Титоренко издание-1

4.9 Интегрированные технологии в распределенных системах обработки данных

Многообразие компьютерных сетей и форм взаимодействия ПК порождает насущную проблему их интеграции или по крайней мере соединения на уровне обмена сообщениями.

В распределенных системах используются три интегрированные технологии.

1. Технология «клиент — сервер».

2. Технология совместного использования ресурсов в рамках глобальных сетей.

3. Технология универсального пользовательского общения в виде электронной почты.

Основная форма взаимодействия ПК в сети - это «клиент — сервер». Обычно один ПК в сети располагает информационно-вычислительными ресурсами (такими, как процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), а другие ПК пользуются ими. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом, принято называть сервером этого ресурса, а компьютер, желающий им воспользоваться, — клиентом. Если ресурсом являются базы данных, то говорят о сервере баз данных, назначение которого обслуживать запросы клиентов, связанные с обработкой данных; если ресурс — файловая система, то говорят о файловом сервере или файл-сервере и тд.

Технология «клиент — сервер», получает все большее распространение, но реализация технологии в конкретных программных продуктах существенно различается.

Один из основных принципов технологии «клиент — сервер», заключается в разделении операций обработки данных на три группы, имеющие различную природу. Первая группа - это ввод и отображение данных. Вторая группа объединяет прикладные операции обработки данных, характерные для решения задач данной предметной области. Наконец, к третьей группе относятся операции хранения и управления данными (базами данных или файловыми системами).

Согласно этой классификации в любом техпроцессе можно выделить программы трех видов:

• программы представления, реализующие операции первой группы;

• прикладные программы, поддерживающие операции второй группы;

• пр01раммы доступа к информационным ресурсам, реализующие операции третьей группы.

В соответствии с этим выделяют три модели реализации технологии «клиент — сервер»:

1. модель доступа к удаленным данным (Remote Data Access -RDA);

2. модель сервера базы данных (DataBase Seiver — DBS);

3. модель сервера приложений (Application Seiver — AS). В RDA-модели программы представления и прикладные программы объединены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как операции ввода и отображения данных, так и прикладные операции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается или операторами языка SQL, если речь идет о базах данных, или вызовами функций специальной библиотеки. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети удаленному компьютеру, например серверу базы данных, который обрабатывает запросы и возвращает клиенту необходимые для обработки блоки данных (рис. 4.4).

Компонент Прикладной Компонент дос-

представления компонент типа к ресурсам

Клиент SQL Сервер

Сервер Рис. 4.4. Моде» доступа к удаленным данным

DBS-модель строится в предположении, что программы, выполняемые на компьютере-клиенте, ограничиваются вводом и отображением, а прикладные программы реализованы в процедурах базы данных и хранятся непосредственно на компьютере-сервере базы данных вместе с программами, управляющими и доступом к данным — ядру СУБД (рис. 4.5).

Компонент Прикладной Компонент дос-

представления компонент SQL тупа к ресурсам

Клиент Сервер

Рис. 4.5. Модель сервера базы данных

На практике часто используются смешанные модели, когда поддержка целостности базы данных и простейшие операции обработки данных поддерживаются хранимыми процедурами (DBS-модель), а более сложные операции выполняются непосредственно прикладной программой, которая выполняется на компьютере-клиенте (RDA-модель).

В AS-модели программа, выполняемая на компьютере-клиенте, решает задачу ввода и отображения данных, т. е. реализует операции первой группы. Прикладные программы выполняются одним либо 1руппой серверов приложений (удаленный компьютер или несколько компьютеров). Доступ к информационным ресурсам, необходимым для решения прикладных задач, обеспечивается так же, как и в RDA-модели. Прикладные программы обеспечивают доступ к ресурсам различных типов — базам данных, индексированным файлам, очередям и др. RDA- и DBS-модели опираются на двухзвенную схему разделений операций. В AS-модели реализована трехзвениая схема разделения операций, 1Де прикладная программа выделена как важнейшая (рис. 4.6).

Компонент Прикладной Компонент дос-

представления компонент тупа к ресурсам

API SQL

Клиент Сервер Сервер

Рис. 4.6. Модель сервера яршожеяяв

Главное преимущество RDA-модели состоит в том, что она представляет множество инструментальных средств, которые обеспечивают быстрое создание приложений, работающих с SQL-ориен-тированными СУБД. Иными словами, основное достоинство RDA-модели заключается в унификации и широком выборе средств разработки приложений. Подавляющее большинство этих средств разработки на языках четвертого поколения, включая и средства автоматизации программирования, обеспечивает разработку прикладных программ и операций представления.

Несмотря на широкое распространение, RDA-модель постепенно уступает место более технологичной DBS-модели. Последняя реализована в некоторых реляционных СУБД (Ingres, SyBase, Oracle).

В DBS-модели приложение является распределенным. Про-граммы представления выполняются на компьютере-клиенте, в то время как прикладные программы решения задач оформлены как набор хранимых процедур и функционируют на компьютере-сервере ВД. Преимущества DBS-модели перед RDA-моделыо очевидны: это и возможность централизоваиного администрирования решения экономических задач, и снижение напряженности, и возможность разделения процедуры между несколькими приложениями, и экономия ресурсов ПК за счет использования однажды созданного плана выполнения процедуры.

Основным элементом принятой в AS-модели трехзвенной схемы является сервер приложения. Он реализует несколько прикладных функций, каждая из которых оформлена как служба и предоставляет услуги всем программам, которые желают и Moiyr ими воспользоваться. Серверов приложений может быть несколько, и каждый из них предоставляет определенный набор услуг. Любая программа, которая пользуется ими, рассматривается как клиент приложения. Детали реализации прикладных программ в сервере приложений полностью скрыты от клиента приложения.

AS-модель имеет универсальный характер. Четкое разграничение логических компонентов и рациональный выбор программных средств для их реализации обеспечивают модели такой уровень гибкости и открытости, который пока недостижим в RDA- и DBS-моделях. Именно AS-модель используется в качестве фундамента относительно нового вида программного обеспечения — мониторов транзакций.

Мониторы обработки транзакций (Transaction Processing Monitor - ТРМ), или просто мониторы транзакций, - программные системы, обеспечивающие эффективное управление информационно-вычислительными ресурсами в распределенной сети, представляют собой гибкую, открытую среду для разработки и управления мобильными приложениями, ориентированными на оперативную обработку распределенных транзакций.

Понятия транзакции в ТРМ и в традиционных СУБД несколько различны. Транзакция в СУБД — это атомарное действие над базой данных. В ТРМ транзакция трактуется гораздо шире: она включает не только операции с данными, но и любые другие действия — передачу сообщений, запись в индексированные файлы, опрос датчиков и тд. Это и позволяет реализовывать в ТРМ прикладные действия предметной области (СУБД это сделать не в состоянии).

ТРМ обладают возможностями, которые существенно снижают стоимость обработки данных в режиме on-line. Небольшие затраты на приобретение ТРМ компенсируются экономией на СУБД. Как правило, стоимость современных СУБД рассчитывается исходя из числа одновременных подключений. Экономист-пользователь считается подключенным к СУБД начиная с момента открытия сеанса с базой данных и заканчивая ее закрытием. В течение сеанса СУБД считает пользователя активным и вынуждена хранить факт его подключения даже в том случае, если пользователь вообще не направляет запросов СУБД, а решает свои внутренние задачи.

Основная функция ТРМ — обеспечить быструю обработку запросов, поступающих к AS от множества клиентов — сотен и даже тысяч.

Эффективная обработка сообщений может быть повышена за счет использования систем управления очередями. Разработчики ТРМ обычно включают в арсенал своих систем специальный менеджер ресурсов, отвечающий за управление очередями.

Управление очередями возложено на специальную программу. Помещение в очередь и выборка из них — прерогатива серверов, которые запрашивают менеджер очередей для выполнения соответствующих действий.

Упрощенно работа с очередями выглядит следующим образом. Пользователь посылает запрос конкретной службе (выделенному серверу), который помещает сообщение в очередь запросов к данной службе. Другой сервер извлекает сообщение из очереди запросов, выполняет предписанные действия и формирует ответ на запрос также в виде сообщения, посылая его в очередь ответов.

Возможность хранения очередей сообщений в долговременной памяти позволяет говорить о практически стопроцентной надежности взаимодействия клиента и сервера. В случае сбоя ПК все сообщения сохраняются, а их обработка возобновляется с той точки, где произошел сбой.

На современном рынке мониторов транзакций наиболее популярными являются такие системы, как ACMS (DEC), CICS (IBM), TOP END (NCR), PATHWAY (Tandem), ENCINA (Transarc), TUXEDO System (USL).

Среди сетевого программного обеспечения (СПО)можно выделить три класса систем: слабые, средние и серьезные. К первому классу принадлежат программы типа Lap Link или типа коммуникационных средств программы Norton Commander.

Они обычно занимают минимум ресурсов сервера и соединяют с сервером только одну машину.

Ко второму классу СПО относятся программы типа Lantastic, NetWare Lite и Lansmart. Такие СПО обычно позволяют вылощить большинство сетевых задач. При старте программы выделяется компьютер-сервер сети. В таких сетях ПК тоже потребляют достаточно мало ресурсов сервера. Обычно пользователь может работать в MS DOS параллельно с СПО.

Для систем первых двух классов характерно то, что для доступа к ресурсам компьютера-сервера щнлрамма-сервер использует обычно средства MS DOS, под управлением которых работает сервер. СПО третьего класса работают достаточно независимо от MS DOS и часто используют свои драйверы низкого уровня для доступа к ресурсам сервера.

Следует различать чистые операционные системы (например, UNIX) и сетевые операционные системы (например, NetWare). В первых обычно значительно более развиты многозадачные традиционные возможности. Можно сказать, что UNDC — это операционная система, в которую добавили средства обеспечения локальной сети, a NetWare есть система разделения ресурсов, в которую добавили средства операционной системы.

К третьему классу относятся СПО NetWare фирмы Novell, Banyan Vines.

Перечень некоторых сетевых операционных систем с указанием их производителей приведен в табл. 4.5.

Таблица 4.5. Пхрринь сететго нраумммтго обеспечения

Операционная система Фирма-производитель

Apple Talk Apple

LANtastic Artisoft

NetWare Novell

NetWare Lite Novell

Personal NetWare Novell

NFS Sim Microsystems

OS/2 IAN Manager Microsoft

OS/2 LAN Server IBM

Windows NT Advanced Server Microsoft

POWERiusion Performance Technology

POWERLan Performance Technology

Содержание