Выводы по 2 главе: 1. Технология клиент-сервер стала очень популярной не только в локальных, но и в глобальных сетях, т.к. позволяет значительно снизить загрузку каналов, время ожидания ответов на запросы и затраты на эксплуатацию. 2. Технология «клиент-сервер» значительно упрощает и ускоряет разработку приложений за счет того, что правила проверки целостности данных находятся на сервере. Неправильно работающее клиентское приложение не может привести к потере или искажению данных. 3. Возможности технологии «клиент-сервер», ранее свойственные только сложным и дорогостоящим системам, сейчас доступны даже небольшим организациям. Стоимость оборудования, программного обеспечения и обслуживания для персональных компьютеров в десятки раз ниже, чем для высокопроизводительных компьютеров. В данной главе были раскрыты основные виды технологии распределенной обработки данных. Далее можно рассмотреть каким образом происходит распределение данных в корпоративных информационных системах, т.е. аппаратное и программное обеспечение распределенной обработки данных.
3. Аппаратное и программное обеспечение распределенной обработки данных
3.1 Интегрированные информационные технологии
Применительно к информационной среде «интеграцию» понимают как совокупность разнородных, порой территориально разъединенных, аппаратных и программных средств, систем и устройств, объединенных, как правило, в информационные сети с доступными пользователям внутренними и внешними информационными ресурсами и приложениями. Такая технология расширяет базовые и функциональные возможности компьютерных информационных ресурсов и систем. С точки зрения пользователей, основная проблема заключается в слабой структурированности информации, сложности поиска, доступа, публикации и навигации. Решить проблему можно путем создания интегрированной функционально полной информационной среды [12]. В распределённых системах используются три интегрированные технологии: 1. «клиент-сервер»; 2. совместного использования ресурсов в глобальных сетях;
3. универсального пользовательского общения в виде электронной почты. Наиболее часто данные размещаются в базах данных (БД). Ими обычно управляют локальные СУБД, то есть размещенные на том же компьютере. Такая отличительная особенность баз данных, как многоцелевое параллельное использование данных, предопределяет наличие средств, обеспечивающих практически одновременный и независимый доступ к одним и тем же данным. Причем сама база может быть размещена на одном или нескольких компьютерах. Когда несколько локальных БД удалены друг от друга на большие расстояния, то возникает необходимость решения задач управления ими, то есть распределенными БД. Для решения таких задач между ЭВМ с локальными СУБД и базами данных организуют сеть передачи данных по каналам связи, а в ней обеспечивают техническую и программную поддержку обмена данными. То есть в этом случае используют распределенную среду обработки данных, включающую аппаратное и программное обеспечение, управляющее распределенными базами данных, которые могут образовывать банки данных [10]. Распределенная среда обработки данных или среда распределенных вычислений (англ. «Distributed Computing Environment», DCE) – это технология распределенной обработки данных, представляющая собой стандартный набор сетевых служб для выполнения прикладных процессов, рассредоточенных по группе абонентских систем (по гетерогенной сети). Распределенная обработка данных (англ. «Distributed Data Processing», DDP) – это методика выполнения прикладных программ группой систем. При этом пользователь получает возможность работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных абонентских системах [13]. Практически с момента возникновения компьютеров предпринимались попытки объединения большого количества вычислительных ресурсов. Реальная возможность для такого объединения появилась в конце XX столетия. Она обусловлена развитием компьютерных архитектур, непрерывным ростом производительности, улучшением пропускной способности коммуникационных сред, а также новыми технологиями разработки программ. Совместное использование ресурсов в глобальных сетях позволяет осуществлять распределенные вычисления, способствующие существенному сокращению времени вычислений и получения результата вычислений. Для реализации такой задачи создана технология Grid (с англ. «сетка»). Термин аналогичен термину «электрическая сеть» (англ. «power grid»), предоставляющему всепроникающий доступ к источникам электроэнергии, но вместо электричества предоставляются вычислительные мощности. Grid оценивается как инфраструктура, способная фундаментально изменить представление о вычислительных сетях и их возможностях. В GRID интегрируется большой объем географически удаленных компьютерных ресурсов, при этом пользователя не интересует где находятся используемые им ресурсы. IBM анонсировала эту технологию в 2003 г. GRID – это распределенная программно-аппаратная компьютерная среда, с принципиально новой организацией вычислений и управления потоками заданий и данных. Она предназначена для объединения вычислительных мощностей различных организаций. Важнейшим компонентом GRID-инфраструктуры является промежуточное программное обеспечение (англ. «middleware»), предназначенное управлять заданиями, обеспечивать безопасный доступ к данным большого объема в универсальном пространстве имен, перемещать и тиражировать данные с высокой скоростью из одного географически удаленного узла на другой и организовывать синхронизацию удаленных копий [16].
На основе технологии GRID формируются региональные и национальные вычислительные компьютерные инфраструктуры с целью создания объединенных интернациональных ресурсов, доступных широкому кругу пользователей и предназначенных для решения крупных научно-технических задач [10]. Совместное использование данных в процессе коллективной деятельности зачастую приводило к серьезным негативным последствиям. Для решения этой проблемы стали разрабатывать комплексы различных информационных технологий с общими данными (интегрированными информационными ресурсами), направленные на выработку единых и эффективных для организаций и процессов методов применения этих технологий. Под интеграцией информационных ресурсов понимается их объединение с целью использования различной информации с сохранением ее свойств, особенностей представления и пользовательских возможностей манипулирования с ней. При этом объединение ресурсов может быть как физическим, так и виртуальным. Главное – оно должно обеспечивать пользователю восприятие доступной информации как единого (интегрированного) информационного пространства. Объединение различных компьютерных и офисных информационных технологий приводит к их интеграции. Технологическое взаимодействие совокупности объектов, образуемых устройствами передачи, обработки, накопления и хранения, защиты данных, представляет собой интегрированные компьютерные системы обработки данных большой сложности. Интегрированные компьютерные системы обработки данных проектируются как сложный информационно-технологический и программный комплекс. Он поддерживает единый способ представления данных и взаимодействия пользователей с компонентами системы, обеспечивает информационные и вычислительные потребности различных категорий пользователей, например, специалистов в их профессиональной работе [25]. Основным способом решения такой проблемы стала интеграция информационных технологий, на основе обеспечения коммуникационной совместимости отдельных программных средств, с информационными ресурсами, поддерживаемыми разными инструментальными средствами. Интеграция информационных технологий включает: распределенные системы обработки данных; технологии «клиент-сервер»; информационные хранилища; системы электронного документооборота; геоинформационные системы; глобальные системы; системы групповой работы; корпоративные информационные системы. Сначала создавались специальные программы, осуществляющие преобразование данных из одного формата хранения в другой (конверторы). Затем были разработаны интегрированные программные пакеты, позволяющие в рамках одной программы реализовать нескольких функций с установлением внутренних информационных связей между ними (офисные программные пакеты). В типовом варианте они включают: текстовый процессор, табличный процессор, СУБД, система управления коммуникациями. Параллельно создавалась единая интегрирующая среда, в качестве которой использовались операционные оболочки и локальные сети. Для работы в такой среде все программы-приложения разрабатываются в соответствии с определенными спецификациями, что позволяет стандартизировать способы обмена информацией между различными приложениями [21]. Кроме групповых сред появляются и личные информационные системы, объединившие в рамках одной технологии все функции поддержки и организации рабочего места. Например, для планирования рабочего времени от одного рабочего дня до нескольких лет, ведения адресно-телефонного справочника, многоструктурного блокнота, справочника памятных дат и др. В интегрированных моделях бизнеса появляется возможность собирать детальную информацию о каждом клиенте, о спросе и состоянии рынка с помощью интерактивного доступа к информации. Возможность персонального общения с обратной связью позволяет каждому клиенту становиться активным поставщиком информации о своих потребностях. Предприятие персонализирует предлагаемые продукты и услуги, направляя маркетинговые усилия на конкретные группы лиц. При этом маркетинговые просчеты и коммерческий риск снижаются практически до нуля [3]. Дальнейшее развитие интеграции информационных технологий связано с телекоммуникациями, позволяющими все вышеназванные достоинства подобных технологий использовать в сложных разветвленных и неоднородных информационных сетях, использующих, в том числе, распределенные базы данных и распределенную обработку документов. К таким сетям относится и Интернет. Интернет – это глобальная информационная сеть, состоящая из большого количества сетей различного назначения, выполняющих разные задачи. Таким образом, Интернет образует интегрированную информационную сеть (интерсеть) – совокупность расположенных в различных странах взаимосвязанных информационных сетей, называемых подсетями. Принцип их построения заключается в организации магистралей (высокоскоростных телефонных, радио, спутниковых и других линий связи) между центральными узловыми станциями (серверами провайдеров) [17]. Существуют также опорные сети, создаваемые различными организациями, как правило, для удовлетворения собственных потребностей. Они бывают международные, государственные, региональные и отраслевые. Некоторые опорные сети для выхода в Интернет выделяют специально оборудованные сетевые узлы с серверами (хосты), и становятся провайдерами Интернета. Все основные принципы, используемые в локальных и региональных сетях, в той или иной степени применяются в глобальных сетях. Однотипные по используемым аппаратуре и протоколам сети объединяются с помощью общих для соединяемых сетей узлов - «мостов», а разнотипные сети – с помощью общих узлов - «шлюзов». Интеграция нескольких сетей в единую систему базируется на использовании межсетевой маршрутизации информационных потоков. Межсетевая маршрутизация организуется путем включения в каждую из объединяемых подсетей специальных узлов - «маршрутизаторов». Часто функции «маршрутизаторов» и «шлюзов» интегрируются в одном узле. Узлы - «маршрутизаторы», которые распознают какой из поступивших к ним пакетов относится к «местному» трафику сети станции-отправителя, а какой должен быть передан в другую сеть, входящую в единую интегрированную систему [6]. Для функционирования подобных интегрированных информационных сетей используются специальные сетевые технические средства, обеспечивающие взаимодействие как внутри локальной сети, так и нескольких информационных сетей или подсетей. К ним относятся: сетевые адаптеры, повторители, коммутаторы, концентраторы, мультиплексоры, мосты, маршрутизаторы, шлюзы и модемы, согласующие работу компьютеров с каналами передачи данных.
3.2 Корпоративные информационные технологии
Одним из способов систематизации сетей является их классификация по масштабу производственного подразделения, в пределах которого действует сеть. Различают сети организаций (предприятий) и отделов, сети кампусов, корпоративные и индивидуальные сети[12]. Сети организаций – это сети, используемые сотрудниками, работающими на одном предприятии (в одной организации). Они позволяют:
• осуществлять разделение и управление ресурсами предприятия; • повышать надежность функционирования предприятия за счет дублирования информационных ресурсов; • повышать экономическую эффективность за счет гибкой организации работы информационных систем; • осуществлять электронное общение сотрудников и др. Сети отделов – это сети, используемые сравнительно небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе предприятия. Эти сотрудники решают некоторые общие задачи, например, ведут бухгалтерский учет или занимаются маркетингом. Считается, что отдел может насчитывать до 100–150 сотрудников. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Часто сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более тридцати пользователей (рис. 8) [2]. Сети отделов обычно не разделяются на подсети. В линиях локализуется большая часть трафика предприятия. Сети отделов обычно создаются на основе одной сетевой технологии (Ethernet, Token Ring). Для такой сети характерен один или, максимум, два типа операционных систем. Чаще всего это сеть с выделенным сервером, например NetWare, хотя небольшое количество пользователей делает возможным использование одноранговых сетевых операционных систем типа Windows.
 Рисунок 8 - Пример сети масштаба отдела.
Задачи управления сетью на уровне отдела относительно просты: добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов и установка новых версий программного обеспечения. Такой сетью может управлять сотрудник, посвящающий обязанностям администратора только часть своего времени. Чаще всего администратор сети отдела не имеет специальной подготовки, но является тем человеком в отделе, который лучше всех разбирается в компьютерах, поэтому ему поручают заниматься администрированием сети [12]. Существует и другой тип сетей, близкий к сетям отделов, – сети рабочих групп. К таким сетям относят небольшие сети, включающие до 10–20 компьютеров. Характеристики сетей рабочих групп практически не отличаются от описанных выше характеристик сетей отделов. Такие свойства, как простота сети и однородность, здесь проявляются в наибольшей степени, в то время как сети отделов могут приближаться в некоторых случаях к следующему по масштабу типу сетей – сетям кампусов. Сети кампусов получили свое название от английского слова «campus» (студенческий городок). Именно на территории университетских городков часто возникала необходимость объединения нескольких мелких сетей в одну большую сеть. Сейчас это название не связывают со студенческими городками, а используют для обозначения сетей любых предприятий и организаций. Ныне сети кампусов характеризуют сети территориально распределенных предприятий и организаций [19]. Сети этого типа объединяют множество сетей различных отделов одной организации в пределах отдельного здания или одной территории, покрывая площадь до нескольких квадратных километров. При этом глобальные соединения в сетях кампусов не используются. Службы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятия, доступ к общим факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. В результате сотрудники каждого отдела предприятия получают доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Важной службой, предоставляемой сетями кампусов, стал доступ к корпоративным базам данных независимо от того, на каких типах компьютеров они располагаются [9]. Впервые в сетях кампусов возникают проблемы интеграции неоднородного аппаратного и программного обеспечения, поскольку типы компьютеров, сетевых операционных систем, сетевого аппаратного обеспечения могут отличаться в каждом отделе. Отсюда возникают сложности управления такими сетями. Администраторы должны быть в этом случае более квалифицированными, а средства оперативного управления сетью – более совершенными. Практически в этих сетях стали использовать корпоративные базы данных. В результате появились корпоративные сети предприятий [7]. Необходимость обеспечивать компьютерное взаимодействие работников корпорации, расположенных на любом удалении от нее, а также оказавшихся на любом конце планеты, где есть Интернет, способствовала появлению intranet (Интранет) технологии («intra» – внутренний), означающей применение служб внешних (глобальных) сетей во внутренних – локальных. Это корпоративная сеть (частная сеть, доступная только сотрудникам данной организации), в которой доступ к информации реализован средствами Интернета. Корпоративная сеть (сеть масштаба предприятия, англ. «Enterprise network») связывает между собой ЛВС подразделений корпорации (предприятия). В результате образуются сложные информационные системы (инфосистемы) с распределенной информационной архитектурой. Такая сеть может быть сложно связанной, действовать в рамках (покрывать) города, региона и даже континента. Ее можно представить в виде отдельных локальных сетей, размещенных в телекоммуникационной среде. В результате под термином корпоративная сеть принято понимать сеть масштаба предприятия, объединяющую компьютеры на всех его территориях, доступ к информации в которой реализован средствами Интернета. Корпоративная сеть пользуется услугами или оборудованием общественной глобальной сети, дополняя их собственными услугами или оборудованием. Типичным примером является аренда каналов связи, на основе которых создаются собственные территориальные сети [23]. Таким образом, корпоративная сеть – это сеть смешанной топологии, включающая несколько локальных сетей. Она объединяет филиалы корпорации, которые являются, как правило, ее собственностью. Основу корпоративных сетей составляют локальные вычислительные и информационные сети. Они включают многотерминальные системы централизованной (пакетной) обработки данных (как правило, офисные системы), удаленные терминальные комплексы, системы и устройства (в том числе систем удаленного ввода заданий и распределенной обработки данных), телекоммуникации (главным образом, составляющие Интернет). Пакетный режим является наиболее эффективным режимом использования вычислительной мощности, так как позволяет выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режимыm [21]. Число пользователей и компьютеров в корпоративных сетях может измеряться тысячами, а число серверов – сотнями. Расстояния между сетями отдельных территорий может оказаться настолько большим, что для их функционирования используют глобальные системы и связи. В корпоративной сети используются различные типы компьютеров (от мэйнфреймов до персональных, в том числе переносных, компьютеров) и операционных систем, а также различные приложения. Подобная сложная, крупномасштабная сеть является гетерогенной [11]. Гетерогенность сети означает, что в ней нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных программных и аппаратных средств. Неоднородные части корпоративной сети должны работать как единое целое, предоставляя пользователям по возможности прозрачный доступ ко всем необходимым ресурсам. В зависимости от территориальной распространенности корпоративных сетей могут быть локальными, региональными и глобальными. Локальные сети покрывают территорию в несколько квадратных километров. Региональные (территориальные, муниципальные) сети располагаются на территории города или области. Глобальные сети расположены на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Интернет. Территориальные сети, используемые для построения корпоративной сети, обычно делят на две большие категории: 1. магистральные сети; 2. сети доступа. Магистральные территориальные сети (англ. «backbone wide-area net-works») используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные территориальные сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки большого количества подсетей. Кроме того, магистральные сети должны быть постоянно доступны, то есть обеспечивать очень высокий коэффициентом готовности [8]. Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки для многих видов деятельности предприятия определяет качество принятия решений его сотрудниками. Особенно это связано с увеличением числа сотрудников, работающих на дому, часто находящихся в командировках, с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и даже разных странах [5]. У предприятия может быть много точек удаленного доступа. Поэтому одним из основных требований в сетях доступа является наличие разветвленной инфраструктуры доступа, используемой сотрудниками предприятия при работе дома и в командировках. Стоимость удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты на подключение десятков или сотен удаленных абонентов, а требования к пропускной способности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей из двух-трех клиентов, обычно ниже, чем для магистральных сетей [10]. С точки зрения масштаба сети по принципу деления они оказывается близким к предыдущей классификации, и делятся на: • многомашинный комплекс (система), • локальная сеть (комната, здание, комплекс), • городская или районная сеть (город), • региональная сеть (область, край, страна), • Интернет (континент, планета). По скорости передачи информации корпоративные компьютерные сети можно делить на: низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные. По типу среды передачи выделяют: • коаксиальные сети, • сети на витой паре, • оптоволоконные сети, • сети с передачей информации по радиоканалам, • сети в инфракрасном диапазоне • и другие, в том числе смешанные сети [13]. Корпоративная информационная система – это информационная система, участниками которой может быть только ограниченный круг лиц, определенный ее владельцем или соглашением участников этой системы. Поскольку невозможно управлять экономикой предприятий основываясь только на профессиональную интуицию ее руководителей, специалисты предлагают создавать корпоративные информационные системы управления знаниями. В создаваемой корпоративной информационной системе обычно используют «клиент/серверные» сетевые технологии [9]. Клиенты (пользователи системы) взаимодействуют через локальные и глобальные сети с различными программными приложениями, работающими на серверах. Корпоративные данные могут храниться в корпоративной или глобальной сети, а также на нескольких серверах локальной сети, входящих в состав корпоративной информационной сети (системы). Веб-сайт корпорации, как правило, содержит все ее информационные ресурсы и управляется единой ИПС. При этом информационные ресурсы корпорации могут выть распределены на различных ее компьютерах, что особенно характерно для территориально удаленных подразделений корпорации. В этом случае поверх Интернета организуется так называемая «виртуальная локальная сеть» корпорации, а внутренние подсети связывают с помощью серверов доступа. Такой метод работы называется технологией Интернет/Интранет. При этом сотрудники корпорации и допущенные к ее информационным ресурсам иные пользователи могут находиться в любой части планеты, и пользоваться этими ресурсами с любой точки доступа [1]. Ныне распространяется концепция GRID, представляющая набор стандартизированных служб, обеспечивающих надежный, совместимый, дешевый и повсеместный доступ к информационным и вычислительным ресурсам. Она подразумевает интеграцию на основе управляющего и оптимизирующего программного обеспечения нового поколения. GRID не только концепция, но и работающие технологии, применяемые прежде всего для решения потоков/наборов однотипных задач. Некоторые технологии GRID начинают использовать в корпоративных системах [4].
|
