Основы сетевых информационных технологий

В трехуровневой  модели "тонкий" клиент не перегружен функциями обработки данных, а  выполняет основную роль системы  представления информации, поступающей  с сервера приложений. (Такой интерфейс  реализуется с помощью стандартных  средств Web-технологии - браузера, CGI  и Java). Это уменьшает объем данных, передаваемых между клиентом и сервером приложений, позволяя подключать клиентов с медленными телефонными каналами.

Трехуровневая модель клиент-сервер позволяет более  точно назначать полномочия пользователей, так как они получают права не к самой БД, а к определенным функциям сервера приложений, что повышает защищенность системы.

Многоуровневые  клиент-серверные системы легко  можно перевести на Web-технологию - для этого достаточно заменить клиентскую часть универсальным браузером, а сервер приложений дополнить Web-сервером и небольшими программами вызова процедур сервера. В трехуровневой системе по каналу связи между сервером приложений и БД передается много информации, при этом не замедляются вычисления, так как для связи указанных элементов используются более скоростные линии. Это требует меньших затрат, так как оба сервера находятся в одном помещении. Но при этом встает проблема согласованности совместных вычислений, которую призваны решать менеджеры транзакций - новые элементы многоуровневых систем.

Менеджеры транзакций

МТ - позволяют одному серверу приложений одновременно обмениваться данными с несколькими серверами БД. Хотя серверы Oracle имеют механизм выполнения распределенных транзакций, но если пользователь хранит часть информации в БД Oracle, часть в БД Informix, а часть в текстовых файлах, то без МТ не обойтись. МТ используется для управления распределенными разнородными операциями и согласования действий различных компонентов информационной системы. Любое сложное ПО требует использования МТ.

Например. Банковские системы должны осуществлять различные преобразования  представлений документов, т.е. работать одновременно с данными, хранящимися как в БД, так и в обычных файлах, - именно эти функции и помогает выполнять МТ. 

МТ - это  программа или комплекс программ, с помощью которых можно согласовать  работу различных компонентов инф-ой системы.

Логически МТ делится на несколько частей:

• коммуникационный менеджер (контролирует обмен сообщениями между компонентами инф-ой системы;
• менеджер авторизации (обеспечивает аутентификацию пользователей и проверку их прав доступа);
• менеджер транзакций (управляет распределенными операциями);
• менеджер ведения журнальных записей (следит за восстановлением и откатом распределенных операций);
• менеджер блокировок (обеспечивает правильный доступ к совместно используемым данным).

Обычно  М-коммуникационный объединен с  М-авторизации, а М-транзакций с М-блокировок и системных записей. Причем такой  М редко входит в комплект поставки, поскольку его функции (ведение записей, распределение ресурсов и контроль операций), как правило, выполняет сама БД (например, Oracle).

Наибольшие  изменения произошли в М-коммуникации, так как в этой области появились  новые объектно-ориентированные  технологии (CORBA, DCOM и т.д.). Многоуровневая модель клиент-сервер позволяет существенно упростить распределенные вычисления, делая их не только более надежными, но и более доступными.

                4.4. Системы технологической  почты  -

это гарантированная  доставка информации и средство для интеграции приложений

Проектирование  информационных систем ставит перед  системными аналитиками решения  следующих проблем:

 распределенность  системы;

интеграция различных  приложений;

удобство администрирования. 

Современные ВС в основном являются распределенными, поэтому встает задача выбора способа взаимодействия между отдельными частями таких систем. Слияние нескольких информационных систем требует решения интеграции большого количества разнородных приложений. Такая (интегрированная) система должна обладать всей функциональностью объединяемых подсистем и сохранить простоту и удобство использования. Решение данной проблемы возможно осуществить с помощью систем технологической почты (СТП).

Термин «технологическая почта»  используется для обозначения взаимодействия между приложениями ("электронная почта" - взаимодействие между людьми), передаваемая информация является технологической ее формирование и передача могут осуществляться без/или с минимальным участием человека.

Система технологической почты включает в себя два различных способа взаимодействия, используемых в современных распределенных системах.

Один из них  основывается на концепции соединения (рис.1), а другой - на идее обмена сообщениями.

                                                         1

                                                                    2            

                                                                                3 

 

Рис.1. Механизм взаимодействия с установлением  соединения 

Процесс взаимодействия приложений и использованием установления соединения можно разделить на три фазы:

1. установление  соединения;

2. передача информации;

3. закрытие соединения.

Такое взаимодействие требует наличие  соединения всех трех фаз и одновременной  работы приложений, что не всегда возможно.

Системы, построенные на принципе обмена сообщениями, используют при взаимодействии технологию очередей сообщений (рис.2). 
 

 

 

 
 
 

 
 

Рис.2. Взаимодействие приложений с использованием технологии очередей сообщений 

    Приложения, которые обмениваются информацией, адресуют ее не напрямую друг другу, а  в ассоциированные с приложениями очереди сообщений. Соединение между  приложением и очередью происходит, как правило, в режиме on-line, что  позволяет избежать затраты времени на установление соединения. Управляющее ПО может находиться как на одной машине с приложениями, так и на выделенном сервере. Системы, использующие технологию очередей сообщений, в Отличие от систем установления соединений, не требуют ни постоянного соединения в процессе взаимодействия, ни одновременной работы взаимодействующих приложений. Эти свойства обеспечивают им гибкость и приемлемость в различных областях применения.

Универсальность систем технологической почты позволяет  им работать на гетерогенных (многообразие программно-аппаратных платформ, на которых работают отдельные компоненты СТП, а также многообразие способов соединения и протоколов взаимодействия, применяемых в системе) структурах. Гетерогенность достигается за счет разделения серверной и клиентских частей СТП. Клиентские части обладают небольшой функциональностью и могут быть перенесены на различные платформы. Т.о., для функционирования СТП не нужны затраты на дополнительное оборудование - система адаптируется к существующим средствам (как аппаратным и программным, так и к существующим каналам передачи данных) и не требует их замены.

Преимvшecтвa использования СТП: 

• Гарантированность доставки сообщения. Серверы очередей сообщений

сами  определяют, каким образом обеспечить гарантированность доставки при отказе отдельных частей системы: произвести повторную пересылку, найти альтернативный маршрут или применить другие способы. Так как СТП обеспечивают обмен информацией между приложениями, то факт недоставки сообщения должен быть отслежен и обработан (в отличие о электронной почты, где в случае недоставки сообщения, пользователь должен сам выполнить какие-либо корректирующие действия);

• Отсутствие блокировки приложения на время передачи информации, т.к. действует технология очередей сообщений, и выделение серверной части системы ТП, отвечающей за доставку сообщения. Отсутствие блокировки позволяет уменьшить время простоя приложений;
• Возможность установки приоритетов сообщений и опций при отправке. Приоритеты позволяют реализовать -несколько параллельных систем передачи сообщений. При этом сообщения с более низким приоритетом не будут оказывать никакого влияния на процесс доставки сообщений с более высоким приоритетом. Это имеет положительное свойство при проектировании и настройке больших систем, а также при администрировании систем;
• Возможность обмена информацией в гетерогенной среде, где возможна модернизация как технических, так и программных средств.

4.5. Технология работы  в среде распределенной  обработки данных

    Одной из важнейших сетевых технологий является распределенная обработка данных, позволяющая повысить эффективность удовлетворения информационной потребности пользователя и, обеспечить гибкость и оперативность принимаемых им решений.

    Достоинствами распределенной обработки информации является:

- большое  число взаимодействующих между  собой пользователей; 

- устранение пиковых нагрузок с централизованной базы данных за счет распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;

- возможность доступа пользователя к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;

- обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.

    При распределенной обработке производится работа с базой, т.е. представление данных, их обработка, работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на сервере. При наличии распределенной базы данных база размещается на нескольких серверах. В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: экономической, финансовой, кредитной, статистической, научно-технической, маркетинга, патентной информации, электронной документации и т.д.

    Создание  распределенных баз данных (РБД) было вызвано двумя тенденциями обработки данных, с одной стороны - интеграцией, а с другой - децентрализацией.

    Интеграция  подразумевает централизованное управление и ведение баз данных. Децентрализация  обеспечивает хранение данных в местах их возникновения или обработки, при этом скорость обработки повышается, стоимость снижается, увеличивается степень надежности системы.

    Распределенная  база данных - база данных, части которой размещены на отдельных ЭВМ, входящих в сеть. При этом некоторые данные могут дублироваться.

    При проектировании РБД осуществляется разбиение объекта на несколько  частей (фрагментов) и размещение каждого фрагмента на один или несколько компьютеров. Размещение фрагментов может быть избыточным или безызбыточным.

    При избыточном размещении необходимо определить степень дублирования фрагментов. Выгоды, получаемые от дублирования, пропорциональны соотношению объемов выборки данных и их обновления. Для поддержания целостности базы данных требуется корректировка всех копий. Преимущества дублирования уменьшаются с увеличением стоимости хранения фрагментов и, увеличиваются, так как повышается устойчивость системы против отказов. Эффективность работы пользователей с РБД зависит от обеспеченности их информацией о содержащихся в РБД данных, их структуре и размещении. Эту задачу решает сетевой словарь-справочник данных, находящийся в одной ЭВМ сети или дублирующийся на нескольких ЭВМ. При этом, словарь-справочник может иметь распределенную структуру, т.е. когда его отдельные фрагменты распределены по рабочим станциям сети.

    К организации баз данных предъявляются  такие общие требования как, обеспечение высокой скоростью обработки запросов, секретности, независимости (физической и логической) данных, безопасности и т.д. Кроме перечисленных требований, к РБД выдвигаются требования "прозрачности": распределенной структуры БД; совместного доступа к данным; распределенной обработки.

    Распределенная  структура БД предполагает независимость  конечных пользователей и программ от способа размещения информации на рабочих станциях сети, т.е. формулирование запросов к РБД производится аналогично запросам к централизованной БД.

    Совместный  доступ к данным подразумевает модификацию  одних и тех же данных несколькими  пользователями не нарушая целостности  РБД.