Распределенная обработка данных
Одной из важнейших и динамично развивающихся сетевых технологий являются технологии распределенной обработки данных. Использование этих технологий позволяет существенно улучшить информационное обеспечение территориально распределенного производства. При этом для администрации фирмы безразлично, где именно находится производство: в этом же здании, за 100 м или за 10 000 км. Появляются совсем другие проблемы, такие как межконтинентальное снабжение, поясное время и т.д.
Персональные компьютеры стоят на рабочих местах, т.е. в местах возникновения и использования информации (например, в иногороднем филиале фирмы, в пункте обмена валют коммерческого банка и т.д.). Они соединены каналами связи. Использование технологии распределенной обработки данных дает возможность распределить ресурсы всех компьютеров такой корпоративной (региональной) компьютерной сети по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации.
Преимущества распределенной обработки данных:
- большое число взаимодействующих между собой пользователей, выполняющих функции сбора, регистрации, хранения, передачи и выдачи информации;
- снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;
- обеспечение доступа каждого работника к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;
- обеспечение симметричного обмена данными между удаленными пользователями.
Распределенная обработка и распределенная база данных не синонимы. Если при распределенной обработке производится работа с базой, то подразумевается, что представление данных, их содержательная обработка, работа с базой на логическом уровне выполняются на персональном компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии (состоянии, соответствующем состоянию реальной системы) — на сервере. В случае использования распределенной базы данных последняя размещается на нескольких серверах. Работа с ней осуществляется на тех же персональных компьютерах либо на других, и для доступа к удаленным данным надо использовать сетевую СУБД.
В системе распределенной обработки клиент может послать запрос как к собственной локальной базе данных, так и к удаленной. Удаленный запрос — единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в удаленную транзакцию. Если отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос транзакции обрабатывается одним сервером. Распределенная же СУБД позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным. Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распределенной базы данных.
Организация обработки данных зависит от способа их распределения. Существуют централизованный, децентрализованный и смешанный способы распределения данных
Централизованная организация данных является самой простой для реализации (рис. 3.2.). На одном сервере находится единственная копия базы данных. Все операции с базой данных обеспечиваются этим сервером. Отсюда — ограничение на параллельную обработку. Доступ к данным выполняется с помощью удаленного запроса или удаленной транзакции. Достоинством такого способа являлся легкая поддержка базы данных в актуальном состояние а недостатками — то, что размер базы ограничен размером внешней памяти сервера; все запросы направляются к единственному серверу с соответствующими затратами на стоимость связи и временную задержку. Кроме того, база может стать полностью недоступной для удаленных пользователей при появлении ошибок связи или при отказе центрального сервера.
Децентрализованная организация данных предполагает разбиение информационной базы на несколько физически распределенных. Каждый клиент пользуется своей базой данных, которая может быть либо частью общей информационной базы (рис. 3.3), либо копией информационной базы в целом (рис. 3.4), что приводит к ее дублированию для каждого клиента.
При распределении данных на основе разбиения база данных размещается на нескольких серверах. Существование копий отдельных частей недопустимо. Достоинства этого метода: большинство запросов удовлетворяются локальными серверами, что сокращает время получения ответа и снижает стоимость обработки запроса; система остается частично работоспособной при выходе из строя одного из серверов. Имеются и недостатки: часть удаленных запросов или транзакций может потребовать доступ к нескольким или даже всем серверам, что увеличит время ожидания; постоянно необходимо иметь сведения о размещении данных в различных БД. Расчленение базы данных наиболее подходит в случае совместного использования локальных и глобальных сетевых коммуникаций, поскольку обеспечивает безопасное использование внутрикорпоративных данных.
Способ дублирования заключается в том, что на каждом сервере сети размещается полная база данных (рис. 3.4). Это обеспечивает наибольшую надежность хранения данных. Недостатки способа: повышенные требования к объему внешней памяти клиентских компьютеров; усложнение корректировки баз, так как требуется синхронизация в целях согласования копий. Достоинства — все запросы выполняются локально, что обеспечивает быстрый доступ. Данный способ используется, когда фактор надежности является критическим, база небольшая, интенсивность обновления невелика.
Возможна и смешанная организация хранения данных, которая объединяет два способа распределения: разбиение и дублирование (рис. 3.5), приобретая при этом и преимущества, и недостатки обоих способов.
Появляется необходимость хранить информацию о том, где находятся данные в сети. При этом достигается компромисс между объемом памяти под базу в целом и под базу на каждом сервере, чтобы обеспечить надежность и эффективность работы сети; легко реализуется параллельная обработка. Смешанный способ организации данных можно использовать лишь при наличии сетевой СУБД.
В базах данных коллективного пользования центральным технологическим звеном становятся серверы баз данных. Программные средства серверов баз данных обеспечивают реализацию многопользовательских приложений, централизованное хранение, целостность и безопасность данных. Производительность серверов баз данных на порядок выше по сравнению с файл-серверами, которые используются в локальных сетях.
Серверы баз данных рассчитаны на поддержку большого числа различных типов приложений. Для реализации интерфейса с сервером базы данных можно использовать объектно-ориентированные средства, электронные таблицы, текстовые процессоры, графические пакеты, настольные издательские системы и другие информационные технологии.
Технология клиент-сервер, как более мощная, заменила технологию файл-сервер. Она позволила совместить достоинства однопользовательских систем (высокий уровень диалоговой поддержки, дружественный интерфейс, низкая цена) с достоинствами более крупных компьютерных систем (поддержка целостности, защита данных, многозадачность). Основная идея технологии клиент-сервер заключается в том, чтобы серверы расположить на мощных машинах, а приложения клиентов — на менее мощных машинах. Тем самым будут задействованы ресурсы более мощного сервера и менее мощных машин клиентов. Ввод-вывод к базе основан не на физическом дроблении данных, а на логическом, т.е. сервер отправляет клиентам не полную копию базы, а только логически необходимые порции, тем самым сокращая трафик сети (поток сообщений сети). В технологии клиент-сервер программы клиента и его запросы хранятся отдельно от БД. Сервер обрабатывает запросы клиентов, выбирает необходимые данные из базы данных, посылает их клиентам по сети, производит обновление информации, обеспечивает целостность и сохранность данных.
Недостаток технологии клиент-сервер заключается в повышении требований к производительности ЭВМ-сервера, в усложнении управления вычислительной сетью, а при отсутствии сетевой СУБД — в сложности организации распределенной обработки.
Источник
Основные понятия режимов компьютерной обработки данных
Главная > Реферат >Информатика
1.3 Способы обработки данных
Способы обработки данных делятся на централизованный, децентрализованный, распределительный и интегрированный способы
Централизованный — обрабатывает данные в одном месте, используя мощный компьютер и сложное программное обеспечение, установленное только на нем. Терминалы пользователей и автоматизированные устройства ввода первичных документов посылают данные на центральную ЭВМ для обработки, которая, если необходимо, предоставляет на терминалы обработанные данные. Преимуществами такого подхода являются меньшие затраты, лучший контроль за данными и программами (поскольку они находятся в одном месте), большая безопасность. Среди недостатков — большая сложность эксплуатации, высокие затраты на коммуникации (при большой удаленности терминалов).
Децентрализованный — системы, в которых данные хранятся и обрабатываются независимо в разных местах. При этом на каждом компьютере хранится какое-то подмножество всех данных компании, а часть данных находится в нескольких местах.
Распределительный – способ, при котором все подразделения компании, находящиеся в разных местах, соединены в единую сеть. Каждое из них имеет средства и возможности самостоятельно обрабатывать свои данные, поэтому пользуется преимуществами децентрализованной обработки. В то же время локальные компьютеры из разных мест могут посылать данные на центральную ЭВМ для подведения итогов и пользоваться общими данными компании, находящимися на ней, поэтому распределенная обработка дает и преимущества централизованной системы. В результате получается система, ориентированная как на нужды пользователей, так и на нужды руководства компании.
Преимущества распределенной обработки:
Поскольку пользователи контролируют каждую локальную систему, они имеют возможность подогнать ее под свои нужды и тем самым улучшить качество производимой информации.
Распределенная обработка данных позволяет быстрее и точнее вводить и корректировать данные, быстрее получать ответы на запросы.
Уменьшаются затраты на коммуникации, т.к. обработка производится локально.
Поскольку данные и другие ресурсы находятся в разных местах и частично дублируются, компьютеры как бы страхуют друг друга, уменьшая вероятность катастрофических потерь.
Каждая локальная система может рассматриваться как модуль общей системы, который может быть добавлен, модифицирован или удален из системы без необходимости изменять другие модули.
Недостатки распределительной обработки:
Распределенные системы более дороги, чем централизованные.
Намного усложняются задачи обслуживания оборудования, программного обеспечения, поддержания данных в необходимом состоянии.
Поскольку данные принадлежат разным подразделениям, неизбежно их дублирование со всеми вытекающими последствиями от использования такой информации, поэтому возникает необходимость специальных процедур по согласованию содержимого общих частей баз данных.
Поскольку неизбежно распределение полномочий и зон ответственности в такой системе, намного усложняется процесс документирования и контроля.
Разбросанность частей системы в пространстве и наличие коммуникаций снижают возможности обеспечения безопасности.
Уменьшается информационная насыщенность каждой отдельной локальной системы, поскольку вся информация, которая присуща централизованным системам, не может быть продублирована на всех компьютерах.
Интегрированный — способ обработки информации. Он предусматривает создание информационной модели управляемого объекта, то есть создание распределенной базы данных. Такой способ обеспечивает максимальное удобство для пользователя.
1.4 Система хранение данных.
Системы хранения данных (СХД) обеспечивают эффективное хранение и оперативный доступ к информации. Благодаря достижениям в современной технологии, хранение больших объёмов информации стало довольно лёгкой задачей. Существует множество различных типов электронных устройств, используемых для хранения данных. Самые обычные способы хранения данных, используемые пользователями:
— хранение на магнитных и оптических носителях;
— на сменном носителе или, как говорят, флэш-памяти.
Самые популярные из магнитных устройств, хранения данных:
— дискеты;
— жёсткие диски;
— zip-накопитель;
— цифровые аудиокассеты. Эти устройства имеют читающую / пишущую головку, для записи и дальнейшего чтения информации.
Система хранения данных содержит следующие подсистемы и компоненты: непосредственно устройства хранения (дисковые массивы, ленточные библиотеки), инфраструктуру доступа к устройствам хранения, подсистему резервного копирования и архивирования данных.
В случае отдельного ПК под системой хранения данных можно понимать внутренний жесткий диск или систему дисков (RAID массив). Если же речь заходит о системах хранения данных разного уровня предприятий, то традиционно можно выделить три технологии организации хранения данных:
Direct Attached Storage (DAS);
Network Attach Storage (NAS);
Storage Area Network (SAN)
Устройства DAS (Direct Attached Storage) – решение, когда устройство для хранения данных подключено непосредственно к серверу, или к рабочей станции, как правило, через интерфейс по протоколу SAS.
Основные преимущества и недостатки создания хранилищ данных на основе сети DAS:
Достаточно низкая стоимость. По сути эта СХД представляет собой дисковую корзину с жесткими дисками, вынесенную за пределы сервера.
Простота развертывания и администрирования.
Высокая скорость обмена между дисковым массивом и сервером.
Низкая надежность. При выходе из строя сервера, к которому подключено данное хранилище, данные перестают быть доступными.
Низкая степень консолидации ресурсов – вся ёмкость доступна одному или двум серверам, что снижает гибкость распределения данных между серверами. В реультате необходимо закупать либо больше внутренних жестких дисков, либо ставить дополнительные дисковые полки для других серверных систем
Низкая утилизация ресурсов.
Устройства NAS (Network Attached Storage) – отдельно стоящая интегрированная дисковая система, по-сути, NAS-cервер, со своей специализированной ОС и набором полезных функций быстрого запуска системы и обеспечения доступа к файлам. Система подключается к обычной компьютерной сети (ЛВС), и являющается быстрым решением проблемы нехватки свободного дискового пространства, доступного для пользователей данной сети.
Основные преимущества и недостатки создания хранилищ данных на основе сети N AS :
Дешевизна и доступность его ресурсов не только для отдельных серверов, но и для любых компьютеров организации.
Простота коллективного использования ресурсов.
Простота развертывания и администрирования
Универсальность для клиентов (один сервер может обслуживать клиентов MS, Novell, Mac, Unix)
Доступ к информации через протоколы “сетевых файловых систем” зачастую медленнее, чем как к локальному диску.
Большинство недорогих NAS-серверов не позволяют обеспечить скоростной и гибкий метод доступа к данным на уровне блоков, присущих SAN системам, а не на уровне файлов.
Storage Area Network (SAN) –это специальная выделенная сеть, объединяющая устройства хранения данных с серверами приложений, обычно строится на основе протокола Fibre Channel или протокола iSCSI.
Основные преимущества и недостатки создания хранилищ данных на основе сети SAN:
Высокая надёжность доступа к данным, находящимся на внешних системах хранения. Независимость топологии SAN от используемых СХД и серверов.
Централизованное хранение данных (надёжность, безопасность).
Удобное централизованное управление коммутацией и данными.
Перенос интенсивного трафика ввода-вывода в отдельную сеть, разгружая LAN.
Высокое быстродействие и низкая латентность.
Масштабируемость и гибкость логической структуры SAN
Возможность организации резервных, удаленных СХД и удаленной системы бэкапа и восстановления данных.
Возможность строить отказоустойчивые кластерные решения без дополнительных затрат на базе имеющейся SAN.
Более высокая стоимость
Сложность в настройке FC-систем
Необходимость сертификации специалистов по FC-сетям (iSCSI является более простым протоколом)
Более жесткие требования к совместимости и валидации компонентов.
Появление в силу дороговизны DAS-«островов» в сетях на базе FC-протокола, когда на предприятиях появляются одиночные серверы с внутренним дисковым пространством, NAS-серверы или DAS-системы в силу нехватки бюджета.
Заключение.
Обработка информации в современной информатике выполняется компьютером и часто включает хранение данных с использованием внешней памяти. Быстрый рост объемов информационных ресурсов требует принципиально новых подходов к хранению и обработке данных. Обработка информации выполняет определенные цели и задачи.
Типичными целями обработки данных является собрать всю доступную информацию, представленную в данных различной природы; представить существенную информацию в виде, наиболее удобном для восприятия пользователя. Эти цели, в свою очередь, приводят к постановке задач обработки данных
II Практическая часть.
2.1Общая характеристика задачи.
В течение текущего дня в салоне сотовой связи проданы мобильные телефоны, код, модель и цена которых указаны в таблице на рис. 1. В таблице на рис. 2 указан код и количество проданных телефонов различных моделей.
В итоговой таблице (рис.3) обеспечить автоматическое заполнение данными столбцов «Модель мобильного телефона», «Цена, руб.», «Продано, шт.», используя исходные данные таблиц на рис.1 и рис.2, а так же функции ЕСЛИ(), ПРОСМОТР. Рассчитать сумму, полученную от продаж каждой моделей, итоговую сумму продаж.
Сформировать ведомость продаж мобильных телефонов на текущую дату.
Представить графически данные о продаже мобильных телефонов за текущий день.
Источник
