομένων. Σε αντίθεση με τις πολυβάσεις, δεν διαθέτουν καθολικό σχήμα στο οποίο έχουν πρόσβαση όλες οι εφαρμογές. Αντ' αυτού υποστηρίζεται τοπικό κύκλωμαεισαγωγή-εξαγωγή δεδομένων. Κάθε κόμβος διατηρεί ένα μερικό καθολικό σχήμα που περιγράφει πληροφορίες από αυτές τις απομακρυσμένες πηγές των οποίων τα δεδομένα είναι απαραίτητα για τη λειτουργία.

4) Πολυβάσεις με κοινή γλώσσα πρόσβασης - κατανεμημένα περιβάλλοντα διαχείρισης με τεχνολογία πελάτη-διακομιστή

5) Διαλειτουργικά συστήματα είναι συστήματα στα οποία οι ίδιες οι εφαρμογές, που εκτελούνται στο περιβάλλον ενός συγκεκριμένου ΣΔΒΔ, είναι υπεύθυνες για τις διεπαφές μεταξύ διαφορετικών περιβαλλόντων εφαρμογών, ανεξάρτητα από το αν είναι ομοιογενείς ή ετερογενείς. Τα συστήματα επικεντρώνονται κυρίως στην ανταλλαγή δεδομένων. Μια περαιτέρω ανάπτυξη αυτών των συστημάτων είναι οι αντικειμενοστρεφείς βάσεις δεδομένων.

3.3. Σκοπός και αρχή λειτουργίας μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων

Όταν μια επιχείρηση έχει απομακρυσμένα υποκαταστήματα, υπάρχει ανάγκη συγχρονισμού δεδομένων μεταξύ αυτών και του κεντρικού γραφείου. Φυσικά, τυχόν αλλαγές σχετικά με τα υποκαταστήματα θα πρέπει να αντικατοπτρίζονται στην κύρια βάση δεδομένων της επιχείρησης. Αυτός ο συγχρονισμός μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας κατανεμημένους μηχανισμούς βάσης δεδομένων.

Στο κεντρικό γραφείο δημιουργούνται οι αρχικές εικόνες της βάσης δεδομένων (κάθε υποκατάστημα έχει τη δική του εικόνα) και μεταφέρονται στα υποκαταστήματα, όπου και κατεβαίνουν. Ταυτόχρονα, καθορίζονται ρυθμίσεις ανταλλαγής, σύμφωνα με τις οποίες θα πραγματοποιηθεί συγχρονισμός μεταξύ καθεμιάς από τις περιφερειακές (slave) βάσεις δεδομένων και της κύριας βάσης δεδομένων.

Η δομή της επιχείρησης μπορεί να είναι τέτοια ώστε τα υποκαταστήματα που υπάγονται στο κεντρικό γραφείο να έχουν τις δικές τους απομακρυσμένες μονάδες. Στη συνέχεια υποβάλλονται σε μια διαδικασία παρόμοια με αυτή που πραγματοποιήθηκε κατά τη δημιουργία υποκαταστημάτων που εξαρτώνται απευθείας από την κύρια βάση.

Έτσι, μπορούμε να συνοψίσουμε ότι οι συνδέσεις που μοιάζουν με δέντρο σχηματίζονται σε μια κατανεμημένη βάση δεδομένων. Για παράδειγμα, σε μια επιχείρηση, δύο υποκαταστήματα υπάγονται στο κεντρικό γραφείο και το πρώτο υποκατάστημα έχει δύο απομακρυσμένα τμήματα και το δεύτερο έχει τρία τμήματα. Αποδεικνύεται ότι η κύρια βάση είναι υποδεέστερη σε δύο περιφερειακές βάσεις. Η πρώτη περιφερειακή βάση, με τη σειρά της, είναι δευτερεύουσα σε δύο ακόμη βάσεις και η δεύτερη περιφερειακή βάση είναι δευτερεύουσα σε τρεις. Οι συνδέσεις σε μια τέτοια κατανεμημένη βάση δεδομένων φαίνονται στο Σχ. 1.

Εικ.1.

Πώς λειτουργεί η βάση δεδομένων

Ο κόμβος 1 είναι ο ριζικός κόμβος για ολόκληρη η κατανεμημένη βάση δεδομένων και ο κύριος κόμβος για τον δεύτερο και τον τρίτο κόμβο που υπάγονται σε αυτόν. Ο δεύτερος κόμβος είναι ο κύριος κόμβος για τον τέταρτο και τον πέμπτο κόμβο που υπάγονται σε αυτόν. Ο τρίτος κόμβος θα είναι ο κύριος για τον έκτο, τον έβδομο και τον όγδοο κόμβο που υπάγονται σε αυτόν.

Οποιοσδήποτε κατανεμημένος κόμβος βάσης δεδομένων (DDB) «βλέπει» μόνο τους κόμβους που συνδέονται άμεσα με αυτόν. Ανταλλάσσει δεδομένα με τέτοιους κόμβους.

Η πραγματοποίηση αλλαγών στα δεδομένα βάσης πληροφοριών είναι δυνατή σε οποιονδήποτε κόμβο του URDB και οι αλλαγές δεδομένων μεταδίδονται μεταξύ οποιωνδήποτε συνδεδεμένων κόμβων. Στο διάγραμμα, οι κατευθύνσεις κατά τις οποίες μεταδίδονται οι αλλαγές δεδομένων υποδεικνύονται με πράσινα βέλη (χρησιμοποιώντας τα, από οποιονδήποτε κόμβο του URDB σε συγκεκριμένο αριθμό βημάτων μπορείτε να φτάσετε σε οποιονδήποτε άλλο κόμβο, προκύπτει ότι όταν γίνονται αλλαγές στον δεδομένα οποιουδήποτε κόμβου, αυτές οι αλλαγές θα μεταφερθούν σταδιακά σε όλους τους άλλους) .

Η πραγματοποίηση αλλαγών στη διαμόρφωση της βάσης πληροφοριών είναι δυνατή μόνο σε έναν (ριζικό) κόμβο του URDB και οι αλλαγές διαμόρφωσης μεταδίδονται από τον κύριο κόμβο στους υποτελείς κόμβους. Στο διάγραμμα, οι κατευθύνσεις κατά τις οποίες μεταδίδονται οι αλλαγές διαμόρφωσης υποδεικνύονται με κόκκινα βέλη.

Τώρα ας δούμε πώς ανταλλάσσονται δεδομένα μεταξύ των κόμβων URDB. Όταν γίνονται αλλαγές στα δεδομένα της βάσης πληροφοριών, το πρόγραμμα θυμάται τι άλλαξε και πώς. Για οποιονδήποτε κόμβο, μία φορά σε ορισμένο χρονικό διάστημα, ξεκινά η επεξεργασία (χειροκίνητα ή αυτόματα), η οποία δημιουργεί ειδικά μηνύματα, στα οποία Μορφή XMLεμφανίζει πληροφορίες σχετικά με το εάν έχουν γίνει αλλαγές (αν υπάρχουν, τότε τι) και τις στέλνει σε συγκεκριμένους καταλόγους στο τοπικό δίκτυο ή μέσω FTP ή σε συγκεκριμένες διευθύνσεις email. Η επεξεργασία ελέγχει επίσης εάν παρόμοια μηνύματα από άλλους κόμβους που συνδέονται απευθείας με αυτόν τον κόμβο και απευθύνονται σε αυτόν έχουν εμφανιστεί σε αυτόν τον κατάλογο ή το πλαίσιο ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Εάν εμφανιστούν, θα πραγματοποιήσει λήψη μηνυμάτων και επομένως αλλαγές στα δεδομένα. Η υποδομή μηνυμάτων υποστηρίζει την αρίθμηση μηνυμάτων και σας επιτρέπει να λαμβάνετε επιβεβαίωση από τον κόμβο παραλήπτη ότι τα μηνύματα έχουν ληφθεί. Αυτή η επιβεβαίωση περιέχεται σε κάθε μήνυμα που προέρχεται από τον κόμβο λήψης με τη μορφή του αριθμού του τελευταίου ληφθέντος μηνύματος.

Εάν ο κόμβος λήψης δεν έχει λάβει ακόμη ένα μήνυμα από τον κατάλογο ανταλλαγής, ο κόμβος προέλευσης δεν θα ανεβάσει, πόσο μάλλον θα δημιουργήσει, ένα αρχείο μηνύματος στον κατάλογο ανταλλαγής για αυτόν τον κόμβο. Εννοείται ότι μετά από μια επιτυχημένη λήψη, το αρχείο διαγράφεται από τον κατάλογο ανταλλαγής. Αυτό σας επιτρέπει να μην κάνετε περιττές λειτουργίες κατά τη διάρκεια της ανταλλαγής και να μην φορτώσετε ξανά το κανάλι.

Όταν αλλάζει η διαμόρφωση της βάσης δεδομένων, οι πληροφορίες σχετικά με τις αλλαγές διανέμονται σε μηνύματα ανταλλαγής μαζί με τις αλλαγές δεδομένων.

Η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ βάσεων δεδομένων πραγματοποιείται ως εξής:

1) Στη βάση δεδομένων προέλευσης, το σύστημα καθορίζει μια λίστα αλλαγμένων αντικειμένων για το χρόνο που έχει περάσει από την προηγούμενη περίοδο λειτουργίας μεταφόρτωσης δεδομένων.

2) Χρησιμοποιώντας αυτήν τη λίστα, το σύστημα δημιουργεί ένα πακέτο XML, το οποίο μεταδίδεται στη βάση δεδομένων λήψης.

Προκειμένου να δημιουργηθεί ένα πακέτο, το σύστημα έχει πρόσβαση στα τροποποιημένα αντικείμενα βάσης δεδομένων. Όταν έρχεται σε επαφή, το σύστημα αποκλείει αυτά τα αντικείμενα.

3) Το πακέτο XML μεταδίδεται στη βάση δεδομένων λήψης.

Στη βάση δεδομένων λήψης, το πακέτο XML επεκτείνεται και οι αλλαγές που περιέχονται σε αυτό γίνονται στη βάση δεδομένων.

Όλες οι αλλαγές εγγράφονται σε μία μόνο συναλλαγή και όλα τα αλλαγμένα αντικείμενα είναι κλειδωμένα.

4. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΑΤΑΝΟΜΗΜΕΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Σήμερα, σχεδόν όλοι οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων προσφέρουν λύσεις στον τομέα της διαχείρισης κατανεμημένων πόρων. Ωστόσο, όλες αυτές οι λύσεις υποστηρίζουν περιωρισμένοςσυναρτήσεις για την κατασκευή ετερογενών κατανεμημένων συστημάτων.

Μεταξύ των πολυάριθμων πρωτοτύπων και ερευνητικών συστημάτων, πρέπει να αναφερθεί το SDD-1 , που δημιουργήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του '70 - αρχές της δεκαετίας του '80 στο ερευνητικό τμήμα της Computer Corporation of America. σύστημα R*, το οποίο είναι μια κατανεμημένη έκδοση του συστήματος System R και δημιουργήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του '80 από την IBM. καθώς και το σύστημα Διανεμήθηκε INGRES, το οποίο είναι μια κατανεμημένη έκδοση του συστήματος INGRES και δημιουργήθηκε επίσης στις αρχές της δεκαετίας του '80 στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.

Όσον αφορά τα εμπορικά προϊόντα, τα περισσότερα σχεσιακά συστήματα σήμερα περιλαμβάνουν διαφορετικών τύπωνυποστήριξη της χρήσης κατανεμημένων βάσεων δεδομένων με διάφορους βαθμούς λειτουργικότητας. Μεταξύ τέτοιων συστημάτων, το πιο διάσημο είναι το σύστημα INGRES/STAR Ingres Division of The ASK Group Inc., σύστημα ΜΑΝΤΕΙΟ Oracle Corporation, καθώς και κατανεμημένη ενότητα εργασίαςΣυστήματα IBM DB2.

Σήμερα, πολλές εταιρείες ανάπτυξης DBMS ισχυρίζονται ότι υποστηρίζουν την εργασία με κατανεμημένες βάσεις δεδομένων, αλλά μετά από προσεκτικότερη εξέταση, στις περισσότερες περιπτώσεις αυτές οι δηλώσεις αποδεικνύονται κάπως υπερβολικές. Οι ειδικοί του DBMS πιστεύουν ότι μόνο μερικά πακέτα DBMS παρέχουν κάποιο βαθμό υλοποίησης κατανεμημένων βάσεων δεδομένων.

Ας τονίσουμε τον ακόλουθο ορισμό μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων: " Μια κατανεμημένη βάση δεδομένων είναι ένα σύνολο φυσικών βάσεων δεδομένων που εμφανίζονται στο χρήστη ως μια λογική βάση δεδομένων."Δυστυχώς, σήμερα κανένα DBMS δεν εφαρμόζει πλήρως αυτόν τον ορισμό. Τα ακόλουθα DBMS πλησιάζουν περισσότερο στην υλοποίησή του:

- Informix On-Line από την Informix Software.

- Έξυπνη βάση δεδομένων IngresεταιρείεςIngres Corp;

- Oracle (έκδοση 7)εταιρείεςOracle Corp;

- Σύστημα Sybase 10εταιρείεςSybase Inc.

Αν και κανένα από αυτά τα 4 DBMS δεν υλοποιεί πλήρως όλες τις λειτουργίες ενός κατανεμημένου DBMS, καθένα από αυτά υλοποιεί ή θα εφαρμόσει σύντομα υποστήριξη για εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων.

Το πιο ολοκληρωμένοοι λειτουργίες ενός κατανεμημένου DBMS υλοποιούνται σε Ingres και Oracle DBMS. Ας δούμε συνοπτικά τις δυνατότητες αυτών των πακέτων.

Ingres DBMS τρέχει σε μια ποικιλία από πλατφόρμες UNIX, DEC VMS, Hewlett-Packard MPE, DOS, Microsoft Windows 3.1, OS/2, πλατφόρμες Macintosh. Λειτουργεί επίσης με πολλά πρωτόκολλα δικτύου, συμπεριλαμβανομένου του Open System Interconnection Transport Class 4. Το Ingres διαθέτει εργαλεία για πρόσβαση σε δεδομένα DB2, Rdb, Allbase. Οι κύριες λειτουργίες ενός κατανεμημένου DBMS παρέχονται από το πρόσθετο στοιχείο Ingres/Star. Υποστηρίζει τη βελτιστοποίηση κατανεμημένων ερωτημάτων, σας επιτρέπει να διαβάζετε και να ενημερώνετε δεδομένα από διαφορετικούς κόμβους σε μία συναλλαγή και παρέχει τη δυνατότητα διαγραφής εγγραφών ταυτόχρονα σε πολλούς κόμβους.

DBMS Informix-Online έχει σχεδιαστεί για το περιβάλλον UNIX, αλλά μπορεί επίσης να τρέξει κάτω από το Novell. Το Informix-Online διαθέτει ένα βελτιστοποιητή ερωτημάτων και εφαρμόζει τις ίδιες λειτουργίες για εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων όπως το Ingres, ωστόσο, το Informix έχει πιο αυστηρές απαιτήσεις για πόρους υπολογιστή, ιδίως απαιτεί περισσότερη μνήμη RAM.

DBMS Σύστημα 10 Το Sybase βρίσκεται επί του παρόντος υπό ανάπτυξη. Θα πρέπει να λειτουργεί σε πλατφόρμες UNIX, σε πλατφόρμες OS/2, Window NT, NetWare. Το σύστημα 10 θα λειτουργεί με πολλά πρωτόκολλα δικτύου και θα υποστηρίζει επικοινωνία με DB2, Oracle 7, Informix-Online, Rdb. Το σύστημα 10 θα έχει ένα κατανεμημένο βελτιστοποιητή ερωτημάτων που θα επιτρέπει την ανάγνωση και την ενημέρωση των δεδομένων σε πολλούς κόμβους. Οι λειτουργίες για την εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων θα υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας το πρόσθετο στοιχείο Replication Server.

Η έκδοση 7 του Oracle DBMS υλοποιεί πολλές λειτουργίες για εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων. Μεταξύ αυτών, θα πρέπει να επισημάνουμε ένα κατανεμημένο βελτιστοποιητή ερωτημάτων και ένα εργαλείο για την ανάγνωση και την ενημέρωση δεδομένων από πολλούς κόμβους σε μία μόνο συναλλαγή. Το Oracle v 7 εκτελείται σε περισσότερες από 80 πλατφόρμες υπολογιστών, υποστηρίζει τα περισσότερα υπάρχοντα εμπορικά πρωτόκολλα δικτύου και μπορεί να ανταλλάσσει δεδομένα με DB2, SQL/DS, Tandem Computers, NonStop SQL, Rdb, HP TurboImage. Αναπτύσσονται πύλες για άλλα 18 DBMS.

Στο Oracle DBMSΤο λεξικό δεδομένων αποθηκεύεται με τον ίδιο τρόπο όπως και άλλα δεδομένα, έτσι ώστε οι πίνακες του να μπορούν να διανεμηθούν στους κόμβους του δικτύου. Όλες οι λειτουργίες με κατανεμημένη βάση δεδομένων είναι «διαφανείς» στους χρήστες και τους προγραμματιστές. Στον τομέα της ενημέρωσης της κατανεμημένης βάσης δεδομένων, η Oracle έχει ξεπεράσει όλους τους ανταγωνιστές της. Οι χρήστες της Oracle μπορούν να χρησιμοποιήσουν το στοιχείο SQL*Net για να εργαστούν με δεδομένα με διαφάνεια (όχι απαραίτητα Δεδομένα Oracle), που βρίσκεται σε διαφορετικούς τύπους υπολογιστών και σε διαφορετικούς κόμβους δικτύου. Ένα μέσο υψηλής απόδοσης «διαφανούς» ενημέρωσης μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων υλοποιείται με βάση ένα πρωτότυπο πρωτόκολλο δύο φάσεων για τη διόρθωση αλλαγών.

Και τα 4 DBMS που εξετάστηκαν υποστηρίζουν την αυτονομία τοπικού κόμβου. Αυτό σημαίνει ότι το DBA μπορεί να χειριστεί την τοπική βάση δεδομένων ενός συγκεκριμένου κόμβου ως βάση δεδομένων από μόνη της. Όλα τα DBMS υποστηρίζουν το πρότυπο γλώσσας ANSI SQL - ANSI SQL-89 και μια επέκταση αυτού του προτύπου. Τα ερωτήματα στη βάση δεδομένων διατυπώνονται σε γλώσσα SQL. Εκτός από τη μη διαδικαστική γλώσσα SQL, η Oracle υποστηρίζει τη δική της διαδικαστική γλώσσα PL/SQL και η Sybase υποστηρίζει τη γλώσσα της Transact-SQL.

Και τα 4 DBMS παρέχουν έναν διαφανή μηχανισμό για αναζήτηση, ενημέρωση και προβολή δεδομένων σε πολλούς κόμβους. Έχει ήδη σημειωθεί ότι και τα 4 DBMS μπορούν να ανταλλάσσουν δεδομένα με άλλα DBMS. Ωστόσο, μόνο το πρωτόκολλο δέσμευσης δύο φάσεων της Oracle 7 επιτρέπει κατανεμημένες ενημερώσεις δεδομένων σε διαφορετικά DBMS. Το πρόβλημα είναι ότι τα πρωτόκολλα δύο φάσεων για την πραγματοποίηση αλλαγών από διαφορετικά DBMS είναι ελάχιστα συμβατά μεταξύ τους.

Και τα 4 πακέτα παρέχουν τοπικό και παγκόσμιο κλείδωμα δεδομένων. Ωστόσο, εφαρμόζουν αυτόν τον αποκλεισμό σε διαφορετικά επίπεδα. Έτσι, η Oracle εφαρμόζει το κλείδωμα σε επίπεδο εγγραφής από προεπιλογή, ενώ άλλα DBMS εφαρμόζουν το κλείδωμα σε επίπεδο σελίδας ή πίνακα. Ο μηχανισμός κλειδώματος σάς επιτρέπει να αποτρέπετε αλλαγές σε δεδομένα που ελέγχονται αυτήν τη στιγμή από άλλους χρήστες. Αυτό διασφαλίζει την ακεραιότητα και τη συνέπεια των δεδομένων. Το κλείδωμα σε επίπεδο εγγραφής επιτρέπει την ταυτόχρονη ενημέρωση γειτονικών εγγραφών του ίδιου πίνακα. Αυτό μειώνει δραματικά την καθυστέρηση, επιταχύνει την επεξεργασία δεδομένων και μειώνει την πιθανότητα αδιεξόδου.

Όλοι οι προγραμματιστές κατανεμημένων DBMS σκοπεύουν να υποστηρίξουν την Αρχιτεκτονική Κατανεμημένων Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων της IBM στο μέλλον. Είναι αλήθεια ότι, αν και η IBM έχει από καιρό ανακοινώσει την έναρξη των εργασιών για την υλοποίηση αυτής της αρχιτεκτονικής, δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί. Αυτό οφείλεται προφανώς στην πολύ υψηλή πολυπλοκότητα της υλοποίησης της δηλωμένης αρχιτεκτονικής.

Η οργάνωση μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων είναι απαραίτητη για εταιρείες που ασχολούνται με διάφορους τύπους δραστηριοτήτων, εάν στην καθημερινή τους εργασία υπάρχει ανάγκη να επιλυθούν τα ακόλουθα προβλήματα:

Ανάγκη έγκαιρη παραλαβήπληροφορίες από βάσεις δεδομένων απομακρυσμένων μονάδων (ή υποκαταστημάτων)·

Η ανάγκη ενοποίησης σε μια ενιαία βάση δεδομένων από τις βάσεις δεδομένων των νομικών προσώπων που περιλαμβάνονται στη δομή της εταιρείας για μετέπειτα ανάλυση δεδομένων και λήψη αναφορών από μία βάση δεδομένων, τόσο για την εταιρεία στο σύνολό της όσο και για κάθε νομική οντότητα χωριστά.

Η ανάγκη εισαγωγής μιας κεντρικής αλλαγής στη δομή και τους κανόνες λειτουργίας της βάσης δεδομένων για τη λειτουργία όλων των απομακρυσμένων τμημάτων (υποκαταστημάτων) και νομικών οντοτήτων (με την αδυναμία αλλαγής ορισμένων κανόνων απευθείας σε απομακρυσμένο τμήμα).

Η ανάγκη περιορισμού και ελέγχου των αλλαγών στα δεδομένα σε απομακρυσμένα τμήματα της εταιρείας (υποκαταστήματα).

Το κύριο καθήκον των κατανεμημένων συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων είναι να παρέχουν ένα μέσο ενοποίησης τοπικών βάσεων δεδομένων που βρίσκονται σε ορισμένους κόμβους ενός δικτύου υπολογιστών, έτσι ώστε ένας χρήστης που εργάζεται σε οποιονδήποτε κόμβο του δικτύου να έχει πρόσβαση σε όλες αυτές τις βάσεις δεδομένων ως ενιαία βάση δεδομένων.

Έτσι, τα κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών αποτελούν αναπόσπαστο μέρος ενός σύγχρονου πληροφοριακού συστήματος. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να διασφαλίζονται τα εξής: ευκολία χρήσης του συστήματος. τη δυνατότητα αυτόνομης λειτουργίας σε περίπτωση διακοπής της συνδεσιμότητας δικτύου ή διοικητικών αναγκών· υψηλό βαθμό αποτελεσματικότητας.

Βιβλιογραφία

1. Κατανεμημένες βάσεις δεδομένων. Βικιπαίδεια.

8. Connolly, T., Begg, K. Βάσεις δεδομένων. Σχεδιασμός, υλοποίηση και υποστήριξη. Θεωρία και πράξη. 3η έκδοση: Μετάφρ. από τα αγγλικά - M.: Publishing House “William”, 2003. – 433 p.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 4

1.Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΔΙΑΝΟΜΕΝΟΥ ΕΙΝΑΙ 6

1.1. Προϋποθέσεις για τη δημιουργία κατανεμημένου IS 6

1.2. Έννοια κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών 8

1.3. Εργαλεία για εργασία με κατανεμημένα δεδομένα 11

2. ΚΑΤΑΝΟΜΕΙΣ ΒΑΣΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 13

2.1. Βασικές αρχές 13

2.2 Τύποι κατανεμημένων βάσεων δεδομένων 15

2.3. Σκοπός και αρχή λειτουργίας μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων 16

3. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΑΤΑΝΟΜΗΜΕΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 21

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ 25

ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ 26

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η συνάφεια αυτού του θέματος του δοκιμίου έγκειται στο γεγονός ότι οι διαδικασίες της παγκοσμιοποίησης και της ολοκλήρωσης της πληροφορίας λαμβάνουν χώρα στην παγκόσμια οικονομία. Επηρέασαν και τη χώρα μας, η οποία λόγω γεωγραφικής θέσης και μεγέθους αναγκάζεται να χρησιμοποιεί κατανεμημένα πληροφοριακά συστήματα (ΚΠ). Τα κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών παρέχουν εργασία με δεδομένα που βρίσκονται σε διαφορετικούς διακομιστές, διαφορετικές πλατφόρμες υλικού και λογισμικού και αποθηκεύονται σε διαφορετικές μορφές. Είναι εύκολα επεκτάσιμα, βασισμένα σε ανοιχτά πρότυπα και πρωτόκολλα, παρέχουν ενοποίηση των πόρων τους με άλλα συστήματα πληροφοριών και παρέχουν στους χρήστες απλές διεπαφές.

Υπάρχει ένας τεράστιος όγκος έτοιμων προς χρήση πληροφοριών και υπολογιστικών πόρων στον κόσμο. Δημιουργήθηκαν σε διαφορετικούς χρόνους και χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές προσεγγίσεις για την ανάπτυξή τους. Σχεδόν πάντα, όταν αναπτύσσετε ένα νέο σύστημα πληροφοριών, μπορείτε να βρείτε έτοιμα εξαρτήματα που είναι κατάλληλα για τις λειτουργίες τους. Το πρόβλημα είναι ότι όταν δημιουργήθηκαν, δεν ελήφθησαν υπόψη οι απαιτήσεις ασυμβατότητας. Αυτά τα συστατικά δεν καταλαβαίνουν το ένα το άλλο, δεν μπορούν να συνεργαστούν. Είναι επιθυμητό να υπάρχει ένας μηχανισμός ή ένα σύνολο μηχανισμών που να καθιστούν διαλειτουργικές αυτές τις ανεξάρτητα αναπτυγμένες πληροφορίες και υπολογιστικούς πόρους.

Αυτή η εργασία εξετάζει βασικές πληροφορίες για ένα κατανεμημένο πληροφοριακό σύστημα: περιγράφει τις προϋποθέσεις για την ανάπτυξή του, τα μέσα εργασίας με δεδομένα, εισάγει την έννοια της κατανεμημένης βάσης δεδομένων, καθώς και τους τύπους και τις βασικές αρχές της. Το τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζει παραδείγματα κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, όπως: - Informix On-Line από την Informix Software - Ingres Intelligent Database από την Ingres Corp. - Oracle (έκδοση 7) από την Oracle Corp.

Σκοπός της μελέτης είναι η μελέτη των θεωρητικών θεμελίων των κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων, καθώς και η ανάπτυξη γνώσεων σχετικά με τις αρχές λειτουργίας τους.

Αυτή η κατανομή δεδομένων επιτρέπει, για παράδειγμα, να αποθηκεύονται σε έναν κόμβο δικτύου τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται συχνότερα σε αυτόν τον κόμβο. Αυτή η προσέγγιση καθιστά ευκολότερη και ταχύτερη την εργασία με αυτά τα δεδομένα και αφήνει την ευκαιρία να εργαστείτε με τα υπόλοιπα δεδομένα της βάσης δεδομένων.

1.Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΔΙΑΝΟΜΕΝΟΥ ΕΙΝΑΙ

1.1. Προϋποθέσεις για τη δημιουργία κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων

Από την αρχή κιόλας της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών, προέκυψαν δύο βασικές κατευθύνσεις χρήσης της. Η πρώτη κατεύθυνση είναι η χρήση της τεχνολογίας υπολογιστών για την εκτέλεση αριθμητικών υπολογισμών που χρειάζονται πολύ χρόνο ή είναι αδύνατο να εκτελεστούν με το χέρι. Η εμφάνιση αυτής της κατεύθυνσης συνέβαλε στην εντατικοποίηση μεθόδων για την αριθμητική επίλυση πολύπλοκων μαθηματικών προβλημάτων, στην ανάπτυξη μιας κατηγορίας γλωσσών προγραμματισμού επικεντρωμένων στην εύκολη καταγραφή αριθμητικών αλγορίθμων και στη δημιουργία ανατροφοδότησης από προγραμματιστές νέων αρχιτεκτονικών υπολογιστών.

Η δεύτερη κατεύθυνση είναι η χρήση της τεχνολογίας των υπολογιστών σε αυτόματα ή αυτοματοποιημένα πληροφοριακά συστήματα. Τυπικά, οι όγκοι πληροφοριών με τους οποίους πρέπει να αντιμετωπίσουν τέτοια συστήματα είναι αρκετά μεγάλοι και η ίδια η πληροφορία έχει μια μάλλον πολύπλοκη δομή. Μία από τις φυσικές απαιτήσεις για τέτοια συστήματα είναι η μέση ταχύτητα λειτουργίας και η ασφάλεια των πληροφοριών.

Επειδή όμως τα συστήματα πληροφοριών απαιτούν πολύπλοκες δομές δεδομένων, αυτοί οι μεμονωμένοι πρόσθετοι έλεγχοι δεδομένων αποτελούσαν ουσιαστικό μέρος των πληροφοριακών συστημάτων και πρακτικά επαναλαμβάνονταν από το ένα σύστημα στο άλλο. Η επιθυμία εντοπισμού και γενίκευσης του γενικού μέρους των συστημάτων πληροφοριών που είναι υπεύθυνοι για τη διαχείριση πολύπλοκα δομημένων δεδομένων ήταν, προφανώς, ο πρώτος κινητήριος λόγος για τη δημιουργία διαφόρων συστημάτων διαχείρισης.

Πολύ σύντομα έγινε σαφές ότι ήταν αδύνατο να τα βγάλεις πέρα ​​με μια κοινή βιβλιοθήκη προγραμμάτων που εφάρμοζαν πιο σύνθετες μεθόδους αποθήκευσης δεδομένων πάνω από το τυπικό σύστημα αρχείων βάσης, για παράδειγμα, αποθήκευση πληροφοριών σε πολλά αρχεία. Έτσι, όλα αυτά συνέβαλαν στη δημιουργία κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων.

Στην πραγματικότητα, εάν ένα πληροφοριακό σύστημα υποστηρίζει τη συνεπή αποθήκευση πληροφοριών σε πολλαπλά αρχεία, μπορούμε να πούμε ότι υποστηρίζει μια βάση δεδομένων. Εάν κάποιο βοηθητικό σύστημα διαχείρισης δεδομένων σας επιτρέπει να εργάζεστε με πολλά αρχεία, διασφαλίζοντας τη συνοχή τους, μπορείτε να το ονομάσετε σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων. Η απλή απαίτηση διατήρησης της συνοχής των δεδομένων σε πολλά αρχεία δεν επιτρέπει μια βιβλιοθήκη λειτουργιών: ένα τέτοιο σύστημα πρέπει να έχει κάποια από τα δικά του δεδομένα (μεταδεδομένα) και ακόμη και γνώση που καθορίζει την ακεραιότητα των δεδομένων.

Υπάρχει ένας τεράστιος όγκος έτοιμων προς χρήση πληροφοριών και υπολογιστικών πόρων στον κόσμο. Δημιουργήθηκαν σε διαφορετικούς χρόνους και χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές προσεγγίσεις για την ανάπτυξή τους. Σχεδόν πάντα, όταν αναπτύσσετε ένα νέο σύστημα πληροφοριών, μπορείτε να βρείτε έτοιμα εξαρτήματα που είναι κατάλληλα για τις λειτουργίες τους.

1.2. Η έννοια των κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών

Συνήθως, ένα σύστημα στο οποίο λειτουργούν περισσότεροι από ένας διακομιστές βάσεων δεδομένων θεωρείται κατανεμημένο. Αυτό χρησιμοποιείται για τη μείωση του φόρτου του διακομιστή και τη διασφάλιση της λειτουργίας γεωγραφικά απομακρυσμένων τμημάτων. Η ποικίλη πολυπλοκότητα της δημιουργίας, της τροποποίησης, της συντήρησης και της ολοκλήρωσης με άλλα συστήματα καθιστά δυνατή τη διαίρεση των πληροφοριακών συστημάτων σε κατηγορίες μικρών, μεσαίων και μεγάλων κατανεμημένων συστημάτων. Τα μικρά πληροφοριακά συστήματα έχουν σύντομο κύκλο ζωής (κύκλος ζωής), προσανατολισμό στη μαζική χρήση, χαμηλή τιμή, αδυναμία τροποποίησης χωρίς τη συμμετοχή προγραμματιστών, χρησιμοποιώντας κυρίως συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων επιτραπέζιου υπολογιστή (DBMS), ομοιογενές υλικό και λογισμικό, που δεν έχουν ασφάλεια χαρακτηριστικά. Τα μεγάλα εταιρικά συστήματα πληροφοριών, τα συστήματα ομοσπονδιακού επιπέδου και άλλα έχουν μακρύ κύκλο ζωής, μετεγκατάσταση παλαιούχων συστημάτων, ποικιλία υλικού και λογισμικού, κλίμακα και πολυπλοκότητα των εργασιών που επιλύονται, διασταύρωση πολλών θεματικών περιοχών, αναλυτική επεξεργασία δεδομένων και εδαφική κατανομή των συστατικών.

Οι λειτουργίες τέτοιων συστημάτων πληροφοριών περιλαμβάνουν, πρώτα απ 'όλα, την εργασία με κατανεμημένα δεδομένα που βρίσκονται σε διαφορετικούς φυσικούς διακομιστές, διαφορετικές πλατφόρμες υλικού και λογισμικού και αποθηκεύονται σε διαφορετικές εσωτερικές μορφές. Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα πρέπει να παρέχει πλήρεις πληροφορίες για τον εαυτό του και όλους τους πόρους του, να είναι εύκολο να επεκταθεί, να βασίζεται σε ανοιχτά πρότυπα και πρωτόκολλα και να παρέχει τη δυνατότητα ενοποίησης των πόρων του με πόρους άλλων πληροφοριακών συστημάτων. Για τους χρήστες, το σύστημα θα πρέπει να παρέχει διαφορετικά επίπεδα προνομίων χρήστη και να παρέχει απλές διεπαφές για πρόσβαση σε πληροφορίες.

Τα δεδομένα από ετερογενή συστήματα συνήθως συνδυάζονται σε λογικές ομάδες στις οποίες απευθύνονται τα ερωτήματα. Ένα αφηρημένο σύστημα ερωτημάτων υποθέτει ότι το σύστημα δεν λειτουργεί με μια συγκεκριμένη σύνταξη ερωτήματος, αλλά με τη λογική του ουσία που βασίζεται σε αφηρημένα χαρακτηριστικά.
Κατά την κατασκευή κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται δύο βασικές αρχιτεκτονικές: Client/server και Internet Intranet.
Το Enterprise IS που βασίζεται σε αρχιτεκτονική πελάτη/διακομιστή παρέχει στους πελάτες ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και εργαλείων ανάπτυξης που επικεντρώνονται στη μεγιστοποίηση των υπολογιστικών δυνατοτήτων των σταθμών εργασίας πελάτη. Οι πόροι του διακομιστή χρησιμοποιούνται κυρίως για την αποθήκευση και την ανταλλαγή εγγράφων, καθώς και για την πρόσβαση στο εξωτερικό περιβάλλον. Αυτή η αρχιτεκτονική σάς επιτρέπει να προστατεύετε καλύτερα την πλευρά του διακομιστή των εφαρμογών, ενώ επιτρέπει στις εφαρμογές είτε να απευθύνονται απευθείας σε άλλες εφαρμογές διακομιστή είτε να δρομολογούν αιτήματα σε αυτές. Ωστόσο, οι συχνές κλήσεις πελατών στον διακομιστή μειώνουν την απόδοση του δικτύου. Τα ζητήματα ασφάλειας δικτύου πρέπει να αντιμετωπίζονται καθώς οι εφαρμογές και τα δεδομένα διανέμονται σε πολλούς πελάτες. Η κατανεμημένη φύση της κατασκευής του συστήματος καθιστά δύσκολη τη διαμόρφωση και τη συντήρηση

Το IS που βασίζεται στο Internet Intranet βασίζεται στην αρχή της «ανοιχτής αρχιτεκτονικής». Το λογισμικό IS υλοποιείται με τη μορφή μικροεφαρμογών ή servlets (προγράμματα σε γλώσσα JAVA) ή με τη μορφή λειτουργικών μονάδων cgi (προγράμματα σε Perl ή C). Η IP αυτής της αρχιτεκτονικής περιλαμβάνει Web-yinh\, που υλοποιείται με χρήση CORBA Enterprise JavaBeans, τεχνολογίες ActiveX 1X"OM, εφαρμογές πολλαπλών επιπέδων βασισμένες σε Java και XML, .Net concept με XML, στην οποία γίνεται ανταλλαγή μεταξύ διαφόρων διακομιστών (αποθήκες δεδομένων, επιχειρήσεις εφαρμογές , διακομιστές για κινητές συσκευές, κ.λπ.) παράγεται με χρήση XML που είναι ουδέτερη σε οποιαδήποτε αρχιτεκτονική.

Ως κατανεμημένη βάση πληροφοριών νοείται ένας απεριόριστος αριθμός βάσεων δεδομένων που είναι απομακρυσμένες η μία από την άλλη και έχουν ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά:

Λειτουργία σύμφωνα με ενιαίους κανόνες που ορίζονται κεντρικά για όλες τις βάσεις δεδομένων που περιλαμβάνονται στην κατανεμημένη βάση πληροφοριών.

Η ανταλλαγή δεδομένων πραγματοποιείται σύμφωνα με κανόνες που ορίζονται επίσης κεντρικά.

Η ανάγκη ενοποίησης σε μια ενιαία βάση δεδομένων από τις βάσεις δεδομένων των νομικών προσώπων που περιλαμβάνονται στη δομή της εταιρείας για μετέπειτα ανάλυση δεδομένων και λήψη αναφορών από μία βάση δεδομένων, τόσο για την εταιρεία στο σύνολό της όσο και για κάθε νομική οντότητα χωριστά.

Η ανάγκη περιορισμού και ελέγχου των αλλαγών στα δεδομένα σε απομακρυσμένα τμήματα της εταιρείας (υποκαταστήματα).

1.3. Εργαλεία για εργασία με κατανεμημένα δεδομένα

Όταν επιλέγετε ένα κατανεμημένο IS, θα πρέπει πρώτα να δώσετε προσοχή στα λειτουργικά συστήματα και τα πρωτόκολλα δικτύου που υποστηρίζει. Ωστόσο, δεν είναι λιγότερο σημαντικό ποιες μέθοδοι διανομής δεδομένων εφαρμόζονται σε αυτό.

1) Κατακερματισμός και επικάλυψη

Ένας από τους τρόπους διανομής πινάκων είναι ο κατακερματισμός. Ο πίνακας μπορεί να χωριστεί σε μέρη που θα τοποθετηθούν σε διαφορετικούς κόμβους. Ένας άλλος τρόπος διανομής δεδομένων είναι η αντιγραφή (αντιγραφή). Μπορείτε να δημιουργήσετε αντίγραφα ολόκληρης της βάσης δεδομένων ή τμημάτων της και να τοποθετήσετε αυτά τα αντίγραφα σε κόμβους. Και οι δύο μέθοδοι σάς επιτρέπουν να αποθηκεύετε δεδομένα ακριβώς στον κόμβο όπου χρησιμοποιούνται πιο συχνά. Αυτό ελαχιστοποιεί το κόστος μετάδοσης δεδομένων μέσω του δικτύου και μειώνει τη χρήση επεξεργαστών και άλλων πόρων άλλων κόμβων. Με αυτήν την αρχιτεκτονική βάσης δεδομένων εφαρμογής, η μεταφορά δεδομένων μέσω του δικτύου πραγματοποιείται αρκετά σπάνια.

2) Λεξικά και κατάλογοι δεδομένων

Μόλις τα δεδομένα διανεμηθούν σε διαφορετικούς κόμβους δικτύου, είναι σημαντικό να βρείτε και να χρησιμοποιήσετε αυτά τα δεδομένα. Για την εύρεση δεδομένων και τη μετατροπή τους στην επιθυμητή μορφή, χρησιμοποιούνται καθολικά λεξικά και κατάλογοι δεδομένων. Το λεξικό αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με τα δεδομένα, τη χρήση τους, τα δικαιώματα πρόσβασης σε δεδομένα και τις εφαρμογές. Οι κατάλογοι δεδομένων χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν πού αποθηκεύονται τα δεδομένα και πώς να τα ανακτήσετε. Τα λεξικά και οι κατάλογοι μπορεί να είναι καθολικά ή τοπικά

3) Διφασική στερέωση αλλαγών

Οι μέθοδοι διανομής δεδομένων είναι φυσικά πολύ σημαντικές, αλλά η καρδιά των σύγχρονων κατανεμημένων DBMS είναι το πρωτόκολλο δέσμευσης αλλαγής δύο φάσεων. Αυτό το πρωτόκολλο διαχειρίζεται την εκτέλεση συναλλαγών που αλλάζουν τα δεδομένα πολλών κόμβων. Η κύρια ιδέα της δέσμευσης δύο φάσεων είναι η εξής: είναι απαράδεκτο μια συναλλαγή που αλλάζει δεδομένα σε πολλούς κόμβους να εκτελείται σε ορισμένους κόμβους και να μην εκτελείται σε άλλους κόμβους. Μια συναλλαγή πρέπει είτε να πετύχει σε όλους τους κόμβους είτε να αποτύχει σε οποιονδήποτε κόμβο.

4) Διασφάλιση ακεραιότητας

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό ενός κατανεμημένου IS είναι ο τρόπος με τον οποίο διατηρεί την ακεραιότητα αναφοράς μεταξύ των δεδομένων στον κύριο πίνακα και των δεδομένων στους σχετικούς πίνακες. Ας δούμε ένα παράδειγμα αναφορικής ακεραιότητας. Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν τρεις πίνακες σε μια κατανεμημένη βάση δεδομένων:

Πίνακας που περιέχει πληροφορίες για τα παιδιά των εργαζομένων.

Πίνακας που περιέχει πληροφορίες σχετικά με τους μισθούς των εργαζομένων για το έτος.

Πίνακας που περιέχει πληροφορίες για τα θέματα που ολοκλήρωσε ο εργαζόμενος.

Όλοι αυτοί οι πίνακες περιέχουν μια στήλη "Όνομα υπαλλήλου". Οι κανόνες για τη διασφάλιση της ακεραιότητας αναφοράς απαιτούν όταν οι τιμές της στήλης "Ονοματεπώνυμο υπαλλήλου" αλλάζουν σε έναν πίνακα, οι τιμές αυτής της στήλης σε άλλους πίνακες να προσαρμόζονται αυτόματα. Για να εξασφαλιστεί η ακεραιότητα αναφοράς, χρησιμοποιούνται 2 διαφορετικές μέθοδοι - ενεργοποιητές και περιορισμοί δηλωτικής ακεραιότητας του προτύπου ANSI.

2. ΚΑΤΑΝΟΜΕΙΣ ΒΑΣΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

2.1. Βασικές αρχές

Οι κατανεμημένες βάσεις δεδομένων (RDB) είναι ένα σύνολο λογικά διασυνδεδεμένων βάσεων δεδομένων που διανέμονται μέσω ενός δικτύου υπολογιστών.

Το RDB αποτελείται από ένα σύνολο κόμβων που συνδέονται με ένα δίκτυο επικοινωνίας στο οποίο:

α) κάθε κόμβος είναι από μόνος του ένα πλήρες DBMS.

β) οι κόμβοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε ένας χρήστης οποιουδήποτε από αυτούς να έχει πρόσβαση σε οποιαδήποτε δεδομένα στο δίκτυο σαν να ήταν στον δικό του κόμβο.

Κάθε κόμβος είναι ο ίδιος ένα σύστημα βάσης δεδομένων. Οποιοσδήποτε χρήστης μπορεί να εκτελέσει λειτουργίες σε δεδομένα στον τοπικό του κόμβο με τον ίδιο τρόπο σαν αυτός ο κόμβος να μην ήταν καθόλου μέρος του κατανεμημένου συστήματος. Ένα κατανεμημένο σύστημα βάσης δεδομένων μπορεί να θεωρηθεί ως μια συνεργασία μεταξύ ξεχωριστών τοπικών DBMS σε ξεχωριστούς τοπικούς κόμβους.

Θεμελιώδης αρχή για τη δημιουργία κατανεμημένων βάσεων δεδομένων ("Κανόνας 0"): Για τον χρήστη, ένα κατανεμημένο σύστημα πρέπει να μοιάζει με ένα μη κατανεμημένο σύστημα.

Μια θεμελιώδης αρχή συνεπάγεται ορισμένους πρόσθετους κανόνες ή σκοπούς. Υπάρχουν μόνο δώδεκα τέτοιοι στόχοι:

1. Τοπική ανεξαρτησία. Οι κόμβοι σε ένα κατανεμημένο σύστημα πρέπει να είναι ανεξάρτητοι ή αυτόνομοι. Τοπική ανεξαρτησία σημαίνει ότι όλες οι λειτουργίες σε έναν κόμβο ελέγχονται από αυτόν τον κόμβο.

2. Έλλειψη στήριξης της κεντρικής μονάδας. Η τοπική ανεξαρτησία συνεπάγεται ότι όλοι οι κόμβοι σε ένα κατανεμημένο σύστημα θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ως ίσοι. Επομένως, δεν θα πρέπει να υπάρχουν κλήσεις προς τον "κεντρικό" ή τον "κύριο" κόμβο προκειμένου να αποκτήσετε κάποια κεντρική υπηρεσία.

3.Συνεχής λειτουργία. Τα κατανεμημένα συστήματα θα πρέπει να παρέχουν υψηλότερο βαθμό αξιοπιστίας και διαθεσιμότητας.

4.Ανεξαρτησία τοποθεσίας. Οι χρήστες δεν πρέπει να γνωρίζουν πού ακριβώς είναι αποθηκευμένα τα δεδομένα και θα πρέπει να ενεργούν σαν όλα τα δεδομένα να ήταν αποθηκευμένα στον δικό τους τοπικό κόμβο.

5.Ανεξαρτησία από κατακερματισμό. Ένα σύστημα υποστηρίζει την ανεξαρτησία κατακερματισμού εάν μια δεδομένη μεταβλητή σχέσης μπορεί να χωριστεί σε μέρη ή τμήματα κατά την οργάνωση της φυσικής της αποθήκευσης. Σε αυτήν την περίπτωση, τα δεδομένα μπορούν να αποθηκευτούν στο μέρος όπου χρησιμοποιούνται συχνότερα, γεγονός που επιτρέπει τον εντοπισμό των περισσότερων λειτουργιών και τη μειωμένη κίνηση δικτύου.

6.Ανεξαρτησία από την αναπαραγωγή. Ένα σύστημα υποστηρίζει την αναπαραγωγή δεδομένων εάν μια δεδομένη μεταβλητή αποθηκευμένης σχέσης - ή γενικά ένα δεδομένο τμήμα μιας δεδομένης μεταβλητής αποθηκευμένης σχέσης - μπορεί να αναπαρασταθεί από πολλά ξεχωριστά αντίγραφα ή αντίγραφα που είναι αποθηκευμένα σε πολλούς ξεχωριστούς κόμβους.

7.Επεξεργασία κατανεμημένων αιτημάτων. Το θέμα είναι ότι ένα αίτημα μπορεί να χρειαστεί να επικοινωνήσει με πολλούς κόμβους. Σε ένα τέτοιο σύστημα, μπορεί να υπάρχουν πολλοί πιθανοί τρόποι προώθησης δεδομένων για την ικανοποίηση του εν λόγω αιτήματος.

8.Διαχείριση κατανεμημένων συναλλαγών. Υπάρχουν 2 κύριες πτυχές της διαχείρισης συναλλαγών: η διαχείριση ανάκτησης και η διαχείριση ταυτόχρονης χρήσης. Όσον αφορά τη διαχείριση ανάκτησης, για να διασφαλιστεί η ατομικότητα μιας συναλλαγής σε ένα κατανεμημένο περιβάλλον, το σύστημα πρέπει να διασφαλίσει ότι ολόκληρο το σύνολο των πρακτόρων σχετίζεται με μια δεδομένη συναλλαγή (ένας πράκτορας είναι μια διαδικασία που εκτελείται για μια δεδομένη συναλλαγή σε έναν ξεχωριστό κόμβο) είτε έχει δεσμεύσει τα αποτελέσματά του είτε πραγματοποίησε επαναφορά. Όσον αφορά τον έλεγχο συγχρονισμού, στα περισσότερα κατανεμημένα συστήματα βασίζεται σε μηχανισμό αποκλεισμού, όπως και στα μη κατανεμημένα συστήματα.

9. Ανεξαρτησία υλικού. Είναι επιθυμητό να μπορούμε να εκτελούμε το ίδιο DBMS σε διαφορετικές πλατφόρμες υλικού και, επιπλέον, να διασφαλίζουμε ότι διαφορετικά μηχανήματα συμμετέχουν στη λειτουργία ενός κατανεμημένου συστήματος ως ισότιμοι συνεργάτες.

10.Ανεξαρτησία από το λειτουργικό σύστημα. Δυνατότητα λειτουργίας του DBMS σε διάφορα λειτουργικά συστήματα.

11.Ανεξαρτησία από το δίκτυο. Η δυνατότητα υποστήριξης πολλών θεμελιωδώς διαφορετικών κόμβων, που διαφέρουν ως προς το υλικό και τα λειτουργικά συστήματα, καθώς και έναν αριθμό διαφορετικών τύπων δικτύων επικοινωνίας.

12.Ανεξαρτησία από τον τύπο του DBMS. Είναι απαραίτητο οι παρουσίες DBMS σε διαφορετικούς κόμβους να υποστηρίζουν όλες την ίδια διεπαφή και δεν είναι καθόλου απαραίτητο να είναι αντίγραφα της ίδιας έκδοσης του DBMS.

2.2. Τύποι κατανεμημένων βάσεων δεδομένων

Είναι δυνατές ομοιογενείς και ετερογενείς κατανεμημένες βάσεις δεδομένων. Σε μια ομοιογενή περίπτωση, κάθε τοπική βάση δεδομένων διαχειρίζεται από το ίδιο DBMS. Σε ένα ετερογενές σύστημα, οι τοπικές βάσεις δεδομένων μπορεί ακόμη και να ανήκουν σε διαφορετικά μοντέλα δεδομένων.

Εκτός από τους παραπάνω τύπους κατανεμημένων βάσεων δεδομένων, διακρίνονται τα ακόλουθα:

1) Κατανεμημένες βάσεις δεδομένων

2) Πολυβάσεις δεδομένων με καθολικό σχήμα. Ένα σύστημα πολλαπλών βάσεων είναι ένα κατανεμημένο σύστημα που χρησιμεύει ως εξωτερική διεπαφή για πρόσβαση σε πολλαπλά τοπικά DBMS ή είναι δομημένο ως παγκόσμιο επίπεδο σε τοπικά DBMS.

3) Ομοσπονδιακές βάσεις δεδομένων. Σε αντίθεση με τις πολυβάσεις, δεν διαθέτουν καθολικό σχήμα στο οποίο έχουν πρόσβαση όλες οι εφαρμογές. Αντίθετα, υποστηρίζεται ένα σχήμα εισαγωγής-εξαγωγής τοπικών δεδομένων. Κάθε κόμβος διατηρεί ένα μερικό καθολικό σχήμα που περιγράφει πληροφορίες από αυτές τις απομακρυσμένες πηγές των οποίων τα δεδομένα είναι απαραίτητα για τη λειτουργία.

4) Πολυβάσεις με κοινή γλώσσα πρόσβασης - κατανεμημένα περιβάλλοντα διαχείρισης με τεχνολογία πελάτη-διακομιστή

5) Διαλειτουργικά συστήματα είναι συστήματα στα οποία οι ίδιες οι εφαρμογές, που εκτελούνται στο περιβάλλον ενός συγκεκριμένου ΣΔΒΔ, είναι υπεύθυνες για τις διεπαφές μεταξύ διαφορετικών περιβαλλόντων εφαρμογών, ανεξάρτητα από το αν είναι ομοιογενείς ή ετερογενείς. Τα συστήματα επικεντρώνονται κυρίως στην ανταλλαγή δεδομένων. Μια περαιτέρω ανάπτυξη αυτών των συστημάτων είναι οι αντικειμενοστρεφείς βάσεις δεδομένων.

2.3. Σκοπός και αρχή λειτουργίας μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων

Όταν μια επιχείρηση έχει απομακρυσμένα υποκαταστήματα, υπάρχει ανάγκη συγχρονισμού δεδομένων μεταξύ αυτών και του κεντρικού γραφείου. Φυσικά, τυχόν αλλαγές σχετικά με τα υποκαταστήματα θα πρέπει να αντικατοπτρίζονται στην κύρια βάση δεδομένων της επιχείρησης. Αυτός ο συγχρονισμός μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας κατανεμημένους μηχανισμούς βάσης δεδομένων.

Στο κεντρικό γραφείο δημιουργούνται οι αρχικές εικόνες της βάσης δεδομένων (κάθε υποκατάστημα έχει τη δική του εικόνα) και μεταφέρονται στα υποκαταστήματα, όπου και κατεβαίνουν. Ταυτόχρονα, καθορίζονται ρυθμίσεις ανταλλαγής, σύμφωνα με τις οποίες θα πραγματοποιηθεί συγχρονισμός μεταξύ καθεμιάς από τις περιφερειακές (slave) βάσεις δεδομένων και της κύριας βάσης δεδομένων.

Η δομή της επιχείρησης μπορεί να είναι τέτοια ώστε τα υποκαταστήματα που υπάγονται στο κεντρικό γραφείο να έχουν τις δικές τους απομακρυσμένες μονάδες. Στη συνέχεια υποβάλλονται σε μια διαδικασία παρόμοια με αυτή που πραγματοποιήθηκε κατά τη δημιουργία υποκαταστημάτων που εξαρτώνται απευθείας από την κύρια βάση.

Έτσι, μπορούμε να συνοψίσουμε ότι οι συνδέσεις που μοιάζουν με δέντρο σχηματίζονται σε μια κατανεμημένη βάση δεδομένων. Για παράδειγμα, σε μια επιχείρηση, δύο υποκαταστήματα υπάγονται στο κεντρικό γραφείο και το πρώτο υποκατάστημα έχει δύο απομακρυσμένα τμήματα και το δεύτερο έχει τρία τμήματα. Αποδεικνύεται ότι η κύρια βάση είναι υποδεέστερη σε δύο περιφερειακές βάσεις. Η πρώτη περιφερειακή βάση, με τη σειρά της, είναι δευτερεύουσα σε δύο ακόμη βάσεις και η δεύτερη περιφερειακή βάση είναι δευτερεύουσα σε τρεις. Οι συνδέσεις σε μια τέτοια κατανεμημένη βάση δεδομένων φαίνονται στο Σχ. 2.1.

Εικ.2.1. Πώς λειτουργεί η βάση δεδομένων

Ο κόμβος 1 είναι ο ριζικός κόμβος για ολόκληρη η κατανεμημένη βάση δεδομένων και ο κύριος κόμβος για τον δεύτερο και τον τρίτο κόμβο που υπάγονται σε αυτόν. Ο δεύτερος κόμβος είναι ο κύριος κόμβος για τον τέταρτο και τον πέμπτο κόμβο που υπάγονται σε αυτόν. Ο τρίτος κόμβος θα είναι ο κύριος για τον έκτο, τον έβδομο και τον όγδοο κόμβο που υπάγονται σε αυτόν.

Οποιοσδήποτε κατανεμημένος κόμβος βάσης δεδομένων (DDB) «βλέπει» μόνο τους κόμβους που συνδέονται άμεσα με αυτόν. Ανταλλάσσει δεδομένα με τέτοιους κόμβους.

Η πραγματοποίηση αλλαγών στα δεδομένα βάσης πληροφοριών είναι δυνατή σε οποιονδήποτε κόμβο του URDB και οι αλλαγές δεδομένων μεταδίδονται μεταξύ οποιωνδήποτε συνδεδεμένων κόμβων. Στο διάγραμμα, οι κατευθύνσεις κατά τις οποίες μεταδίδονται οι αλλαγές δεδομένων υποδεικνύονται με πράσινα βέλη (χρησιμοποιώντας τα, από οποιονδήποτε κόμβο του URDB σε συγκεκριμένο αριθμό βημάτων μπορείτε να φτάσετε σε οποιονδήποτε άλλο κόμβο, προκύπτει ότι όταν γίνονται αλλαγές στον δεδομένα οποιουδήποτε κόμβου, αυτές οι αλλαγές θα μεταφερθούν σταδιακά σε όλους τους άλλους) .

Η πραγματοποίηση αλλαγών στη διαμόρφωση της βάσης πληροφοριών είναι δυνατή μόνο σε έναν (ριζικό) κόμβο του URDB και οι αλλαγές διαμόρφωσης μεταδίδονται από τον κύριο κόμβο στους υποτελείς κόμβους. Στο διάγραμμα, οι κατευθύνσεις κατά τις οποίες μεταδίδονται οι αλλαγές διαμόρφωσης υποδεικνύονται με κόκκινα βέλη.

Τώρα ας δούμε πώς ανταλλάσσονται δεδομένα μεταξύ των κόμβων URDB. Όταν γίνονται αλλαγές στα δεδομένα της βάσης πληροφοριών, το πρόγραμμα θυμάται τι άλλαξε και πώς. Για οποιονδήποτε κόμβο, μία φορά σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, εκκινείται η επεξεργασία (χειροκίνητα ή αυτόματα), η οποία δημιουργεί ειδικά μηνύματα που εμφανίζουν πληροφορίες σε μορφή XML σχετικά με το εάν έχουν γίνει αλλαγές (αν ναι, τι είδους) και τις στέλνει σε ορισμένες καταλόγους μέσω τοπικού δικτύου είτε μέσω FTP, είτε σε συγκεκριμένες διευθύνσεις email. Η επεξεργασία ελέγχει επίσης εάν παρόμοια μηνύματα από άλλους κόμβους που συνδέονται απευθείας με αυτόν τον κόμβο και απευθύνονται σε αυτόν έχουν εμφανιστεί σε αυτόν τον κατάλογο ή το πλαίσιο ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Εάν εμφανιστούν, θα πραγματοποιήσει λήψη μηνυμάτων και επομένως αλλαγές στα δεδομένα. Η υποδομή μηνυμάτων υποστηρίζει την αρίθμηση μηνυμάτων και σας επιτρέπει να λαμβάνετε επιβεβαίωση από τον κόμβο παραλήπτη ότι τα μηνύματα έχουν ληφθεί. Αυτή η επιβεβαίωση περιέχεται σε κάθε μήνυμα που προέρχεται από τον κόμβο λήψης με τη μορφή του αριθμού του τελευταίου ληφθέντος μηνύματος.

Εάν ο κόμβος λήψης δεν έχει λάβει ακόμη ένα μήνυμα από τον κατάλογο ανταλλαγής, ο κόμβος προέλευσης δεν θα ανεβάσει, πόσο μάλλον θα δημιουργήσει, ένα αρχείο μηνύματος στον κατάλογο ανταλλαγής για αυτόν τον κόμβο. Εννοείται ότι μετά από μια επιτυχημένη λήψη, το αρχείο διαγράφεται από τον κατάλογο ανταλλαγής. Αυτό σας επιτρέπει να μην κάνετε περιττές λειτουργίες κατά τη διάρκεια της ανταλλαγής και να μην φορτώσετε ξανά το κανάλι.

Όταν αλλάζει η διαμόρφωση της βάσης δεδομένων, οι πληροφορίες σχετικά με τις αλλαγές διανέμονται σε μηνύματα ανταλλαγής μαζί με τις αλλαγές δεδομένων.

Η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ βάσεων δεδομένων πραγματοποιείται ως εξής:

1) Στη βάση δεδομένων προέλευσης, το σύστημα καθορίζει μια λίστα αλλαγμένων αντικειμένων για το χρόνο που έχει περάσει από την προηγούμενη περίοδο λειτουργίας μεταφόρτωσης δεδομένων.

2) Χρησιμοποιώντας αυτήν τη λίστα, το σύστημα δημιουργεί ένα πακέτο XML, το οποίο μεταδίδεται στη βάση δεδομένων λήψης.

Προκειμένου να δημιουργηθεί ένα πακέτο, το σύστημα έχει πρόσβαση στα τροποποιημένα αντικείμενα βάσης δεδομένων. Όταν έρχεται σε επαφή, το σύστημα αποκλείει αυτά τα αντικείμενα.

3) Το πακέτο XML μεταδίδεται στη βάση δεδομένων λήψης.

Στη βάση δεδομένων λήψης, το πακέτο XML επεκτείνεται και οι αλλαγές που περιέχονται σε αυτό γίνονται στη βάση δεδομένων.

Όλες οι αλλαγές εγγράφονται σε μία μόνο συναλλαγή και όλα τα αλλαγμένα αντικείμενα είναι κλειδωμένα.

3. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΑΤΑΝΟΜΗΜΕΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Σήμερα, σχεδόν όλοι οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων προσφέρουν λύσεις στον τομέα της διαχείρισης κατανεμημένων πόρων. Ωστόσο, όλες αυτές οι λύσεις υποστηρίζουν περιωρισμένοςσυναρτήσεις για την κατασκευή ετερογενών κατανεμημένων συστημάτων.

Μεταξύ των πολυάριθμων πρωτοτύπων και ερευνητικών συστημάτων, πρέπει να αναφερθεί το SDD-1, που δημιουργήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του '70 - αρχές της δεκαετίας του '80 στο ερευνητικό τμήμα της Computer Corporation of America. σύστημα R*, το οποίο είναι μια κατανεμημένη έκδοση του συστήματος System R και δημιουργήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του '80 από την IBM. καθώς και το σύστημα Διανεμήθηκε INGRES, το οποίο είναι μια κατανεμημένη έκδοση του συστήματος INGRES και δημιουργήθηκε επίσης στις αρχές της δεκαετίας του '80 στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.

Όσον αφορά τα εμπορικά προϊόντα, τα περισσότερα σχεσιακά συστήματα σήμερα παρέχουν διάφορους τύπους υποστήριξης για τη χρήση κατανεμημένων βάσεων δεδομένων με διάφορους βαθμούς λειτουργικότητας. Μεταξύ τέτοιων συστημάτων, το πιο διάσημο είναι το σύστημα INGRES/STARΤο τμήμα Ingres της ASK Group Inc., σύστημα ORACLE Oracle Corporation, καθώς και κατανεμημένη ενότητα εργασίαςΣυστήματα IBM DB2.

Σήμερα, πολλές εταιρείες ανάπτυξης DBMS ισχυρίζονται ότι υποστηρίζουν την εργασία με κατανεμημένες βάσεις δεδομένων, αλλά μετά από προσεκτικότερη εξέταση, στις περισσότερες περιπτώσεις αυτές οι δηλώσεις αποδεικνύονται κάπως υπερβολικές. Οι ειδικοί του DBMS πιστεύουν ότι μόνο μερικά πακέτα DBMS παρέχουν κάποιο βαθμό υλοποίησης κατανεμημένων βάσεων δεδομένων.

Η εργασία δίνει τον ακόλουθο ορισμό μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων: "Μια κατανεμημένη βάση δεδομένων είναι ένα σύνολο φυσικών βάσεων δεδομένων που εμφανίζονται στο χρήστη ως μία λογική βάση δεδομένων." Δυστυχώς, σήμερα κανένα DBMS δεν εφαρμόζει πλήρως αυτόν τον ορισμό. Τα ακόλουθα DBMS πλησιάζουν περισσότερο στην υλοποίησή του:

Informix On-Line από την Informix Software.

Ingres Intelligent Database από την Ingres Corp.

Oracle (έκδοση 7) από την Oracle Corp.

Sybase System 10 από τη Sybase Inc.

Αν και κανένα από αυτά τα 4 DBMS δεν υλοποιεί πλήρως όλες τις λειτουργίες ενός κατανεμημένου DBMS, καθένα από αυτά υλοποιεί ή θα εφαρμόσει σύντομα υποστήριξη για εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων.

Οι λειτουργίες ενός κατανεμημένου DBMS υλοποιούνται πλήρως στα Ingres και Oracle DBMS. Ας δούμε συνοπτικά τις δυνατότητες αυτών των πακέτων.

Το Ingres DBMS τρέχει σε μια ποικιλία πλατφορμών UNIX, DEC VMS, Hewlett-Packard MPE, DOS, Microsoft Windows 3.1, OS/2, Macintosh. Λειτουργεί επίσης με πολλά πρωτόκολλα δικτύου, συμπεριλαμβανομένου του Open System Interconnection Transport Class 4. Το Ingres διαθέτει εργαλεία για πρόσβαση σε δεδομένα DB2, Rdb, Allbase. Οι κύριες λειτουργίες ενός κατανεμημένου DBMS παρέχονται από το πρόσθετο στοιχείο Ingres/Star. Υποστηρίζει τη βελτιστοποίηση κατανεμημένων ερωτημάτων, σας επιτρέπει να διαβάζετε και να ενημερώνετε δεδομένα από διαφορετικούς κόμβους σε μία συναλλαγή και παρέχει τη δυνατότητα διαγραφής εγγραφών ταυτόχρονα σε πολλούς κόμβους.

Το Informix-Online DBMS έχει σχεδιαστεί για το περιβάλλον UNIX, αλλά μπορεί επίσης να εκτελεστεί στο Novell. Το Informix-Online διαθέτει ένα βελτιστοποιητή ερωτημάτων και εφαρμόζει τις ίδιες λειτουργίες για εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων όπως το Ingres, ωστόσο, το Informix έχει πιο αυστηρές απαιτήσεις για πόρους υπολογιστή, ιδίως απαιτεί περισσότερη μνήμη RAM.

Το System 10 DBMS της Sybase βρίσκεται επί του παρόντος υπό ανάπτυξη. Θα πρέπει να λειτουργεί σε πλατφόρμες UNIX, σε πλατφόρμες OS/2, Window NT, NetWare. Το σύστημα 10 θα λειτουργεί με πολλά πρωτόκολλα δικτύου και θα υποστηρίζει επικοινωνία με DB2, Oracle 7, Informix-Online, Rdb. Το σύστημα 10 θα έχει ένα κατανεμημένο βελτιστοποιητή ερωτημάτων που θα επιτρέπει την ανάγνωση και την ενημέρωση των δεδομένων σε πολλούς κόμβους. Οι λειτουργίες για την εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων θα υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας το πρόσθετο στοιχείο Replication Server.

Η έκδοση 7 του Oracle DBMS υλοποιεί πολλές λειτουργίες για εργασία με μια κατανεμημένη βάση δεδομένων. Μεταξύ αυτών, θα πρέπει να επισημάνουμε ένα κατανεμημένο βελτιστοποιητή ερωτημάτων και ένα εργαλείο για την ανάγνωση και την ενημέρωση δεδομένων από πολλούς κόμβους σε μία μόνο συναλλαγή. Το Oracle v 7 εκτελείται σε περισσότερες από 80 πλατφόρμες υπολογιστών, υποστηρίζει τα περισσότερα υπάρχοντα εμπορικά πρωτόκολλα δικτύου και μπορεί να ανταλλάσσει δεδομένα με DB2, SQL/DS, Tandem Computers, NonStop SQL, Rdb, HP TurboImage. Αναπτύσσονται πύλες για άλλα 18 DBMS.

Στην Oracle, το λεξικό δεδομένων αποθηκεύεται με τον ίδιο τρόπο όπως και άλλα δεδομένα, έτσι ώστε οι πίνακες του να μπορούν να διανεμηθούν σε κόμβους δικτύου. Όλες οι λειτουργίες με κατανεμημένη βάση δεδομένων είναι «διαφανείς» στους χρήστες και τους προγραμματιστές. Στον τομέα της ενημέρωσης της κατανεμημένης βάσης δεδομένων, η Oracle έχει ξεπεράσει όλους τους ανταγωνιστές της. Οι χρήστες της Oracle μπορούν να χρησιμοποιήσουν το στοιχείο SQL*Net για διαφανή εργασία με δεδομένα (όχι απαραίτητα δεδομένα Oracle) που βρίσκονται σε διαφορετικούς τύπους υπολογιστών και σε διαφορετικούς κόμβους δικτύου. Ένα μέσο υψηλής απόδοσης «διαφανούς» ενημέρωσης μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων υλοποιείται με βάση ένα πρωτότυπο πρωτόκολλο δύο φάσεων για τη διόρθωση αλλαγών.

Και τα 4 θεωρούμενα DBMS υποστηρίζουν τοπική αυτονομία κόμβων. Αυτό σημαίνει ότι το DBA μπορεί να χειριστεί την τοπική βάση δεδομένων ενός συγκεκριμένου κόμβου ως βάση δεδομένων από μόνη της. Όλα τα DBMS υποστηρίζουν το πρότυπο γλώσσας ANSI SQL - ANSI SQL-89 και μια επέκταση αυτού του προτύπου. Τα ερωτήματα στη βάση δεδομένων διατυπώνονται σε γλώσσα SQL. Εκτός από τη μη διαδικαστική γλώσσα SQL, η Oracle υποστηρίζει τη δική της διαδικαστική γλώσσα PL/SQL και η Sybase υποστηρίζει τη γλώσσα της Transact-SQL.

Και τα 4 DBMS παρέχουν έναν διαφανή μηχανισμό για αναζήτηση, ενημέρωση και προβολή δεδομένων σε πολλούς κόμβους. Έχει ήδη σημειωθεί ότι και τα 4 DBMS μπορούν να ανταλλάσσουν δεδομένα με άλλα DBMS. Ωστόσο, μόνο το πρωτόκολλο δέσμευσης δύο φάσεων της Oracle 7 επιτρέπει κατανεμημένες ενημερώσεις δεδομένων σε διαφορετικά DBMS. Το πρόβλημα είναι ότι τα πρωτόκολλα δύο φάσεων για την πραγματοποίηση αλλαγών από διαφορετικά DBMS είναι ελάχιστα συμβατά μεταξύ τους.

Και τα 4 πακέτα παρέχουν τοπικό και παγκόσμιο κλείδωμα δεδομένων. Ωστόσο, εφαρμόζουν αυτόν τον αποκλεισμό σε διαφορετικά επίπεδα. Έτσι, η Oracle εφαρμόζει το κλείδωμα σε επίπεδο εγγραφής από προεπιλογή, ενώ άλλα DBMS εφαρμόζουν το κλείδωμα σε επίπεδο σελίδας ή πίνακα. Ο μηχανισμός κλειδώματος σάς επιτρέπει να αποτρέπετε αλλαγές σε δεδομένα που ελέγχονται αυτήν τη στιγμή από άλλους χρήστες. Αυτό διασφαλίζει την ακεραιότητα και τη συνέπεια των δεδομένων. Το κλείδωμα σε επίπεδο εγγραφής επιτρέπει την ταυτόχρονη ενημέρωση γειτονικών εγγραφών του ίδιου πίνακα. Αυτό μειώνει δραματικά την καθυστέρηση, επιταχύνει την επεξεργασία δεδομένων και μειώνει την πιθανότητα αδιεξόδου.

Όλοι οι προγραμματιστές κατανεμημένων DBMS σκοπεύουν να υποστηρίξουν την Αρχιτεκτονική Κατανεμημένων Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων της IBM στο μέλλον. Είναι αλήθεια ότι, αν και η IBM έχει από καιρό ανακοινώσει την έναρξη των εργασιών για την υλοποίηση αυτής της αρχιτεκτονικής, δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί. Αυτό οφείλεται προφανώς στην πολύ υψηλή πολυπλοκότητα της υλοποίησης της δηλωμένης αρχιτεκτονικής.

ΣΥΝΑΨΗ

Η οργάνωση μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων είναι απαραίτητη για εταιρείες που ασχολούνται με διάφορους τύπους δραστηριοτήτων, εάν στην καθημερινή τους εργασία υπάρχει ανάγκη να επιλυθούν τα ακόλουθα προβλήματα:

Η ανάγκη γρήγορης απόκτησης πληροφοριών από βάσεις δεδομένων απομακρυσμένων μονάδων (ή υποκαταστημάτων)·

Η ανάγκη ενοποίησης σε μια ενιαία βάση δεδομένων από τις βάσεις δεδομένων των νομικών προσώπων που περιλαμβάνονται στη δομή της εταιρείας για μετέπειτα ανάλυση δεδομένων και λήψη αναφορών από μία βάση δεδομένων, τόσο για την εταιρεία στο σύνολό της όσο και για κάθε νομική οντότητα χωριστά.

Η ανάγκη εισαγωγής μιας κεντρικής αλλαγής στη δομή και τους κανόνες λειτουργίας της βάσης δεδομένων για τη λειτουργία όλων των απομακρυσμένων τμημάτων (υποκαταστημάτων) και νομικών οντοτήτων (με την αδυναμία αλλαγής ορισμένων κανόνων απευθείας σε απομακρυσμένο τμήμα).

Η ανάγκη περιορισμού και ελέγχου των αλλαγών στα δεδομένα σε απομακρυσμένα τμήματα της εταιρείας (υποκαταστήματα).

Το κύριο καθήκον των κατανεμημένων συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων είναι να παρέχουν ένα μέσο ενοποίησης τοπικών βάσεων δεδομένων που βρίσκονται σε ορισμένους κόμβους ενός δικτύου υπολογιστών, έτσι ώστε ένας χρήστης που εργάζεται σε οποιονδήποτε κόμβο του δικτύου να έχει πρόσβαση σε όλες αυτές τις βάσεις δεδομένων ως ενιαία βάση δεδομένων.

Έτσι, τα κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών αποτελούν αναπόσπαστο μέρος ενός σύγχρονου πληροφοριακού συστήματος. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να διασφαλίζονται τα εξής: ευκολία χρήσης του συστήματος. τη δυνατότητα αυτόνομης λειτουργίας σε περίπτωση διακοπής της συνδεσιμότητας δικτύου ή διοικητικών αναγκών· υψηλό βαθμό αποτελεσματικότητας.

ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ

1. Πώς να οργανώσετε μια κατανεμημένη βάση πληροφοριών;

http://www.intelis-it.ru/services/automation_act/information-systems.html

2. Κατανεμημένες βάσεις δεδομένων. Βικιπαίδεια.

http://ru.wikipedia.org/wiki/distributed_db

3. Boyko V.V., Savinkov V.M. Σχεδιασμός βάσεων δεδομένων πληροφοριακών συστημάτων. – 2η έκδ. – Μ.: Οικονομικά και Στατιστική, 1989. – 350 σελ.

4. Ημερομηνία K. J. Introduction to database systems.: Μετάφρ. από τα αγγλικά – 6η έκδ. – Κίεβο: Διαλεκτική, 1998. – 784 σελ.

5. Κατανεμημένα πληροφοριακά συστήματα και βάσεις δεδομένων. Γκλεμπ Λαντιζένσκι

http://articles.org.ru/cfaq/index.php?qid=1306&catid=54

6. . Παγκόσμια κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών

http://www.ci.ru/inform4_97/astr1.htm

7. Σχεδιασμός της δομής μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων.

http://www.integro.ru/projects/gis/quest_1.htm

8. Connolly, T., Begg, K. Βάσεις δεδομένων. Σχεδιασμός, υλοποίηση και υποστήριξη. Θεωρία και πράξη. 3η έκδοση: Μετάφρ. από τα αγγλικά - M.: Publishing House “William”, 2003. – 433 p.

http://www.lcard.ru/~nail/database/osbd/glava_~3.htm

10. Τεχνολογίες κατανεμημένων βάσεων δεδομένων

http://rema.44.ru//resurs/study/dblab/dblab.html.

SPbSUT im. καθ. - Μπρούεβιτς

ΔΙΑΝΟΜΙΜΕΝΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

(ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΣΧΟΛΙΚΟ ΒΙΒΛΙΟ)

Αγία Πετρούπολη, 2008

Πρόλογος

Ενότητα 1. Δίκτυα και συστήματα πληροφοριών

1.1. Βασικές έννοιες της θεωρίας πληροφοριακών συστημάτων και δικτύων

1.2. Εννοιολογικό μοντέλο δικτύου πληροφοριών

1.3. Οργάνωση διαδικασιών διασύνδεσης σε δίκτυα πληροφοριών

1.4. Αρχές και λειτουργίες οργάνωσης διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων

1.5. Τοπικές πληροφορίες και δίκτυα υπολογιστών (LIVS)

1.5.1. Γενικές πληροφορίες

1.5.2. Πρότυπα τοπικού δικτύου

1.5.3. Αρχιτεκτονική τοπικών δικτύων τύπου Ethernet

1.5.4. Παράδειγμα Μορφή πλαισίου Ethernet

1.6. Τεχνολογίες και αρχιτεκτονική σύγχρονων ασύρματων δικτύων

1.6.1. Ταξινόμηση ασύρματων δικτύων μετάδοσης πληροφοριών

1.6.2. Προσωπικά ασύρματα δίκτυα (οικιακές τεχνολογίες RF, Bluetooth, ZigBee)

1.6.3. Ασύρματα LAN (πρότυπα IEEE 802.11 και DECT)

1.6.4. Ασύρματα μητροπολιτικά δίκτυα (τεχνολογία WiMAX)

1.6.5. Ασύρματα παγκόσμια δίκτυα WWAN (τεχνολογίες IEEE 802.20, GSM, CDMA, 3G)

1.7. Δίκτυα δεδομένων κορμού

1.7.1. X.25 δίκτυα μεταγωγής πακέτων

1.7.2. Πλαίσιο δικτύουΡελέ (Δίκτυα αναμετάδοσης πλαισίου)

1.7.3. Δίκτυα ΑΤΜ

1.7.4. Τεχνολογία TCP/IP

1.7.5. Τεχνολογία Ethernet σε δίκτυα δεδομένων κορμού

Ενότητα 2. Πρωτόκολλα φυσικής σύνδεσης και σύνδεσης δεδομένων σε κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών

2.1. Φυσικό στρώμα

2.1.1. Πρότυπα Πρωτοκόλλου σωματικό επίπεδομεταξύ OOD και AKD

2.1.2. Σύζευξη του AKD με το κανάλι επικοινωνίας

2.2. Πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης

2.2.1. Πρωτόκολλα προσανατολισμένα στα byte

2.2.2. Πρωτόκολλα προσανατολισμένα σε bit

2.2.3. Μετάδοση προσανατολισμένη στη σύνδεση και χωρίς σύνδεση

2.2.4. Μέθοδοι για την αύξηση της αξιοπιστίας σε επίπεδο συνδέσμου

2.2.5. Συμπίεση δεδομένων

Ενότητα 3. Μόντεμ για κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών

3.1. Μόντεμ για PSTN

3.1.1. Γενικές πληροφορίες

3.1.2. Στοιχεία μόντεμ για PSTN

3.1.3. Μέθοδοι κρυπτογράφησης

3.1.4. Μέθοδοι διαμόρφωσης

3.1.5. Πρωτόκολλα διαμόρφωσης σειράς V

3.2. Ψηφιακά μόντεμ

3.2.1. Ψηφιακή συσκευή μόντεμ

3.2.2. Προβλήματα μετάδοσης μέσω φυσικών γραμμών

3.2.3. Μόντεμ για φυσικές γραμμές

3.3. μόντεμ xDSL

3.4. Μόντεμ ραδιοφώνου

3.4.1. Γενικές πληροφορίες

3.4.2. Ραδιόφωνο μόντεμ ζωνών ISM

3.4.3. Μόντεμ πακέτων ραδιοφώνου

3.4.4. Μορφή πλαισίου AX.25

3.4.5. Φυσική υλοποίηση ραδιομόντεμ

3.5. Μόντεμ για δίκτυα οπτικών ινών (FOCL)

3.6. Αρχές κατασκευής συνελικτικών κωδίκων

3.6.1. Μέθοδοι αναπαράστασης συνελικτικών κωδίκων

3.6.2. Αλγόριθμος αποκωδικοποίησης Viterbi

Ενότητα 4. Τεκμηριωτικές τηλεπικοινωνίες

4.1. Γενικές διατάξειςσε δίκτυα και υπηρεσίες δεδομένων

4.2. Υπηρεσίες μετάδοσης δεδομένων. Ποιότητα παρεχόμενων υπηρεσιών ΠΔ

4.2.1. Μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύου PSTN

4.2.2. Μετάδοση δεδομένων μέσω καναλιών PM χωρίς μεταγωγή

4.2.3. Μετάδοση δεδομένων μέσω ψηφιακών καναλιών ολοκληρωμένων υπηρεσιών ψηφιακά δίκτυα (N-ISDN, B-ISDN)

4.2.4. Δείκτες ποιότητας υπηρεσιών σε υπηρεσίες PD με μεταγωγή πακέτων με χρήση του πρωτοκόλλου X.25

4.2.5. Δείκτες ποιότητας υπηρεσιών σε υπηρεσίες PD με ρελέ καρέ με χρήση του πρωτοκόλλου X.36

4.2.6. Δείκτες ποιότητας υπηρεσιών σε υπηρεσίες πρόσβασης δεδομένων με μεταγωγή πακέτων που χρησιμοποιούν πρωτόκολλα που ανήκουν στην οικογένεια IP

4.2.7. Δείκτες ποιότητας υπηρεσιών σε υπηρεσίες PD με ψηφιακά κανάλια χωρίς μεταγωγή

4.2.8. Ορισμένοι δείκτες ποιότητας PD για μη εξειδικευμένα δίκτυα δεδομένων

4.3. Υπηρεσίες και υπηρεσίες τηλεματικής. Ποιότητα των παρεχόμενων τηλεματικών υπηρεσιών και απαιτήσεις για αυτές

4.3.1. Υπηρεσίες φαξ

4.3.2. Υπηρεσία ανταλλαγής μηνυμάτων email

4.3.3. Υπηρεσίες τηλεδιάσκεψης

4.3.4. Υπηρεσίες πληροφόρησης

Ενότητα 5. Τεχνολογίες Διαδικτύου

5.1. Γενικές πληροφορίες για το Διαδίκτυο

5.1.1. Γενικευμένη δομή του Διαδικτύου

5.1.2. Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP

5.1.3. Οργανισμοί υπεύθυνοι για την ανάπτυξη του Διαδικτύου και την τυποποίηση των εργαλείων Διαδικτύου

5.1.4. Συγκριτική αξιολόγηση και πεδίο εφαρμογής αρχιτεκτονικές δικτύου ISO και TCP/IP

5.2. Επίπεδο εφαρμογής. Παραδείγματα υπηρεσιών και πρωτοκόλλων

5.2.1. Υπηρεσία FTP. Πρωτόκολλο FTP

5.2.2. υπηρεσία WWW. Πρωτόκολλο HTTP

5.2.3. Δομή και πρωτόκολλα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στο Διαδίκτυο

5. 3. Στρώμα μεταφοράς. Πρωτόκολλα TCP και UDP

5.4. Διευθυνσιοδότηση σε δίκτυα IP

5.4.1. Τύποι διευθύνσεων στοίβας TCP/IP

5.4.2. Τάξεις διευθύνσεων IP

5.5. Επίπεδο Διαδικτύου και πρωτόκολλο IP (Πρωτόκολλο Διαδικτύου)

5.6. Αρχές και αλγόριθμοι δρομολόγησης στο Διαδίκτυο

5.6.1. Πρόβλημα δρομολόγησης στο Διαδίκτυο

5.6.2. Πρωτόκολλα εσωτερικής δρομολόγησης

5.6.3. Εξωτερικά πρωτόκολλα δρομολόγησης

Ενότητα 6. Κατανεμημένοι πόροι πληροφοριών

πληροφοριακά συστήματα

6.1. Βάσεις δεδομένων

6.1.1. Γενικές έννοιες

6.1.3. Επίπεδα παρουσίασης δεδομένων

6.1.4. Μοντέλα Δεδομένων

6.3. Κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα

6.4. Αρχιτεκτονική Data Center

7.1. Βασικό μοντέλο και μέθοδος πελάτη-διακομιστή

7.2. Τροποποιήσεις του μοντέλου και της μεθόδου πελάτη-διακομιστή

7.2.1. Μοντέλο και μέθοδος πρόσβασης σε απομακρυσμένα δεδομένα

7.2.2. Μοντέλο και μέθοδος διακομιστή βάσης δεδομένων

7.2.3. Μοντέλο και μέθοδος διακομιστή εφαρμογής

7.3. Προγράμματα πρακτόρων και το μοντέλο πελάτη-πράκτορα-διακομιστή »

7.4. Χαρακτηριστικά της διαχείρισης στις κατανεμημένες πληροφορίες

συστήματα

Πρόλογος

Το ηλεκτρονικό εγχειρίδιο που προσφέρεται στην προσοχή σας καλύπτει ένα ευρύ φάσμα θεμάτων που σχετίζονται με την κατασκευή, τη λειτουργία και τη χρήση κατανεμημένων πληροφοριακών συστημάτων.

Πρώτη ενότηταΤο εγχειρίδιο είναι αφιερωμένο στα ζητήματα της κατασκευής δικτύων και συστημάτων πληροφοριών. Εξετάζονται τα θέματα οργάνωσης τοπικών δικτύων πληροφοριών και υπολογιστών και δίνονται πρότυπα. Δίνεται μεγάλη προσοχή στην εφαρμογή των ασύρματων δικτύων μετάδοσης πληροφοριών.

Στη δεύτερη ενότηταΔίνονται χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων του φυσικού επιπέδου και του επιπέδου ζεύξης δεδομένων του μοντέλου αναφοράς επτά επιπέδων αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων. Εξετάζονται παραδείγματα των πιο ευρέως χρησιμοποιούμενων διεπαφών τερματικού. Λαμβάνονται επίσης υπόψη τα πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων σε επίπεδο ζεύξης δεδομένων. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στις μεθόδους αύξησης της αξιοπιστίας και της συμπίεσης δεδομένων.

ΣΕ τρίτη ενότηταΤο εγχειρίδιο εξετάζει τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες επί του παρόντος κατηγορίες μόντεμ για κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών. Δίνεται αρκετή προσοχή στα θέματα επίτευξης υψηλών ρυθμών μετάδοσης δεδομένων με σύγχρονα μόντεμ με την απαιτούμενη ασυλία θορύβου.

Στην τέταρτη ενότηταγνωστοποιούνται οι απαιτήσεις των κυβερνητικών εγγράφων «Δίκτυα και Υπηρεσίες Μετάδοσης Δεδομένων» και «Τηλεματικές Υπηρεσίες». Λαμβάνονται υπόψη οι υπηρεσίες μετάδοσης δεδομένων και τηλεματικών υπηρεσιών, καθώς και η ποιότητα των υπηρεσιών που παρέχουν.

Στην πέμπτη ενότηταεξετάζονται οι αρχές κατασκευής ενός παγκόσμιου κατανεμημένου συστήματος πληροφορικής, το οποίο εφαρμόζεται στο Διαδίκτυο. Περιγράφονται ορισμένες υπηρεσίες και πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής. Αποκαλύπτεται η οργάνωση της λειτουργίας των πρωτοκόλλων επιπέδου μεταφοράς και δικτύου. Αντικατοπτρίζονται ζητήματα δρομολόγησης στο Διαδίκτυο.

Στην έκτη ενότηταΟι μέθοδοι αποθήκευσης, οργάνωσης και παρουσίασης πληροφοριών σε βάσεις δεδομένων αναλύονται, εξετάζονται τα κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα και αποκαλύπτεται η αρχιτεκτονική ενός κέντρου επεξεργασίας δεδομένων.

Έβδομη ενότηταείναι αφιερωμένο σε μοντέλα και μεθόδους διαχείρισης σε πληροφοριακά συστήματα.

Το εγχειρίδιο απευθύνεται σε μαθητές που έχουν στόχο να αποκτήσουν γνώσεις για το πώς οργανώνονται και λειτουργούν τα σύγχρονα δίκτυα και συστήματα πληροφοριών, τι πληροφοριακούς πόρουςαποτελούν τη βάση των κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, στα οποία βασίζονται τα πληροφοριακά συστήματα επικοινωνιακών περιβαλλόντων.

Το βιβλίο μπορεί να είναι χρήσιμο σε ερευνητές και επιστήμονες που ειδικεύονται στον τομέα των τεχνολογιών της πληροφορίας και των επικοινωνιών, καθώς και σε όσους μόλις κατέχουν αυτόν τον τομέα.

Δομή του μαθήματος. Διαλέξεις Κατανεμημένα συστήματα: εργασίες, ορολογία, αρχές λειτουργίας. Αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή. Τυπικές εργασίες. Τομείς εφαρμογής. Παράδειγμα πληροφοριακού συστήματος (μια τυπική εφαρμογή σε αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή). Αρχιτεκτονική πολλαπλών επιπέδων. Τομείς εφαρμογής. Σύντομη επισκόπηση σύγχρονες τεχνολογίες. XML, CGI/JSP, Servlets, DCOM, CORBA, RMI (.NET). Επιλογή επιπέδων σε αρχιτεκτονική πολλαπλών επιπέδων (τυπική αρχιτεκτονική). Πελάτες «Λεπτές» και «Χονδρές». Διακομιστής εφαρμογών. Διακομιστής βάσης δεδομένων. Μετανάστευση αντικειμένων (θέματα κατανομής υπολογιστικού φορτίου). Ανάπτυξη συστήματος. Βασικά στοιχεία CORBA. CORBA και OOP. Γλώσσα ορισμού διεπαφής IDL. Αντιστοίχιση IDL σε C++. Αντιστοίχιση IDL σε Java. ΣΦΑΙΡΑ. Δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ πελατών και διακομιστών. Υπηρεσίες ονοματοδοσίας CORBA. Ένα παράδειγμα ενός πληροφοριακού συστήματος που εφαρμόζεται σε μια αρχιτεκτονική πολλαπλών επιπέδων.

Δομή του μαθήματος. Πρακτική Εργαστηριακή εργασία 1 Σύστημα εξυπηρέτησης εκπτωτικές κάρτεςΑπαιτούμενα εργαλεία: server - Oracle (MSSQL Server 2000 sp3), client - Java (jdk, VisualCafe, MS J++,...) Εργαστηριακές εργασίες 2 WMS (Warehouse Management System) Thin client(Ιστός, HandHeld, κινητό τηλέφωνο,…). Διακομιστής εφαρμογών. Αλληλεπίδραση μεταξύ πελάτη και διακομιστή εφαρμογών. Διακομιστής επιχειρηματικής λογικής. Θέματα κατανομής υπολογιστικού φορτίου. Εξασφάλιση ανοχής σφαλμάτων. Απαιτούμενα εργαλεία: διακομιστής - Oracle (MSSQL Server 2000 sp3), Application/business logic - Java (jdk, VisualCafe, MS J++,...)

Κατανεμημένα συστήματα: Ορισμοί Ένα κατανεμημένο σύστημα είναι μια συλλογή ανεξάρτητων κόμβων (υπολογιστών) που εμφανίζονται στο χρήστη ως ένας υπολογιστής.

ένα κατανεμημένο σύστημα είναι μια συλλογή ανεξάρτητων υπολογιστών που συνδέονται μέσω δικτύου με λογισμικό που διασφαλίζει την κοινή λειτουργία τους.

Συνέπειες... Αποτυχίες – Οι διεργασίες εκτελούνται αυτόνομα, μεμονωμένα – Οι αποτυχίες μεμονωμένων διεργασιών μπορεί να παραμείνουν μη ανιχνεύσιμες – Οι μεμονωμένες διεργασίες μπορεί να μην έχουν επίγνωση μιας αποτυχίας σε όλο το σύστημα – Οι αποτυχίες συμβαίνουν συχνότερα από ό,τι σε ένα κεντρικό σύστημα – Νέες αιτίες αστοχιών (που συνέβη δεν υπάρχουν σε μονολιθικά συστήματα) – Οι αποτυχίες δικτύου απομονώνουν διεργασίες και κατακερματίζουν το σύστημα

Αρχές διαχωρισμού Λειτουργικός διαχωρισμός: οι κόμβοι εκτελούν διαφορετικές εργασίες – Πελάτης / διακομιστής – Κεντρικός υπολογιστής / Τερματικό – Συλλογή δεδομένων / επεξεργασία δεδομένων Λύση – δημιουργία κοινών υπηρεσιών Φυσικός διαχωρισμός (καθορίζεται από την εργασία) – Σύστημα εξυπηρέτησης αλυσίδας σούπερ μάρκετ – Δίκτυο υποστήριξης ομαδικής εργασίας

Αρχές καταμερισμού Load Sharing/Balancing: Ανάθεση εργασιών σε επεξεργαστές ώστε να βελτιστοποιηθεί το συνολικό φορτίο του συστήματος. Ενίσχυση ισχύος: διαφορετικοί κόμβοι λειτουργούν για την ίδια εργασία – Τα κατανεμημένα συστήματα που περιέχουν ένα σύνολο μικροεπεξεργαστών μπορούν να προσεγγίσουν την ισχύ ενός υπερυπολογιστή – 10000 CPU, κάθε 50 MIPS, μαζί MIPS - > μια εντολή εκτελείται σε nsec -> το φως ταξιδεύει 0,6 mm - > οποιοδήποτε υπάρχον τσιπ - περισσότερα! η εντολή εκτελείται σε 0,002 nsec -> το φως ταξιδεύει 0,6 mm -> οποιοδήποτε υπάρχον τσιπ - περισσότερα!">

Αρχές διαχωρισμού Φυσικός διαχωρισμός: το σύστημα βασίζεται στην υπόθεση ότι οι κόμβοι είναι φυσικά διαχωρισμένοι (απαιτήσεις αξιοπιστίας, ανοχή σφαλμάτων). Οικονομικά: ένα σετ φθηνών τσιπ μπορεί να προσφέρει καλύτερη απόδοσηαναλογία τιμής/απόδοσης από το mainframe – Mainframe: 10 φορές πιο γρήγορο, 1000 φορές πιο ακριβό

Κοινή χρήση πόρων Η κοινή χρήση πόρων είναι συχνά ένας από τους λόγους για την ανάπτυξη ενός κατανεμημένου συστήματος – Μειώνει το κόστος, (διακομιστές αρχείων και εκτυπώσεων) – Μοιράζεται δεδομένα μεταξύ των χρηστών ( συνεργασίαγια το έργο) Υπηρεσίες – Διαχείριση συνόλου πόρων – Παροχή υπηρεσιών στους χρήστες

Ο διακομιστής κοινής χρήσης πόρων χρησιμοποιείται για την παροχή υπηρεσιών – Λήψη αιτημάτων υπηρεσίας από λειτουργία κλήσης πελατών – Λήψη μηνύματος/απάντηση στο μήνυμα πλήρης υλοποίηση – απομακρυσμένη κλήση – Οι ρόλοι του πελάτη και του διακομιστή αλλάζουν από κλήση σε κλήση η ίδια διαδικασία μπορεί να είναι και πελάτης και διακομιστής – Η ορολογία πελάτη/διακομιστή ισχύει για διεργασίες και όχι κόμβους!!!

Κατακερματισμός της εφαρμογής Κατακερματισμός – διαίρεση της εφαρμογής σε ενότητες για διανομή Διαμόρφωση – Σύνδεση μονάδων μεταξύ τους (εξαρτήσεις) Τοποθέτηση – αποστολή μονάδων στο σύστημα προορισμού – Κατανομή υπολογιστικών μονάδων μεταξύ κόμβων (στατική ή δυναμική)

Ετερογένεια Middleware: επίπεδο μέσου λογισμικού – επιτρέπει σε ετερογενείς κόμβους να επικοινωνούν – Ορίζει ένα ομοιογενές υπολογιστικό μοντέλο – Υποστηρίζει μία ή περισσότερες γλώσσες προγραμματισμού – Παρέχει υποστήριξη για κατανεμημένες εφαρμογές Κλήση απομακρυσμένων αντικειμένων Κλήση απομακρυσμένου SQL Επεξεργασία κατανεμημένης συναλλαγής Παραδείγματα: CORBA, Java RMI, Microsoft DCOM

Ετερογένεια Κώδικας κινητού: κώδικας σχεδιασμένος για μετεγκατάσταση μεταξύ κόμβων – Ανάγκη να ξεπεραστούν οι διαφορές υλικού (διαφορετικά σύνολα εντολών) Εικονικές μηχανές–Ο μεταγλωττιστής «παράγει» bytecode για το VM – Το VM υλοποιείται για όλες τις πλατφόρμες υλικού (Java) Μέθοδοι Brute force – Μεταφέρουμε τον κώδικα για κάθε πλατφόρμα...

Σενάριο ασφαλείας 1: Πρόσβαση στα αποτελέσματα δοκιμών μέσω NFS – Πώς γνωρίζουμε ότι ο χρήστης είναι καθηγητής που έχει πρόσβαση στα δεδομένα; –Σενάριο εξουσιοδότησης 2: Αποστολή αριθμού πιστωτική κάρτασε ηλεκτρονικό κατάστημα – Κανείς εκτός από τον παραλήπτη δεν πρέπει να διαβάσει τα δεδομένα – Κρυπτογραφία

Κόστος επεκτασιμότητας φυσικούς πόρους–Αυξάνεται καθώς αυξάνεται ο αριθμός των χρηστών –Δεν πρέπει να αυξάνεται ταχύτερα από O(n), όπου n = αριθμός χρηστών Επιβάρυνση επιδόσεων –Αυξάνεται με το μέγεθος δεδομένων (και τον αριθμό των χρηστών) –Ο χρόνος αναζήτησης δεν πρέπει να αυξάνεται ταχύτερα από το O(log n ), όπου n = μέγεθος δεδομένων

Parallelism Concurrency Control – Πολλά νήματα που έχουν πρόσβαση σε έναν πόρο Σωστός προγραμματισμός της πρόσβασης σε παράλληλα νήματα (εξάλειψη αμοιβαίων εξαιρέσεων, συναλλαγές) – Συγχρονισμός (σηματογράφοι) Ασφαλής, αλλά μειώνει την απόδοση – Τα κοινόχρηστα αντικείμενα (πόροι) πρέπει να λειτουργούν σωστά σε περιβάλλον πολλαπλών νημάτων

Διαφάνεια Διαφάνεια πρόσβασης: πρόσβαση σε τοπικούς και απομακρυσμένους πόρους μέσω των ίδιων κλήσεων Διαφάνεια τοποθεσίας: πρόσβαση σε πόρους ανεξάρτητα από τη φυσική τους θέση. του ίδιου πόρου που χρησιμοποιείται χωρίς γνώση φυσικά χαρακτηριστικάαντιγραφή. Διαφάνεια χειρισμού σφαλμάτων: Προστατεύει τα στοιχεία λογισμικού από βλάβες που συμβαίνουν σε άλλα στοιχεία λογισμικού. Ανάκτηση καταστροφής Διαφάνεια φορητότητας: Η δυνατότητα μετακίνησης μιας εφαρμογής μεταξύ πλατφορμών χωρίς επανασχεδιασμό της Διαφάνεια απόδοσης: Η δυνατότητα ρύθμισης παραμέτρων του συστήματος για αύξηση της απόδοσης όταν αλλάζει η σύνθεση της πλατφόρμας εκτέλεσης Διαφάνεια επεκτασιμότητας: Η δυνατότητα αύξησης της απόδοσης χωρίς αλλαγή της δομής του σύστημα λογισμικού και τους αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται

Αποτελέσματα Κατανεμημένο σύστημα: – Αυτόνομοι (αλλά συνδεδεμένοι με ένα μέσο μετάδοσης δεδομένων) κόμβοι – Αλληλεπίδραση μέσω της μετάδοσης μηνυμάτων Πολλά παραδείγματα που χρειάζονται κατανεμημένα συστήματα και πρέπει να μπορείτε να τα δημιουργήσετε. Υπάρχουν κατανεμημένα συστήματα και πρέπει να είστε σε θέση να αναπτύξετε και να υποστηρίξετε τους

Πηγή:Περιοδικό «Προοπτικές για την Επιστήμη και την Εκπαίδευση» Τεύχος Αρ. 6(12)/2014 http://cyberleninka.ru/article/n/problemy-raspredelennyh-sistem

Σχόλιο

Το άρθρο περιγράφει τα χαρακτηριστικά των κατανεμημένων συστημάτων. Αποκαλύπτεται η έννοια ενός κατανεμημένου συστήματος και ενός κατανεμημένου συστήματος πληροφοριών.

Δίνεται μια ταξινόμηση των κατανεμημένων συστημάτων. Ειδικότερα, από το είδος των παρεχόμενων πόρων: κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα, κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών, σημασιολογικό νήμα. Με τον αριθμό των στοιχείων στο σύστημα: συστάδα, κατανεμημένο σύστημα εταιρικό επίπεδο, παγκόσμιο σύστημα.

Οι απαιτήσεις για τα κατανεμημένα συστήματα περιγράφονται: διαφάνεια ενός κατανεμημένου συστήματος, διαφάνεια τοποθεσίας, διαφάνεια πρόσβασης, διαφάνεια παραλληλισμού πρόσβασης, διαφάνεια επεκτασιμότητας κατανεμημένου συστήματος, διαφάνεια αναπαραγωγής, άνοιγμα του συστήματος, ασφάλεια, αξιοπιστία του Η/Υ.

Το άρθρο περιγράφει προβλήματα στη δημιουργία και λειτουργία κατανεμημένων συστημάτων, όπως: προβλήματα διαχείρισης συστήματος, προβλήματα εξισορρόπησης φορτίου, προβλήματα ανάκτησης δεδομένων σε περίπτωση σφαλμάτων, προβλήματα περιορισμένης επεκτασιμότητας (το πρόβλημα της αύξησης του αριθμού των κόμβων του συστήματος, το πρόβλημα περιορισμένων δυνατοτήτων διακομιστή, το πρόβλημα των περιορισμένων δικτύων δεδομένων, το πρόβλημα των περιορισμένων αλγορίθμων επεξεργασίας δεδομένων), το πρόβλημα της φορητότητας λογισμικού.

Λέξεις κλειδιά: υπολογιστές, κατανεμημένα συστήματα, κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα, κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών

Εισαγωγή

Στη σύγχρονη κοινωνία, υπάρχει ανάγκη βελτίωσης της ποιότητας και της ταχύτητας επεξεργασίας, πρώτα απ 'όλα, των «μεγάλων δεδομένων» και δεύτερον, των δεδομένων σε κατανεμημένα συστήματα. Από αυτή την άποψη, η σημασία των κατανεμημένων συστημάτων αποθήκευσης και επεξεργασίας δεδομένων αυξάνεται ως μέσο επίλυσης αυτού του προβλήματος. Ένα από τα κύρια καθήκοντα οποιουδήποτε κατανεμημένου συστήματος είναι η ανάλυση των ιδιοτήτων των δεδομένων που λαμβάνονται, τα οποία, για διάφορους λόγους, δεν μπορούν να αξιολογηθούν σε έναν μόνο κόμβο. Για να επιτευχθεί ο στόχος και να επιταχυνθεί ο χρόνος επεξεργασίας, είναι απαραίτητο στο πρώτο στάδιο να σταλούν δεδομένα σε κατανεμημένους κόμβους του συστήματος και στο δεύτερο να συλλεχθούν δεδομένα από κατανεμημένους κόμβους και να συγκεντρωθούν αυτά τα δεδομένα σε μια κοινή καθολική προβολή. Αυτό είναι δύσκολο λόγω της συχνής δυναμικής που συναντάται σε αυτούς τους τύπους προβλημάτων, τα οποία επιβάλλουν πολύ συχνές αλλαγές στις τοπικές τιμές που επηρεάζουν τις συνολικές παγκόσμιες ιδιότητες ολόκληρου του προβλήματος. Η δημιουργία αποτελεσματικών και προσαρμοστικών κατανεμημένων συστημάτων μπορεί να επιταχύνει σημαντικά την ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων. Για να εξετάσουμε αυτό το ζήτημα, θα αναλύσουμε τα προβλήματα που προκύπτουν κατά το σχεδιασμό και τη λειτουργία των κατανεμημένων συστημάτων.

Η έννοια του κατανεμημένου συστήματος

Αυτή τη στιγμή, υπάρχει μεγάλος αριθμός ορισμών της έννοιας «κατανεμημένο σύστημα» στη βιβλιογραφία. Ο πιο πλήρης ορισμός προτάθηκε από τον AS Tanenbaum: «Ένα κατανεμημένο σύστημα (DS) είναι ένα σύνολο ανεξάρτητων υπολογιστών που γίνεται αντιληπτό από τους χρήστες του ως ένα ενιαίο διαδοχικό σύστημα». Ένας άλλος ορισμός προτείνεται στην εργασία: Τα κατανεμημένα συστήματα είναι συστήματα λογισμικού και υλικού στα οποία η εκτέλεση των λειτουργιών (ενέργειες, υπολογισμοί) που είναι απαραίτητες για τη διασφάλιση της στοχευόμενης λειτουργικότητας του συστήματος κατανέμεται (φυσικά ή λογικά) μεταξύ διαφορετικών εκτελεστών. Στον τομέα των υπολογιστών, στη μελέτη μας, ένας υπολογιστής θα γίνει κατανοητός ως ένα σύστημα λογισμικού και υλικού που δημιουργήθηκε για μια συγκεκριμένη πρακτική εφαρμογή, η λειτουργικότητα του οποίου κατανέμεται σε διάφορους κόμβους.

Τα κατανεμημένα συστήματα μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια: από τον αριθμό των στοιχείων στο σύστημα, από το επίπεδο οργάνωσης των κατανεμημένων συστημάτων, από τον τύπο των παρεχόμενων πόρων, καθώς και με μια σειρά άλλων χαρακτηριστικών. Ανάλογα με το είδος των παρεχόμενων πόρων, υπάρχουν:

• κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα (Computational Grid)
• κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών (Πλέγμα Δεδομένων)
• Σημασιολογικό Πλέγμα

Το κύριο χαρακτηριστικό των υπολογιστικών συστημάτων (Computational Grid) είναι ότι η υπολογιστική ισχύς ολόκληρου του συστήματος παρέχεται ως ο κύριος πόρος. Η κύρια κατεύθυνση ανάπτυξης συστημάτων αυτού του τύπου είναι η αύξηση της υπολογιστικής ισχύος του συστήματος αυξάνοντας τον αριθμό των υπολογιστικών κόμβων. Ένα παράδειγμα κατανεμημένων υπολογιστικών συστημάτων είναι τα clusters.

Τα κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών (Πλέγμα Δεδομένων) παρέχουν υπολογιστικούς πόρους για επεξεργασία μεγάλους όγκουςδεδομένα για εργασίες που δεν απαιτούν μεγάλους υπολογιστικούς πόρους. Το Σημασιολογικό Πλέγμα παρέχει όχι μόνο μεμονωμένη υπολογιστική ισχύ (βάσεις δεδομένων, υπηρεσίες), αλλά και ένα σύνολο υπολογιστικών συστημάτων και πληροφοριακών συστημάτων για κάθε συγκεκριμένη θεματική περιοχή.

Με βάση τον αριθμό των στοιχείων του συστήματος, τα κατανεμημένα συστήματα διακρίνονται: σύμπλεγμα, κατανεμημένο σύστημα εταιρικού επιπέδου, παγκόσμιο σύστημα. Ένα κατανεμημένο σύστημα είναι ένα σύμπλεγμα εάν ο συνολικός αριθμός των στοιχείων δεν υπερβαίνει πολλές δεκάδες. Ένα κατανεμημένο σύστημα σε επίπεδο επιχείρησης περιέχει ήδη εκατοντάδες, και σε ορισμένες περιπτώσεις, χιλιάδες στοιχεία. Ένα παγκόσμιο σύστημα είναι ένα κατανεμημένο σύστημα με περισσότερα από 1000 στοιχεία που περιλαμβάνονται στη σύνθεσή του. Επιπλέον, συχνά, τα στοιχεία τέτοιων συστημάτων κατανέμονται παγκοσμίως. Ένα παράδειγμα παγκόσμιου κατανεμημένου δικτύου είναι το Διαδίκτυο, όπου το πεδίο πληροφοριών είναι ο παρεχόμενος πόρος.

Βασικές απαιτήσεις για κατανεμημένα συστήματα

Οι κύριες απαιτήσεις για τα κατανεμημένα συστήματα είναι: διαφάνεια, ανοιχτό σύστημα, ασφάλεια, επεκτασιμότητα Η/Υ, αξιοπιστία. Ας δούμε κάθε χαρακτηριστικό με περισσότερες λεπτομέρειες.

Διαφάνεια ενός κατανεμημένου συστήματος. Η διαφάνεια, γενικά, είναι ότι τα κατανεμημένα συστήματα πρέπει να γίνονται αντιληπτά από τους χρήστες του συστήματος ως μια ομοιογενής οντότητα και όχι ως ένα σύνολο αυτόνομων οντοτήτων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ο σχεδιασμός ενός κατανεμημένου συστήματος είναι μια σύνθετη εργασία και η διατήρηση της απαραίτητης διαφάνειας είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη λειτουργία του συστήματος. Υπάρχουν διάφοροι τύποι διαφάνειας.

Διαφάνεια τοποθεσίας. Στα κατανεμημένα συστήματα, η διαφάνεια τοποθεσίας σημαίνει ότι ο χρήστης δεν χρειάζεται να γνωρίζει πού βρίσκονται οι πόροι που χρειάζεται. Τα αρχεία μπορούν να μετακινηθούν σε διαφορετικούς κόμβους ενός κατανεμημένου συστήματος, για παράδειγμα, εάν παρουσιάστηκε μια αποτυχία σε έναν κόμβο υπολογιστή και τα δεδομένα αποκαταστάθηκαν σε έναν άλλο κόμβο υπολογιστή, αλλά ο χρήστης δεν πρέπει να παρατηρήσει αυτές τις κινήσεις. Για παράδειγμα, στα συστήματα αρχείων κατανεμημένων πληροφοριών, ο χρήστης θα πρέπει να βλέπει μόνο έναν χώρο αρχείου, παρά το γεγονός ότι τα δεδομένα ενδέχεται να βρίσκονται φυσικά σε διαφορετικούς διακομιστές.

Διαφάνεια πρόσβασης. Στα κατανεμημένα συστήματα, η αρχή της διαφάνειας πρόσβασης παίζει τον πιο σημαντικό ρόλο. Η διαφάνεια σε αυτήν την περίπτωση αφορά τη διασφάλιση της απόκρυψης των διαφορών πρόσβασης και τη διάθεση δεδομένων.

Πρόσβαση στη διαφάνεια συγχρονισμού. Διαφορετικοί χρήστες κατανεμημένων συστημάτων πρέπει να μπορούν να έχουν πρόσβαση σε κοινά δεδομένα παράλληλα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η παράλληλη κοινή χρήση των πόρων του συστήματος και, κατά συνέπεια, να διασφαλιστεί η απόκρυψη του γεγονότος της κοινής χρήσης πόρων.

Διαφάνεια αναπαραγωγής. Προκειμένου να διασφαλιστεί η ασφάλεια των δεδομένων, ειδικά στα κατανεμημένα συστήματα αρχείων, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η αναπαραγωγή δεδομένων. Ο χρήστης δεν πρέπει να γνωρίζει ότι υπάρχει αναπαραγωγή δεδομένων. Για να αποκρύψετε αυτόν τον παράγοντα, είναι απαραίτητο τα παρεχόμενα δεδομένα ή πόροι να έχουν τα ίδια ονόματα.

Ανοιχτότητα του συστήματος. Σε αντίθεση με τα πρώιμα κατανεμημένα συστήματα, τα οποία ήταν εγγενώς περιορισμένα και κλειστά επειδή δημιουργήθηκαν κυρίως μέσα σε μεμονωμένους οργανισμούς και για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων, τα σύγχρονα κατανεμημένα συστήματα δημιουργούνται όλο και πιο ανοιχτά. Η εφαρμογή της αρχής του ανοίγματος στα κατανεμημένα συστήματα κατέστη δυνατή χάρη στην ανάπτυξη γραμμών δεδομένων, την αυξημένη απόδοση του επεξεργαστή και τη γενική ανάπτυξη της τεχνολογίας πληροφοριών. Το άνοιγμα των κατανεμημένων συστημάτων σημαίνει την ικανότητα αλληλεπίδρασης με άλλα ανοιχτά συστήματα. Ανοιχτά συστήματαπρέπει να έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• Οι υπολογιστές πρέπει να συμμορφώνονται με σαφώς καθορισμένες διεπαφές
• Τα συστήματα που περιλαμβάνονται στο RS πρέπει να αλληλεπιδρούν εύκολα μεταξύ τους
• Τα συστήματα πρέπει να παρέχουν φορητότητα εφαρμογής.

Το άνοιγμα του συστήματος μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας: γλώσσες προγραμματισμού, πλατφόρμες υλικού, λογισμικό.

Ασφάλεια. Η ασφάλεια κατέχει ιδιαίτερη θέση στα σύγχρονα κατανεμημένα συστήματα. Η ασφάλεια RS είναι, γενικά, ένας συνδυασμός 3 παραγόντων:

• Διασφάλιση του απορρήτου των δεδομένων και των πόρων·
• Διασφάλιση του απορρήτου της πρόσβασης σε πόρους για πολλούς χρήστες.
• Διασφάλιση της ακεραιότητας των πόρων και των δεδομένων.

Η ανάγκη δημιουργίας κατανεμημένων συστημάτων που παρέχουν την απαραίτητη ασφάλεια δεδομένων και ολόκληρης της δομής του Η/Υ προκύπτει παντού. Πολλά ζητήματα ασφαλείας μπορούν να επιλυθούν σε επίπεδο μεμονωμένων κόμβων υπολογιστή, για παράδειγμα, εγκαθιστώντας τείχη προστασίας και λογισμικό προστασίας από ιούς σε μεμονωμένους κόμβους συστήματος, εισάγοντας μια πολιτική ελέγχου ταυτότητας χρήστη και άλλες μεθόδους. Αλλά λόγω της αρχιτεκτονικής των περισσότερων υπολογιστών, αυτή η προσέγγιση δεν είναι πάντα αποτελεσματική. Το λογισμικό δεν μπορεί πάντα να παρέχει την απαραίτητη εμπιστευτικότητα δεδομένων σε ένα κατανεμημένο σύστημα. Για παράδειγμα, το λογισμικό δεν μπορεί πάντα να προστατεύει πλήρως από MIMT και Επιθέσεις DDOSσε ένα κατανεμημένο δίκτυο. Συχνά, οι μέθοδοι προστασίας από τέτοιες επιθέσεις δεν είναι πάντα αποδεκτές για κόμβους δικτύου υπολογιστών. Ένας σημαντικός δείκτης κατά την οργάνωση της προστασίας του υπολογιστή είναι το επίπεδο διαθεσιμότητας του συστήματος. Το επίπεδο διαθεσιμότητας ενός κατανεμημένου συστήματος καθορίζεται όχι μόνο από τη διαθεσιμότητα του πόρου τη στιγμή t, αλλά και από τις αρχές οργάνωσης της προστασίας του υπολογιστή, καθώς τα περισσότερα λογισμικό, παρέχοντας προστασία από επιθέσεις που στοχεύουν στην άρνηση παροχής υπηρεσιών. Πολλή προσοχή αυτό το θέμαπληρώνεται από πολλούς κατασκευαστές λογισμικού προστασίας από ιούς.

Αξιοπιστία της RS. Λόγω της εμφάνισης νέων μεθόδων και αλγορίθμων που είναι απαιτητικοί για υπολογιστικούς πόρους και, κυρίως, χρόνους, η ανάγκη για διαθεσιμότητα κατανεμημένων συστημάτων τη χρονική στιγμή t καθίσταται εξαιρετικά επιτακτική. Ο κύριος δείκτης που καθορίζει την αξιοπιστία ολόκληρου του υπολογιστή είναι η ανοχή σφαλμάτων. Η ανοχή σφαλμάτων είναι η πιο σημαντική ιδιότητα ενός υπολογιστικού συστήματος, η οποία συνίσταται στη δυνατότητα συνέχισης των ενεργειών που καθορίζονται από το πρόγραμμα μετά την εμφάνιση μιας δυσλειτουργίας.

Προβλήματα λειτουργίας κατανεμημένων συστημάτων

Παρά όλα τα πλεονεκτήματα των κατανεμημένων συστημάτων σε σύγκριση με τα παραδοσιακά κεντρικά συστήματα (τα RS παρέχουν σημαντικά χαμηλότερο κόστος εγκατάστασης και ευκολία εφαρμογής), τα RS έχουν επίσης μια σειρά από σημαντικά μειονεκτήματα. Τα κύρια προβλήματα των κατανεμημένων συστημάτων σε σύγκριση με τα παραδοσιακά συστήματα είναι:

• προβλήματα διαχείρισης συστήματος?
• προβλήματα περιορισμένης επεκτασιμότητας του Η/Υ.
• προβλήματα φορητότητας λογισμικού.

Τα προβλήματα διαχείρισης συστήματος περιλαμβάνουν προβλήματα: προβλήματα εξισορρόπησης του φορτίου στους κόμβους του συστήματος. προβλήματα με την ανάκτηση δεδομένων σε περίπτωση σφαλμάτων. Ο κατακερματισμός των πόρων σε κατανεμημένα συστήματα απαιτεί τη δημιουργία ευέλικτων, προσαρμόσιμων εργαλείων διαχείρισης. Δεδομένου ότι η διαχείριση σε παγκόσμια κατανεμημένα συστήματα πρέπει να πραγματοποιείται αυτόματα, προκύπτουν τα ακόλουθα κύρια προβλήματα στη διαχείριση των κατανεμημένων συστημάτων:

• εξισορρόπηση φορτίου στους κόμβους του συστήματος.
• ανάκτηση δεδομένων σε περίπτωση σφάλματος.
• συλλογή στατιστικών στοιχείων από κόμβους συστήματος.
• αυτόματη ενημέρωση λογισμικού στους κόμβους συστήματος.

Αξίζει να καταλάβουμε ότι αυτή η λίστα είναι γενική, δηλ. Για κάθε συγκεκριμένο υπολογιστή, ενδέχεται να προκύψουν προβλήματα που δεν περιγράφονται σε αυτήν την εργασία. Αλλά αυτά τα προβλήματα είναι τα πιο συνηθισμένα στην πράξη και αξίζουν ιδιαίτερης προσοχής κατά το σχεδιασμό ενός υπολογιστή. Τα δύο τελευταία προβλήματα έχουν μελετηθεί καλά και υπάρχουν πολλά αναπτυγμένα εργαλεία λογισμικού στην αγορά λογισμικού κατανεμημένων συστημάτων που παρέχουν τόσο συλλογή στατιστικών όσο και ενημέρωση λογισμικού. Επιστημονικό ενδιαφέρον παρουσιάζουν μέθοδοι εξισορρόπησης του φορτίου στους κόμβους του συστήματος και μέθοδοι ανάκτησης δεδομένων σε περίπτωση σφαλμάτων. Λόγω των ιδιαιτεροτήτων του RS, καθώς και της ετερογένειας του εξοπλισμού και της αρχιτεκτονικής του RS, δεν υπάρχει ενιαία μέθοδος σχεδιασμού που θα έδινε λύση σε αυτά τα προβλήματα.

Προβλήματα εξισορρόπησης φορτίου. Ένα σημαντικό πρόβλημα κατά το σχεδιασμό ενός υπολογιστή είναι η διασφάλιση αποτελεσματικής εξισορρόπησης φορτίου στους κόμβους του συστήματος. Μια σωστά επιλεγμένη στρατηγική εξισορρόπησης φορτίου έχει καθοριστικό αντίκτυπο στη συνολική απόδοση και ταχύτητα ενός κατανεμημένου συστήματος. Προς το παρόν, υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις για την επίλυση αυτού του προβλήματος.

Στη γενική περίπτωση, μπορεί να διακριθεί μια γενικευμένη ταξινόμηση μεθόδων για την εξισορρόπηση του φορτίου των κόμβων υπολογιστών. Με βάση τη φύση της κατανομής φορτίου στους κόμβους υπολογιστών, διακρίνουν: δυναμική εξισορρόπηση (ανακατανομή). στατική εξισορρόπηση.

Η στατική εξισορρόπηση εκτελείται συχνά ως αποτέλεσμα μιας εκ των προτέρων ανάλυσης. Κατά τη διανομή των πόρων μεταξύ των κόμβων υπολογιστών, το μοντέλο του κατανεμημένου συστήματος αναλύεται προκειμένου να αναγνωριστεί καλύτερη στρατηγικήεξισορρόπηση. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η δομή του Η/Υ, καθώς και η διαμόρφωση των κόμβων υπολογιστών. Το κύριο μειονέκτημα αυτής της μεθόδου εξισορρόπησης φορτίου είναι η ανάγκη συσχέτισης κόμβων με διαφορετικές διαμορφώσεις υλικού με την υπολογιστική πολυπλοκότητα του προβλήματος, κάτι που δεν είναι πάντα δυνατό.

Η δυναμική εξισορρόπηση ενός κατανεμημένου συστήματος συνίσταται στην προσαρμογή του φορτίου στους κόμβους ενός κατανεμημένου συστήματος κατά τη λειτουργία, η οποία με τη σειρά της επιτρέπει την αποτελεσματικότερη χρήση των πόρων του δικτύου. Η ανάγκη για δυναμική εξισορρόπηση προκύπτει όταν δεν είναι δυνατό να αναληφθεί αρχικά εκ των προτέρων το συνολικό φορτίο του δικτύου. Τέτοιες καταστάσεις προκύπτουν συχνότερα, για παράδειγμα, σε προβλήματα μαθηματική μοντελοποίηση, όταν κατά τη διάρκεια των υπολογισμών σε κάθε επανάληψη, η πολυπλοκότητα του υπολογισμού αυξάνεται και, κατά συνέπεια, αυξάνεται και ο συνολικός χρόνος υπολογισμού. Η δυναμική εξισορρόπηση επιτρέπει επίσης τη χρήση λογισμικού που θα είναι αμετάβλητο στην αρχιτεκτονική του κατανεμημένου συστήματος.

Προβλήματα με την ανάκτηση δεδομένων σε περίπτωση σφαλμάτων. Κατά τη λειτουργία των κατανεμημένων συστημάτων, το πιο κοινό πρόβλημα που προκύπτει είναι η παρακολούθηση αστοχιών και η επακόλουθη ανάκτηση δεδομένων. Αυτή η κατάστασημπορεί να συμβεί, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος ενός από τους κόμβους του υπολογιστή. Η αυτόματη ανάκτηση δεδομένων είναι μια πολύπλοκη εργασία που περιλαμβάνει πολλά προβλήματα. Κατά την ανάκτηση, είναι απαραίτητο να μάθετε τη φύση του σφάλματος που παρουσιάστηκε, να το ταξινομήσετε και να επαναφέρετε αυτόματα όλα τα δεδομένα. Σε αυτήν την περίπτωση, όχι μόνο πρέπει να διατηρηθεί ολόκληρη η ακεραιότητα των συσχετισμένων δεδομένων, αλλά και η διαθεσιμότητα των υπόλοιπων δεδομένων, καθώς η ανάκτηση πρέπει να πραγματοποιηθεί χωρίς αποκλεισμό των κύριων πόρων για ανάγνωση-εγγραφή, π.χ. το κατανεμημένο σύστημα πρέπει να λειτουργεί χωρίς διακοπή. Προς το παρόν, υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις για την επίλυση αυτού του προβλήματος. Για παράδειγμα, μία από τις μεθόδους ανάκτησης σε κατανεμημένα συστήματα πληροφοριών (κατανεμημένο DBMS) είναι η χρήση του λεγόμενου αρχείου καταγραφής συναλλαγών, το οποίο αποθηκεύει όλες τις πληροφορίες σχετικά με όλες τις αλλαγές που έχουν συμβεί στη βάση δεδομένων. Η δυσκολία σε αυτή την περίπτωση έγκειται στη σωστή ταξινόμηση των σφαλμάτων και στη σωστή εφαρμογή των μεθόδων ανάκτησης δεδομένων σε αυτόματη λειτουργία.

Προβλήματα περιορισμένης επεκτασιμότητας. Η επεκτασιμότητα των κατανεμημένων συστημάτων είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα κατά το σχεδιασμό ενός υπολογιστή. Τα κατανεμημένα συστήματα κατέστησαν δυνατή την αποφυγή του κύριου μειονέκτημα των κεντρικών συστημάτων - την περιορισμένη επέκταση της υπολογιστικής ισχύος του συστήματος. Υπάρχουν τρεις κύριοι δείκτες επεκτασιμότητας του συστήματος:

• επεκτασιμότητα του Η/Υ σε σχέση με το μέγεθός του. Ένα σύστημα θεωρείται επεκτάσιμο σε σχέση με το μέγεθός του εάν μπορεί εύκολα να συνδέσει νέους κόμβους σε αυτό.
• Γεωγραφική επεκτασιμότητα. Ένα σύστημα θεωρείται γεωγραφικά επεκτάσιμο εάν είναι δυνατή η σύνδεση νέων κόμβων στο δίκτυό του, χωρίς να συνδέεται με μια συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή (χώρα, πόλη, κέντρο δεδομένων κ.λπ.), δηλαδή κόμβους παγκόσμιας κατανομής.
• Επεκτασιμότητα της διαχείρισης. Ένα σύστημα θεωρείται επεκτάσιμο από την άποψη της διαχείρισης πόρων εάν, καθώς αυξάνεται ο συνολικός αριθμός των κόμβων του συστήματος, η διαχείριση του συστήματος δεν γίνεται πιο περίπλοκη.

Κατά την επίλυση του προβλήματος της επεκτασιμότητας του συστήματος, πρέπει να λυθούν πολλά προβλήματα. Ας επισημάνουμε τα κύρια προβλήματα επεκτασιμότητας των κατανεμημένων συστημάτων.

Το πρόβλημα είναι η αύξηση του αριθμού των κόμβων του συστήματος, κάτι που δεν είναι πάντα εφικτό λόγω των περιορισμών των υπηρεσιών και των αλγορίθμων, καθώς πολλές υπηρεσίες διαμορφώνονται συχνά ώστε να χρησιμοποιούνται σε μια συγκεκριμένη ποσότητα εξοπλισμού, για παράδειγμα, να χρησιμοποιούν μόνο έναν συγκεκριμένο διακομιστή, μια συγκεκριμένη αρχιτεκτονική. Δηλαδή, βρισκόμαστε αντιμέτωποι με το πρόβλημα της συγκέντρωσης τόσο των πόρων όσο και των υπηρεσιών.

Το πρόβλημα είναι οι περιορισμένες δυνατότητες του διακομιστή, ο οποίος συγκεντρώνει δεδομένα που συλλέγονται από κόμβους συστήματος σε μια κοινή καθολική προβολή.

Το πρόβλημα των περιορισμένων δικτύων δεδομένων. Δεδομένου ότι, με τη γεωγραφική επεκτασιμότητα, οι κόμβοι ενός κατανεμημένου συστήματος μπορούν να βρίσκονται σε γεωγραφικά απομακρυσμένα μέρη του κόσμου, κατά τον σχεδιασμό και τη λειτουργία ενός Η/Υ αντιμετωπίζουμε προβλήματα αξιοπιστίας των δικτύων μετάδοσης δεδομένων. Σε χαμηλούς ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων, η συνολική αξιοπιστία και η απόδοση του υπολογιστή ενδέχεται να μειωθεί.

Το πρόβλημα των περιορισμένων αλγορίθμων επεξεργασίας δεδομένων. Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι και αλγόριθμοι για τη συλλογή δεδομένων από κόμβους συστήματος που επιβαρύνουν ελάχιστα το δίκτυο επικοινωνίας.

Πρόβλημα φορητότητας λογισμικού. Το πρόβλημα της φορητότητας λογισμικού είναι ένας από τους βασικούς περιοριστικούς παράγοντες για την ανάπτυξη και την περαιτέρω κλιμάκωση των κατανεμημένων συστημάτων. Το πρόβλημα της φορητότητας είναι η αδυναμία εκτέλεσης της εφαρμογής που δημιουργήθηκε σε διαφορετικές αρχιτεκτονικές. Η ταχεία ανάπτυξη αρχιτεκτονικών λογισμικού, γλωσσών προγραμματισμού, καθώς και η γενική ανάπτυξη ολόκληρης της βιομηχανίας πληροφορικής στο σύνολό της - όλα αυτά οδήγησαν στην ανάγκη δημιουργίας μεθοδολογιών για φορητότητα κώδικα λογισμικού.

Το ζήτημα της φορητότητας λογισμικού είναι ιδιαίτερα έντονο σε παγκόσμια κατανεμημένα συστήματα, όπου συχνά χρησιμοποιούνται ως κόμβοι διάφορος ετερογενής εξοπλισμός με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα. Για παράδειγμα, για να συνδυάσετε υπολογιστές σε ένα παγκόσμιο δίκτυο υπολογιστών GRID, είναι απαραίτητο να γράψετε μια εφαρμογή πελάτη για κάθε κόμβο υπολογιστών, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες της αρχιτεκτονικής του και το εγκατεστημένο λειτουργικό σύστημα, κάτι που είναι δύσκολο έργο. Διαρκώς αυξανόμενες απαιτήσεις για αυξημένη κινητικότητα προϊόντα λογισμικού, οδηγεί στην ανάγκη διεξαγωγής έρευνας προς αυτή την κατεύθυνση. Πολλές δημοσιευμένες επιστημονικές εργασίες είναι αφιερωμένες στα προβλήματα εξασφάλισης λογισμικού πολλαπλών πλατφορμών, τα οποία δείχνουν τις κύριες προσεγγίσεις και μεθόδους που επιτρέπουν τη δημιουργία φορητών εφαρμογών.

Σύναψη

Από τη μία πλευρά, τα κατανεμημένα συστήματα είναι εργαλεία που επιτρέπουν την επίλυση μεγάλου αριθμού πολύπλοκων προβλημάτων, τα περισσότερα από τα οποία δεν μπορούν να επιλυθούν με άλλες μεθόδους. Τα κατανεμημένα συστήματα εξαλείφουν το κύριο μειονέκτημα των κεντρικών συστημάτων - την περιορισμένη επέκταση της υπολογιστικής ισχύος. Παράλληλα, η ανάλυση αποκάλυψε μια σειρά από προβλήματα που απαιτούν λύσεις.

Η περιορισμένη χρήση κατανεμημένων συστημάτων περιπλέκεται από τη χρήση εξοπλισμού από διαφορετικούς κατασκευαστές με διάφορα είδηαρχιτεκτονική Λόγω της μεγάλης ποικιλίας πτυχών της κατασκευής υπολογιστικών συστημάτων, καθώς και της ποικιλίας των υπαρχόντων λειτουργικών συστημάτων, υπάρχει ανάγκη να δημιουργηθούν μέθοδοι για προσαρμοστικό προγραμματισμό της διανομής νημάτων σε ένα κατανεμημένο σύστημα, που θα επιταχύνει σημαντικά την ταχύτητα επεξεργασίας των εισερχόμενων αιτήματα υπηρεσιών και να αυξήσει τη συνολική απόδοση του συστήματος. Ωστόσο, σε γενικές γραμμές, υπάρχει μια θετική τάση επίλυσης προβλημάτων και θα πρέπει να υποτεθεί ότι τα επόμενα χρόνια θα υπάρξει ένα ποιοτικό τεχνολογικό άλμα προς αυτή την κατεύθυνση.

ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ

1. Tsvetkov V. Ya., Lobanov A. A. Μεγάλα Δεδομέναως εμπόδιο πληροφοριών // Ευρωπαίος ερευνητής. 2014. Τόμος (78). Νο 7-1. σελ. 1237-1242.
2. Μάρτιν Ντ. Δίκτυα υπολογιστώνκαι κατανεμημένη επεξεργασία δεδομένων: Λογισμικό, μέθοδοι και αρχιτεκτονική: [Σε 2 τεύχη]: Μεταφρ. από τα αγγλικά Τομ. 1. Οικονομικά και Στατιστική, 1985.
3. Tsvetkov V.Ya. Βάσεις δεδομένων. Λειτουργία πληροφοριακών συστημάτων με κατανεμημένες βάσεις δεδομένων. Μ.: MIIGAiK, 2009. 88 σελ.
4. Shokin Yu.I. και άλλα Κατανεμημένα πληροφοριακά και αναλυτικά συστήματα αναζήτησης, επεξεργασίας και ανάλυσης χωρικών δεδομένων //. Τεχνολογίες υπολογιστών. 2007. Τ. 12. Αρ. 3. σσ. 108-115.
5. Tanenbaum A., Van Steen M. Κατανεμημένα συστήματα. Pearson Prentice Hall, 2007.
6. Ι.Β. Burdonov, A.S. Kosachev, V.N. Ponomarenko, V.Z. Σνίτμαν. Ανασκόπηση προσεγγίσεων για την επαλήθευση κατανεμημένων συστημάτων. Μ.: Ρωσική Ακαδημία Επιστημών. Ινστιτούτο Προγραμματισμού Συστημάτων (ISP RAS) 2003. 51 σελ.
7. Vovchenko A.E., Kalinichenko L.A., Stupnikov S.A. Σημασιολογικό πλέγμα με βάση την έννοια των ενδιάμεσων θεμάτων. Ινστιτούτο Προβλημάτων Πληροφορικής της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. URL: http://83.149.245.107/synthesis/publications/10semgrid/10semgr id.pdf (πρόσβαση στις 20 Σεπτεμβρίου 2014).
8. Rodin A.V., Burtsev V.L. Παράλληλα ή κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα; // Πρακτικά Επιστημονικής Συνεδρίας MEPhI-2006 Τ. 12 Πληροφορική και διεργασίες διαχείρισης. Συστήματα υπολογιστώνκαι τεχνολογία. Με. 149-151.
9. Γιώργος Κουλούρης, Jean Dollimore, Tim Kindberg, “Distributed Systems Concepts and Design” 3η έκδοση, Addison-Wesley.
10. Blaze Μ. et al. Ο ρόλος της διαχείρισης εμπιστοσύνης στα κατανεμημένα συστήματα ασφαλείας // Ασφαλής Προγραμματισμός Διαδικτύου. Springer Berlin Heidelberg, 1999, σ. 185-210.
11. Babich A.V., Bersenev G.B. Αλγόριθμοι για δυναμική εξισορρόπηση φορτίου σε ένα κατανεμημένο ενεργό σύστημα παρακολούθησης // Νέα του Tula State University. Τεχνικές Επιστήμες. 2011. Αρ. 3. σελ. 251-261.
12. Daryapurkar A., ​​Deshmukh M. V. M. Efficient Load Balancing Algorithm in Cloud Environment // International Journal of Computer Science and Applications. 2013. Τ. 6. Αρ. 2. σελ. 308-312.
13. Κατανεμημένα συστήματα. Αρχές και παραδείγματα E. Tanenbaum, M. Van Steen. Αγία Πετρούπολη: Peter, 2003.
14. Tanenbaum A. S., Klint P., Bohm W. Guidelines for software portability // Software: Practice and Experience. 1978. Τ. 8. Αρ. 6. σσ. 681-698.
15. James D. Mooney. "Φορητότητα στη Διαδικασία Λογισμικού". Τεχνική Έκθεση TR 97-1, Τμ. Στατιστικής και Επιστήμης Υπολογιστών, Πανεπιστήμιο Δυτικής Βιρτζίνια, Morgantown WV, 1997.