Файловые серверы

Файловые серверы предоставляют средства, позволяющие пользователям сети совместно работать с файлами. Файловый сервис реализуется с помощью сетевых приложений с функциями хранения, извлечения и перемещения данных. Вероятно, подобный вид обслуживания является для пользователей наиболее важной причиной вложения средств в компьютерную сеть.

Благодаря сетевым файловым службам пользователи могут обмениваться файлами, считывать, записывать их и управлять общей информацией. Файловые серверы проектируются специально для поддержки файловых служб в сети. В настоящее время существует несколько популярных типов файловых серверов, например Windows NT, NetWare, AppleShare и Banyan Vines.

Можно назвать три основных категории устройств памяти:

· офлайновые (автономные) – магнитная лента, оптические диски;

· онлайновые (неавтономные) – на жестких дисках;

· полуавтономные (с автоматически устанавливаемым носителем).

Архивирование файлов – процесс резервного копирования.

· Серверы печати: совместная работа с принтером, размещение принтера, увеличить производительность рабочих станций, работа с факсами.

· Серверы приложений: доступ к дорогостоящему ПО. ОС Windows NT Server превосходный сервер приложений.

· Серверы сообщений: средства обмена сообщениями, почтой, речевыми сообщениями.

· Серверы баз данных:

Службы баз данных предоставляют сети мощные средства БД, доступные для использования на относительно маломощных ПК. Большинство систем баз данных реализовано в архитектуре клиент/сервер. Это означает, что приложения БД работают на двух различных компонентах:

—» клиентская часть приложения функционирует на рабочей станции клиента, обеспечивая интерфейс и обработку наименее интенсивно загружающих процессор функций — таких как «запросы к данным*;

—» серверные компоненты приложения управляют операциями с БД, требующими высокой производительности. Они функционируют на сервере БД, обрабатывая базы данных, очереди, запросы клиентов.

Предположим, сеть содержит базу данных объемом в 100 Гбайт. Эта БД может управляться централизованным приложением базы данных, реализованным на основе модели клиент/сервер. Клиент запрашивает информацию с сервера, который обрабатывает запрос и сообщает результаты клиенту. Клиент может обращаться к данным, обрабатывать их и возвращать серверу.

Серверы БД становятся все более мощными и обеспечивают сложные средства, включая защиту, оптимизацию БД и распределение данных. Распределенные базы данных используют системы управления БД (СУБД) и завоевывают все большую популярность.

Распределенные БД максимально увеличивают эффективность сети, позволяя хранить данные ближе к тем узлам, где они необходимы. Для пользователя такая БД выглядит как единое целое, хотя ее данные могут храниться во всей сети, ближе к тем пользователям, которым нужна соответствующая информация. Это увеличивает производительность и помогает выделять для доступа к данным локальные ресурсы (вместо, например, каналов глобальной сети).

Пример двухсерверной сети приведен на рис. 2.

При использовании многосерверной сети нужно предусмотреть возможность появления узких мест, заторов в сетевом трафике и т. д.

Многосерверные сети хорошо подходят для следующих целей:

1) централизация файловых служб;

2) сетевая печать;

3) электронная почта;

Рис. 2. Многосерверная сеть с двумя специализированными серверами

4) приложения управления документооборотом и системы коллективного пользования;

5) защита с помощью регистрации;

6) службы приложений;

7) крупные базы данных;

8) доступ к Internet/глобальным сетям.

Hub – концентратор, хаб. Устройство, обеспечивающее преобразование передаваемых сигналов таким образом, что сеть м.б. дополнена новыми рабочими станциями. 2 вида:

· Активные, усиливающие передаваемые сигналы и позволяющие использовать кабель большой длины.

· Пассивные, разделяющие передавать сигналы и позволяющие использовать дополнительные рабочие станции.

В сетях типа звезда активный хаб является центральным устройством управления сетью.

Bridge – устройство, используемое для соединения локальных сетей и обеспечивающее возможность обмена данными между ними. Мост позволяет соединять сети, используя кабели различных типов и различные сетевые технологии, и протоколы. Мост работает на канальном уровне семиуровневой модели OSI.

(Open System Interchange) – модель взаимодействующих систем.

Многосерверная высокоскоростная магистральная сеть

При наличии более 250 клиентов планирование сети превращается в значительно более трудную задачу. Обычно такое число клиентов распределено на большей площади, чем может поддерживать один вычислительный центр. Географический фактор требует создания распределенной сети с большим числом серверов (рис. 3). Обычно коммуникации в сети подобного размера осуществляются через высокоскоростную магистраль, связывающую серверы. Высокопроизводительные магистральные сети, как правило, значительно дороже описанных выше небольших сетей.

Рис. 3. Сети с магистральными каналами для обслуживания крупных организаций

33. Классификация и характеристика запоминающих устройств вычислительной системы.

В настоящее время существует большое количество различных типов ЗУ, используемых в ЭВМ и системах. Эти устройства различаются рядом признаков: принципом действия, логической организацией, конструктивной и технологической реализацией, функциональным назначением и т.д. Большое количество существующих типов ЗУ обусловливает различия в структурной и логической организации (систем) памяти ЭВМ. Требуемые характеристики памяти достигаются не только за счет применения ЗУ с соответствующими характеристиками, но, в значительной степени, за счет особенностей ее структуры и алгоритмов функционирования.

Классификация запоминающих устройств и систем памяти, позволяет выделить общие и характерные особенности их организации, систематизировать базовые принципы и методы, положенные в основу их реализации и использования.

Один из возможных вариантов классификации ЗУ представлен на рис.3. В нем устройства памяти подразделяются по двум основным критериям: по функциональному назначению (роли или месту в иерархии памяти) и принципу организации.

Классификация ЗУ по функциональному назначению

При разделении ЗУ по функциональному назначению иногда рассматривают два класса: внутренние и внешние ЗУ ЭВМ. Обычно, к внутренним ЗУ относят устройства, непосредственно доступные процессору, а к внешним – такие, обмен информацией которых с процессором происходит через внутренние ЗУ.

1. Верхнее место в иерархии памяти занимают регистровые ЗУ, которые входят в состав процессора и часто рассматриваются не как самостоятельный блок ЗУ, а просто, как набор регистров процессора. Такие ЗУ предназначены для хранения небольшого количества информации, которая обрабатывается в текущий момент времени или часто используется процессором. Это позволяет сократить время выполнения программы за счет использования команд типа регистр-регистр и уменьшить частоту обменов информацией с более медленными ЗУ ЭВМ. Обращение к этим ЗУ производится непосредственно по командам процессора.

2. Буферные ЗУ. Их назначение состоит в сокращении времени передачи информации между процессором и более медленными уровнями памяти компьютера. Ранее такие буферные ЗУ называли сверхоперативными, сейчас это название практически полностью вытеснил термин " кэш-память" или просто кэш.

Обмен информацией между кэш-памятью и более медленными ЗУ для улучшения временных характеристик выполняется блоками, а не байтами или словами. Управляют этим обменом аппаратные средства процессора и операционная система, и вмешательство прикладной программы не требуется. Причем непосредственно командам процессора кэш-память недоступна

3. Еще одним (внутренним) уровнем памяти являются служебные ЗУ. Они могут иметь различное назначение.

Одним из примеров таких устройств являются ЗУ микропрограмм, которые иногда называют управляющей памятью. Другим – вспомогательные ЗУ, используемые для управления многоуровневой памятью.

В управляющей памяти, использующейся в ЭВМ с микропрограммным управлением, хранятся микропрограммы выполнения команд процессора, а также различных служебных операций.

Вспомогательные ЗУ для управления памятью (например, теговая память, используемая для управления кэш-памятью, буфер переадресации TLB – translation location buffer) представляют собой различные таблицы, используемые для быстрого поиска информации в разных ступенях памяти, отображения ее свойств, очередности перемещения между ступенями и пр.

Емкости и времена обращения к таким ЗУ зависят от их назначения. Обычно – это небольшие (до нескольких Кбайт), но быстродействующие ЗУ. Специфика назначения предполагает недоступность их командам процессора.

4. Следующим уровнем иерархии памяти является оперативная память. Оперативное ЗУ (ОЗУ) является основным запоминающим устройством ЭВМ, в котором хранятся выполняемые в настоящий момент процессором программы и обрабатываемые данные, резидентные программы, модули операционной системы и т.

5. Еще одним уровнем иерархии ЗУ может являться дополнительная память, которую иногда называли расширенной или массовой.

6. В состав памяти ЭВМ входят также ЗУ, принадлежащие отдельным функциональным блокам компьютера. Формально, эти устройства непосредственно не обслуживают основные потоки данных и команд, проходящие через процессор. Их назначение обычно сводится к буферизации данных, извлекаемых из каких-либо устройств и поступающих в них.

7. Следующей ступенью памяти, ставшей, фактически, стандартом для любых ЭВМ, являются жесткие диски. В этих ЗУ хранится практически вся информация, которая используется более или менее активно, начиная от операционной системы и основных прикладных программ и кончая редко используемыми пакетами и справочными данными.

8. Все остальные запоминающие устройства можно объединить с точки зрения функционального назначения в одну общую группу, охарактеризовав ее, как группу внешних ЗУ. Под словом “внешние” следует подразумевать то, что информация, хранимая в этих ЗУ, в общем случае расположена на носителях не являющихся частью собственно ЭВМ. Под это определение подпадают гибкие диски, компакт диски, накопители на сменных магнитных и магнитооптические диски, твердотельные (флэш) диски и флэш-карты, стримеры, внешние винчестеры и др. Естественно, что параметры этих устройств достаточно различны. Функциональное назначение их обычно сводится либо к архивному хранению информации, либо к переносу ее од одного компьютера к другому.

Классификация ЗУ по принципу организации

Особенности организации ЗУ определяются, в первую очередь, используемыми технологиями, логикой их функционирования, а также некоторыми другими факторами.

1. По функциональным возможностям ЗУ можно разделять на: - простые, допускающие только хранение информации; - многофункциональные, которые позволяют не только хранить, но и перерабатывать хранимую информацию без участия процессора, непосредственно в самих ЗУ.

2. По возможности изменения информации различают ЗУ: - постоянные (или с однократной записью); - односторонние (с перезаписью или перепрограммируемые); - двусторонние.

В постоянных ЗУ (ПЗУ) информация заносится либо при изготовлении, либо посредством записи (или, как иначе называют эту процедуру, программирования или прожига), которая может быть выполнена только однократно.

Односторонними называют ЗУ, которые имеют существенно различные времена записи и считывания информации. Наиболее распространенными типами таких ЗУ являются перепрограммируемые постоянные ЗУ или компакт-диски с перезаписью – CD-RW. Время записи в устройствах этих типов значительно превышает время считывания информации.

Двусторонние ЗУ имеют близкие значения времен чтения и записи. Типичными представителями таких ЗУ являются оперативные ЗУ и ЗУ на жестких дисках.

3. По способу доступа различают ЗУ: - с адресным доступом; - с ассоциативным доступом.

При адресном доступе для записи или чтения место расположения информации в ЗУ определяется ее адресом. Логически адрес может иметь различную структуру.

Термин “память с произвольным доступом” (random access memory – RAM) применяют к ЗУ, в которых выбор места хранения информации производится непосредственным подключением входов и выходов элементов памяти (через буферы, усилители и логические элементы) к входным и выходным шинам ЗУ. Это наиболее быстрый вид адресного доступа, применяемый в оперативных ЗУ и кэш-памяти.

При ассоциативном доступе место хранения информации при чтении и записи определяется не адресом, а значением некоторого ключа поиска. Каждое записанное и хранимое в ассоциативной памяти слово имеет поле ключа. Значение этого ключа сравнивается со значением ключа поиска при чтении данных из памяти. В случае совпадения сравниваемых значений информация считывается из памяти.

Ассоциативная память эффективна для решения задач, связанных с поиском данных. Однако, ее использование ограничено в силу сравнительно высокой ее сложности.

4. По организации носителя различают ЗУ: - с неподвижным носителем; - с подвижным носителем.

В первых из них носитель механически неподвижен в процессе чтения и записи информации, что имеет место, например, в оперативных и кэш ЗУ, твердотельных дисках, ЗУ с переносом зарядов и др.

Для ЗУ второй группы чтение и запись информации сопровождаются механическим перемещением носителя, что обычно имеет место в различных ЗУ с магнитной записью, например, жестких и гибких дисках.

5. По возможности смены носителя ЗУ могут быть: - с постоянным носителем; - со сменным носителем.

В ЗУ первого вида носитель является частью самого устройства и не может быть извлечен из него в процессе нормального функционирования (оперативные ЗУ, жесткие диски).

В ЗУ второй группы носитель не является собственной частью устройства и может устанавливаться в ЗУ и извлекаться из него в процессе работы (гибкие диски, CD-ROM-дисководы, карты памяти, магнито-оптические диски).

6. По способу подключения к системе ЗУ делятся на: - внутреннее (стационарное); - внешнее (съемное).

В первом случае ЗУ, как правило, является обязательным компонентом вычислительной системы, устанавливается в корпусе системы (например, оперативная память) или интегрируется с другими ее компонентами (например, кэш-память).

Во втором случае устройство подключается к системе дополнительно и представляет собой отдельный блок. Подключение (и отключение) таких ЗУ, в зависимости от особенности их реализации, может производиться как при выключенной системе – так называемое “холодное подключение”, так и в работающей системе – “горячее подключение”.

7. По количеству блоков, образующих модуль или ступень памяти, можно различать: - одноблочные ЗУ; - многоблочные ЗУ.

34. Устойчивость линейных непрерывных систем.