Сервисное ПО в распределенных системах

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И ВНЕШНЕЭКОНОМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По дисциплине: «Разработка и Эксплуатация АИС»

На тему: «Сервисное ПО в распределенных системах»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент Группы АСУ-3

Стремоухов Д. А.

 

Научный руководитель:

Бордюгова Т.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ростов-на-Дону

2013

Содержание

 

Введение ………………………………………………………………………………………………………..3

Глава 1. Распределенные Системы Данных.

1. Определение  распределенных систем…………………………………………………..5
2. Основные требования к распределенным системам……………………………..8
1. Прозрачность...............................................................................10-12
2. Открытость...................................................................................12-13
3. Масштабируемость.....................................................................13-14
3. Логические программные слои распределенных систем...................14-16

Глава 2. Распределенные вычислительные системы Boinc и Grid

2.1. История развития Распределенных  Вычислений..................................16-19

2.2. Grid-системы...................................................................................................19

2.2.1. Концепция  грид……………………………………………………………………………...19

2.2.2. Обзор………………………………………………………………………………………....19-20

2.2.3. Сравнение  грид-систем и обычных суперкомпьютеров.................20

2.2.4. История...........................................................................................20-22

2.2.5. Типы  GRID-систем...............................................................................22

2.3. BOINC..............................................................................................................22

2.3.1. Описание........................................................................................22-23

2.3.2. Серверная  часть BOINC..................................................................23-24

2.3.3. Организация  проектов.......................................................................24

2.3.4. Использование BOINC...................................................................24-27

2.3.5. Установка  и настройка клиента BOINC.........................................27-29

2.3.6. Затраты  электроэнергии.....................................................................29

Заключение ……………….…………………………………………………………………………….29-30

Приложения....................................................................................................31

Список Литературы ………………………………………………………………………………………31

 

 

 

 

 

Введение

Компьютерные системы претерпевают революцию. С 1945 года, когда началась эпоха современных компьютеров, до приблизительно 1985 года компьютеры были большими и дорогими. Даже мини-компьютеры стоили сотни тысяч долларов. В результате большинство организаций имели в лучшем случае лишь несколько компьютеров, и, поскольку методы их соединения отсутствовали, эти компьютеры работали независимо друг от друга.

          Однако в середине восьмидесятых под воздействием двух технологических новинок ситуация начала меняться. Первой из этих новинок была разработка мощных микропроцессоров. Изначально они были 8-битными, затем стали доступны 16-, 32- и 64-битные процессоры. Многие из них обладали вычислительной мощностью мэйнфреймов (то есть больших компьютеров), но лишь частью их цены.

          Скорость роста, наблюдавшаяся в компьютерных технологиях в последние полвека, действительно потрясает. Ей нет прецедентов в других отраслях. От машин, стоивших 100 миллионов долларов и выполнявших одну команду в секунду, мы пришли к машинам, стоящим 1000 долларов и выполняющим 10 миллионов команд в секунду. Разница в соотношении цена/производительность достигла порядка 1012.

          В результате развития технологий сегодня достаточно легко можно собрать компьютерную систему, состоящую из множества компьютеров, соединенных высокоскоростной сетью. Она обычно называется компьютерной сетью, или распределенной системой в отличие от предшествовавших ей централизованных или однопроцессорных, систем, состоявших из одного компьютера, его периферии и, возможно, нескольких удаленных терминалов.

Моя курсовая работа называется «Сервисное ПО в Распределенных Системах». На мой взгляд, это достаточно важная и актуальная тема в наше время, т.к. распределенные системы открывают широкий спектр возможностей для различных исследований, вычислений и много другого.

В данной работе я ставлю перед собой следующую цель – узнать, что же такое Распределенные системы, найти преимущества этой технологии и рассмотреть различные способы распределения данных, активно применяющиеся на сегодняшний день.

Чтобы достичь цели, необходимо выполнить определенные задачи, а именно:

1. Разобраться с термином «Распределенные системы»
2. Рассмотреть историю возникновения данной технологии
3. Изучить все её особенности
4. Познакомиться с такими видами Распределенных систем, в которых задействованы вычисления (системы BOINC и Grid).

Объектом данной курсовой работы является тема Распределенных систем в целом. Предметом данной курсовой работы является Сервисное ПО в Распределенных системах Данных и системах Распределенных Вычислений.

Успешно выполнив все данные задачи, мне удалось найти ответы на все вопросы, связанные с этой темой и выяснить что же такое распределенные системы, их возможности, преимущества и недостатки, что и является основной задачей моей курсовой работы. Следовательно, можно полагать, что главная цель достигнута.

 

 

Глава 1. Распределенные Системы Данных

1. Определение  распределенных систем

          В литературе можно найти различные определения распределенных систем, причем ни одно из них не является удовлетворительным и не согласуется с остальными. Но в целом подойдет следующее определение.

          Распределенная система — это набор независимых компьютеров, представляющийся их пользователям единой объединенной системой.

          В этом определении оговариваются два момента. Первый относится к аппаратуре: все машины автономны. Второй касается программного обеспечения: пользователи думают, что имеют дело с единой системой.

          Возможно, вместо того чтобы рассматривать определения, разумнее будет сосредоточиться на важных характеристиках распределенных систем. Первая из таких характеристик состоит в том, что от пользователей скрыты различия между компьютерами и способы связи между ними. То же самое относится и к внешней организации распределенных систем. Другой важной характеристикой распределенных систем является способ, при помощи которого пользователи и приложения единообразно работают в распределенных системах, независимо от того, где и когда происходит их взаимодействие.

          Распределенные системы должны также относительно легко поддаваться расширению, или масштабированию. Эта характеристика является прямым следствием наличия независимых компьютеров, но в то же время не указывает, каким образом эти компьютеры на самом деле объединяются в единую систему. Распределенные системы обычно существуют постоянно, однако некоторые их части могут временно выходить из строя. Пользователи и приложения не должны уведомляться о том, что эти части заменены или починены или что добавлены новые части для поддержки дополнительных пользователей или приложений.

          Для того чтобы поддержать представление различных компьютеров и сетей в виде единой системы, организация распределенных систем часто включает в себя дополнительный уровень программного обеспечения, находящийся между верхним уровнем, на котором находятся пользователи и приложения, и нижним уровнем, состоящим из операционных систем. Соответственно, такая распределенная система обычно называется системой промежуточного уровня (middleware). 

          Взглянем теперь на некоторые примеры распределенных систем. В качестве первого примера рассмотрим сеть рабочих станций в университете или отделе компании. Вдобавок к персональной рабочей станции каждого из пользователей имеется пул процессоров машинного зала, не назначенных заранее ни одному из пользователей, но динамически выделяемых им при необходимости. Эта распределенная система может обладать единой файловой системой, в которой все файлы одинаково доступны со всех машин с использованием постоянного пути доступа. Кроме того, когда пользователь набирает команду, система может найти наилучшее место для выполнения запрашиваемого действия, возможно, на собственной рабочей станции пользователя, возможно, на простаивающей рабочей станции, принадлежащей кому-то другому, а может быть, и на одном из свободных процессоров машинного зала. Если система в целом выглядит и ведет себя как классическая однопроцессорная система с разделением времени (то есть многопользовательская), она считается распределенной системой. В качестве второго примера рассмотрим работу информационной системы, которая поддерживает автоматическую обработку заказов. Обычно подобные системы используются сотрудниками нескольких отделов, возможно в разных местах. Так, сотрудники отдела продаж могут быть разбросаны по обширному региону или даже по всей стране. Заказы передаются с переносных компьютеров, соединяемых с системой при помощи телефонной сети, а возможно, и при помощи сотовых телефонов. Приходящие заказы автоматически передаются в отдел планирования, превращаясь там во внутренние заказы на поставку, которые поступают в отдел доставки, и в заявки на оплату, поступающие в бухгалтерию. Система автоматически пересылает эти документы имеющимся на месте сотрудникам, отвечающим за их обработку. Пользователи остаются в полном неведении о том, как заказы на самом деле курсируют внутри системы, для них все это представляется так, будто вся работа происходит в централизованной базе данных.

          В качестве последнего примера рассмотрим World Wide Web. Web предоставляет простую, целостную и единообразную модель распределенных документов. Чтобы увидеть документ, пользователю достаточно активизировать ссылку. После этого документ появляется на экране. В теории (но определенно не в текущей практике) нет необходимости знать, с какого сервера доставляется документ, достаточно лишь информации о том, где он расположен. Публикация документа очень проста: требуется только задать ему уникальное имя в форме унифицированного указателя ресурса (Uniform Resource Locator, URL), которое ссылается на локальный файл с содержимым документа. Если бы Всемирная паутина представлялась своим пользователям гигантской централизованной системой документооборота, она также могла бы считаться распределенной системой. К сожалению, этот момент еще не наступил.

 

2. Основные требования к распределенным системам

Чтобы достигнуть цели своего существования - улучшения выполнения запросов пользователя - распределенная система должна удовлетворять некоторым необходимым требованиям. Можно сформулировать следующий набор требований, которым в наилучшем случае должна удовлетворять распределенная вычислительная система.

Поддержание логической целостности данных. Запрос пользователя в распределенной системе должен либо корректно выполняться целиком, либо не выполняться вообще. Ситуация, когда часть компонент системы корректно обработали поступивший запрос, а часть - нет, является наихудшей.

Устойчивость. Под устойчивостью понимается возможность дублирования несколькими компьютерами одних и тех же функций или же возможность автоматического распределения функций внутри системы в случае выхода из строя одного из компьютеров. В идеальном случае это означает полное отсутствие уникальной точки сбоя, то есть выход из строя одного любого компьютера не приводит к невозможности обслужить запрос пользователя.

Безопасность. Каждый компонент, образующий распределенную систему, должен быть уверен, что его функции используются авторизированными на это компонентами или пользователями. Данные, передаваемые между компонентами, должны быть защищены как от искажения, так и от просмотра третьими сторонами.

Эффективность. В узком смысле применительно к распределенным системам под эффективностью будет пониматься минимизация накладных расходов, связанных с распределенным характером системы. Поскольку эффективность в данном узком смысле может противоречить безопасности, открытости и надежности системы, следует отметить, что требование эффективности в данном контексте является наименее приоритетным. Например, на поддержку логической целостности данных в распределенной системе могут тратиться значительные ресурсы времени и памяти, однако система с недостоверными данными вряд ли нужна пользователям. Желательным свойством промежуточной среды является возможность организации эффективного обмена данными, если взаимодействующие программные компоненты находятся на одном компьютере. Эффективная промежуточная среда должна иметь возможность организации их взаимодействия без затрагивания стека TCP/IP. Для этого могут использоваться системные сокеты (unix sockets) в POSIX системах или именованные каналы (named pipes).

Устойчивость распределенной системы связана с понятием масштабируемости, но не эквивалентна ему. Допустим, система использует набор обрабатывающих запросы серверов и один диспетчер запросов, который распределяет запросы пользователей между серверами. Такая система может считаться достаточно хорошо масштабируемой, однако диспетчер является уязвимой точкой такой системы. С другой стороны, система с единственным сервером может быть устойчива, если существует механизм его автоматической замены в случае выхода его из строя, однако она вряд ли относится к классу хорошо масштабируемых систем. На практике достаточно часто встречаются распределенные системы, не удовлетворяющие данным требованиям: например, любая система с уникальным сервером БД, реализованным в виде единственного компьютера, имеет уникальную точку сбоя. Выполнение требований устойчивости и масштабируемости обычно связано с некоторыми дополнительным расходами, что на практике может быть не всегда целесообразно. Однако используемые при построении распределенных систем технологии должны допускать принципиальную возможность создания устойчивых и высоко масштабируемых систем.