Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Технологии распределенной обработки данных




Распределенная обработка данных позволяет разместить базу данных (или несколько баз) в различных узлах компьютерной сети. Таким образом, каждый компонент базы данных располагается по месту наличия техники и ее обработки. Например, при организации сети филиалов какой-либо организационной структуры удобно обрабатывать данные в месте расположения филиала. Распределение данных осуществляется по разным компьютерам в условиях реализации вертикальных и горизонтальных связей для организаций со сложной структурой.

Распределенная обработка данных (distributed data processing) - обработка данных, проводимая в распределенной системе, при которой каждый из технологических или функциональных узлов системы может независимо обрабатывать локальные данные и принимать соответствующие решения. При выполнении отдельных процессов узлы распределенной системы могут обмениваться информацией через каналы связи с целью обработки данных или получения результатов анализа, представляющего для них взаимный интерес.

Распределенная обработка данных (РОД) характерна для сетей ППЭВМ и создаваемых на их основе АРМ РОД и позволяет решать сложные задачи с использованием схемы распараллеливания вычислительного процесса. РОД характеризуется децентрализацией обработки информации с помощью рассредоточенных микро - ЭВМ, которые соединены линиями связи и имеют программно-информационную совместимость. РОД позволяет строить системы, в которых гибко сочетаются достоинства централизации и децентрализации. При разделении вычислительного потенциала системы между несколькими подразделениями предприятия предоставляется возможность локального решения отдельных задач. Так, 80 % задач бухгалтерского учета на предприятии решаются каждым звеном самостоятельно. Затраты, связанные с передачей данных, обычно незначительны.

Преимущества распределенной обработки данных выражаются в:

· увеличении числа удаленных взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, обработки, хранения, передачи информации;

· снятии пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обра­ботки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;

· обеспечении доступа информационному работнику к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;

· обеспечении обмена данными между удаленными пользователями.

Формализация концептуальной схемы данных повлекла за собой возможность классификации моделей представления данных на иерархические, сетевые и реляцион­ные. Это отразилось в понятии архитектуры систем управления базами данных (СУБД) и технологии обработки. Для обработки данных, размещенных на удаленных компьюте­рах, разработаны сетевые СУБД, а сама база данных называется распределенной.



Распределенная обработка и распределенная база данныхне являются синони­мами.Если при распределенной обработке производится работа с базой, то подразумева­ется, что представление данных, содержательная обработка данных базы выполняются на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на файл-сервере.

Распределенная база данных может размещаться на нескольких серверах и для доступа к удаленным данным надо использовать сетевую СУБД. Если сетевая СУБД не использует­ся, то реализуется распределенная обработка данных.

При распределенной обработке клиент может послать запрос к собственной ло­кальной базе или удаленной. Удаленный запрос- это единичный запрос к одному сер­веру. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в удаленную тран­закцию.Если отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакцияназывается распределенной.При этом запрос транзакции обрабатывается одним сервером. Если запространзакции обрабатывается несколькими серверами, он на­зывается распределенным.

Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распреде­ленной базы данных.

Существуют разные технологии распределенной обработки данных.

Централизованная архитектура. При использовании этой технологии база данных, СУБД и прикладная программа (приложение) располагаются на одном компьютере (мэйнфрейме или персональном компьютере) (Рис.16). Для такого способа организации не требуется поддержки сети и все сводится к автономной работе. Работа построена следующим образом:



· База данных в виде набора файлов находится на жестком диске компьютера.

· На том же компьютере установлены СУБД и приложение для работы с БД.

· Пользователь запускает приложение. Используя предоставляемый приложением пользовательский интерфейс, он инициирует обращение к БД на выборку/обновление информации.

· Все обращения к БД идут через СУБД, которая инкапсулирует внутри себя все сведения о физической структуре БД.

· СУБД инициирует обращения к данным, обеспечивая выполнение запросов пользователя (осуществляя необходимые операции над данными).

· Результат СУБД возвращает в приложение.

· Приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов.

Рис.16. Централизованная архитектура

Подобная архитектура использовалась в первых версиях СУБД: DB2; Oracle; Ingres.

Многопользовательская технология работы обеспечивалась либо режимом мультипрограммирования, либо режимом разделения времени. Такая технология была распространена в период господства больших. Основным недостатком этой модели является резкое снижение производительности при увеличении числа пользователей.

Архитектура «файл-сервер». Эта архитектура баз данных с сетевым доступом предполагает назначение одного из компьютеров сети в качестве выделенного сервера, на котором будут храниться файлы базы данных. В соответствии с запросами пользователей файлы с файл-сервера передаются на рабочие станции пользователей, где и осуществляется основная часть обработки данных. Центральный сервер выполняет в основном только роль хранилища файлов, не участвуя в обработке самих данных (Рис.17).

Работа построена следующим образом:

· База данных в виде набора файлов находится на жестком диске специально выделенного компьютера (файлового сервера).

· Существует локальная сеть, состоящая из клиентских компьютеров, на каждом из которых установлены СУБД и приложение для работы с БД.

· На каждом из клиентских компьютеров пользователи имеют возможность запустить приложение. Используя предоставляемый приложением пользовательский интерфейс, он инициирует обращение к БД на выборку/обновление информации.

· Все обращения к БД идут через СУБД, которая инкапсулирует внутри себя все сведения о физической структуре БД, расположенной на файловом сервере.

· СУБД инициирует обращения к данным, находящимся на файловом сервере, в результате которых часть файлов БД копируется на клиентский компьютер и обрабатывается, что обеспечивает выполнение запросов пользователя (осуществляются необходимые операции над данными).

· При необходимости (в случае изменения данных) данные отправляются назад на файловый сервер с целью обновления БД.

· Результат СУБД возвращает в приложение.

· Приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов.

Рис.17. Архитектура «файл-сервер»

В рамках архитектуры " файл-сервер " были выполнены первые версии популярных так называемых настольных СУБД, таких, как dBase и Microsoft Access.

Отметим основные недостатки данной архитектуры:

· При одновременном обращении множества пользователей к одним и тем же данным производительность работы резко падает, т.к. необходимо дождаться пока пользователь, работающий с данными, завершит свою работу. В противном случае возможно затирание исправлений, сделанных одними пользователями, изменениями других пользователей.

· Вся тяжесть вычислительной нагрузки при доступе к БД ложится на приложение клиента, так как при выдаче запроса на выборку информации из таблицы вся таблица БД копируется на клиентскую машину и выборка осуществляется на клиенте. Таким образом, неоптимально расходуются ресурсы клиентского компьютера и сети. В результате возрастает сетевой трафик и увеличиваются требования к аппаратным мощностям пользовательского компьютера.

· Как правило, используется навигационный подход, ориентированный на работу с отдельными записями.

· В БД на файл-сервере гораздо проще вносить изменения в отдельные таблицы, минуя приложения, непосредственно из инструментальных средств (например, из утилиты Database Desktop фирмы Borland для файлов Paradox и dBase); подобная возможность облегчается тем обстоятельством, что фактически у таких СУБД база данных – понятие более логическое, чем физическое, поскольку под БД понимается набор отдельных таблиц, сосуществующих в отдельном каталоге на диске. Все это позволяет говорить о низком уровне безопасности – как с точки зрения хищения и нанесения вреда, так и с точки зрения внесения ошибочных изменений.

· Недостаточно развитый аппарат транзакций служит потенциальным источником ошибок в плане нарушения смысловой и ссылочной целостности информации при одновременном внесении изменений в одну и ту же запись.

Технология «клиент – сервер». Использование технологии «клиент – сервер» предполагает наличие некоторого количества компьютеров, объединенных в сеть, один из которых выполняет особые управляющие функции (является сервером сети).

Так, архитектура «клиент – сервер» разделяет функции приложения пользователя (называемого клиентом) и сервера. Приложение-клиент формирует запрос к серверу, на котором расположена БД, на структурном языке запросов SQL (Structured Query Language), являющемся промышленным стандартом в мире реляционных БД. Удаленный сервер принимает запрос и переадресует его SQL-серверу БД. SQL-сервер – специальная программа, управляющая удаленной базой данных. SQL-сервер обеспечивает интерпретацию запроса, его выполнение в базе данных, формирование результата выполнения запроса и выдачу его приложению-клиенту. При этом ресурсы клиентского компьютера не участвуют в физическом выполнении запроса; клиентский компьютер лишь отсылает запрос к серверной БД и получает результат, после чего интерпретирует его необходимым образом и представляет пользователю. Так как клиентскому приложению посылается результат выполнения запроса, по сети перемещаются только те данные, которые необходимы клиенту. В итоге снижается нагрузка на сеть. Поскольку выполнение запроса происходит там же, где хранятся данные (на сервере), нет необходимости в пересылке больших пакетов данных. Кроме того, SQL-сервер, если это возможно, оптимизирует полученный запрос таким образом, чтобы он был выполнен в минимальное время с наименьшими накладными расходами. Архитектура системы представлена на Рис.18.

Рис.18. Архитектура «клиент-сервер»

Все это повышает быстродействие системы и снижает время ожидания результата запроса. При выполнении запросов сервером существенно повышается степень безопасности данных, поскольку правила целостности данных определяются в базе данных на сервере и являются едиными для всех приложений, использующих эту БД. Таким образом, исключается возможность определения противоречивых правил поддержания целостности. Мощный аппарат транзакций, поддерживаемый SQL-серверами, позволяет исключить одновременное изменение одних и тех же данных различными пользователями и предоставляет возможность откатов к первоначальным значениям при внесении в БД изменений, закончившихся аварийно.

Итак, в результате работа построена следующим образом:

· База данных в виде набора файлов находится на жестком диске специально выделенного компьютера (сервера сети).

· СУБД располагается также на сервере сети.

· Существует локальная сеть, состоящая из клиентских компьютеров, на каждом из которых установлено клиентское приложение для работы с БД.

· На каждом из клиентских компьютеров пользователи имеют возможность запустить приложение. Используя предоставляемый приложением пользовательский интерфейс, он инициирует обращение к СУБД, расположенной на сервере, на выборку/обновление информации. Для общения используется специальный язык запросов SQL, т.е. по сети от клиента к серверу передается лишь текст запроса.

· СУБД инкапсулирует внутри себя все сведения о физической структуре БД, расположенной на сервере.

· СУБД инициирует обращения к данным, находящимся на сервере, в результате которых на сервере осуществляется вся обработка данных и лишь результат выполнения запроса копируется на клиентский компьютер. Таким образом, СУБД возвращает результат в приложение.

· Приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов.

В архитектуре «клиент – сервер» работают так называемые «промышленные» СУБД. Промышленными они называются из-за того, что именно СУБД этого класса могут обеспечить работу ИС масштаба среднего и крупного предприятия, организации, банка. К разряду промышленных СУБД принадлежат MS SQL Server, Oracle, Gupta, Informix, Sybase, DB2, InterBase и ряд других.

Как правило, SQL-сервер обслуживается отдельным сотрудником или группой сотрудников (администраторы SQL-сервера). Они управляют физическими характеристиками баз данных, производят оптимизацию, настройку и переопределение различных компонентов БД, создают новые БД, изменяют существующие и т.д., а также выдают привилегии (разрешения на доступ определенного уровня к конкретным БД, SQL-серверу) различным пользователям.

Рассмотрим основные достоинства данной архитектуры по сравнению с архитектурой «файл-сервер»:

· Существенно уменьшается сетевой трафик.

· Уменьшается сложность клиентских приложений (большая часть нагрузки ложится на серверную часть), а, следовательно, снижаются требования к аппаратным мощностям клиентских компьютеров.

· Наличие специального программного средства – SQL-сервера – приводит к тому, что существенная часть проектных и программистских задач становится уже решенной.

· Существенно повышается целостность и безопасность БД.

К числу недостатков можно отнести более высокие финансовые затраты на аппаратное и программное обеспечение, а также то, что большое количество клиентских компьютеров, расположенных в разных местах, вызывает определенные трудности со своевременным обновлением клиентских приложений на всех компьютерах-клиентах. Тем не менее, архитектура «клиент – сервер» хорошо зарекомендовала себя на практике, в настоящий момент существует и функционирует большое количество БД, построенных в соответствии с данной архитектурой.

Трехзвенная (многозвенная) архитектура «клиент – сервер». Трехзвенная (в некоторых случаях многозвенная ) архитектура (N-tier или multi-tier) представляет собой дальнейшее совершенствование технологии «клиент – сервер». Рассмотрев архитектуру «клиент – сервер», можно заключить, что она является 2-звенной: первое звено – клиентское приложение, второе звено – сервер БД + сама БД. В трехзвенной архитектуре вся бизнес-логика (деловая логика), ранее входившая в клиентские приложения, выделяется в отдельное звено, называемое сервером приложений. При этом клиентским приложениям остается лишь пользовательский интерфейс. Так, в качестве клиентского приложения в большинстве современных систем выступает Web-браузер.

Что улучшается при использовании трехзвенной архитектуры? Теперь при изменении бизнес-логики больше нет необходимости изменять клиентские приложения и обновлять их у всех пользователей. Кроме того, максимально снижаются требования к аппаратуре пользователей.

Итак, в результате работа организована следующим образом:

· База данных в виде набора файлов находится на жестком диске специально выделенного компьютера (сервера сети).

· СУБД располагается также на сервере сети.

· Существует специально выделенный сервер приложений, на котором располагается программное обеспечение (ПО) делового анализа (бизнес-логика).

· Существует множество клиентских компьютеров, на каждом из которых установлен так называемый "тонкий клиент" – клиентское приложение, реализующее интерфейс пользователя.

· На каждом из клиентских компьютеров пользователи имеют возможность запустить приложение – тонкий клиент. Используя предоставляемый приложением пользовательский интерфейс, он инициирует обращение к ПО делового анализа, расположенному на сервере приложений.

· Сервер приложений анализирует требования пользователя и формирует запросы к БД. Для общения используется специальный язык запросов SQL, т.е. по сети от сервера приложений к серверу БД передается лишь текст запроса.

· СУБД инкапсулирует внутри себя все сведения о физической структуре БД, расположенной на сервере.

· СУБД инициирует обращения к данным, находящимся на сервере, в результате которых результат выполнения запроса копируется на сервер приложений.

· Сервер приложений возвращает результат в клиентское приложение (пользователю).

· Приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов.

Платформу сервера баз данных определяют операционная система компьютера клиента и сетевая операционная система. Под платформойпонимают тип процессора, операционной системы, добавочного оборудования и поддерживающих его программ­ных средств, на которых можно установить новое приложение. Сетевые операционные системы серверов баз данных - Unix, Windows 2003 и выше, Linux, FreeBSD и др. В настоящее время наибо­лее популярными серверами баз данных являются Microsoft SQL-server, SQLbase-server, Oracle-server и др.

Совмещение гипертекстовой технологии с технологией баз данных позволи­ло создать распределенные гипертекстовые базы данных.Разрабатываются гипер­текстовые модели внутренней структуры базы данных и размещения баз данных на серверах. Гипертекстовые базы данных содержат гипертекстовые документы и обес­печивают самый быстрый доступ к удаленным данным. Гипертекстовые документы могут быть текстовыми, цифровыми, графическими, аудио- и видеофайлами. Тем самым создаются распределенные мультимедийные базы.

Гипертекстовые базы данных созданы по многим предметным областям. Практи­чески ко всем обеспечивается доступ через интернет. Примерами гипертекстовых баз данных являются правовые системы: Гарант, Юсис, КонсультантПлюс и др.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.014 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал