Реферат распределенные информационные системы

Обновлено: 05.07.2024

В данной работе рассмотрены основные сведения о распределенной информационной системе: описаны предпосылки ее развития, средства работы с данными, введено понятие распределенной базы данных, а также ее типов и основных принципов. В третьей главе представлены примеры распределенных информационных систем.
Целью исследования является изучение теоретических основ о распределенных информационных системах, а также формирование знаний о принципах ее работы.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1.ПОНЯТИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИС
1.1. Предпосылки создания распределенных ИС
1.2. Понятие распределенных информационных систем
1.3. Средства работы с распределенными данными
2. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ
2.1. Основные принципы
2.2 Типы распределенных БД
2.3. Назначение и принцип работы распределенной БД
3. ПРИМЕРЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Прикрепленные файлы: 1 файл

Реферат.docx

1.ПОНЯТИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИС

1.1. Предпосылки создания распределенных ИС

1.2. Понятие распределенных информационных систем

1.3. Средства работы с распределенными данными

2. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ

2.1. Основные принципы

2.2 Типы распределенных БД

2.3. Назначение и принцип работы распределенной БД

3. ПРИМЕРЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ

Актуальность данной темы реферата состоит в том, что в мировой экономике происходят процесса глобализации и информационной интеграции. Они затронули и нашу страну, которая в силу географического положения и размеров вынуждена применять распределенные информационные системы (ИС). Распределенные ИС обеспечивают работу с данными, расположенными на разных серверах, различных аппаратно-программных платформах и хранящимися в различных форматах. Они легко расширяются, основаны на открытых стандартах и протоколах, обеспечивают интеграцию своих ресурсов с другими ИС, предоставляют пользователям простые интерфейсы.

В мире существует громадное количество готовых к использованию информационно-вычислительных ресурсов. Они создавались в разное время, для их разработки использовались разные подходы. Почти всегда при разработке новой информационной системы можно найти подходящие по своим функциям уже работающие готовые компоненты. Проблема состоит в том, что при их создании не учитывались требования несовместимости. Эти компоненты не понимают один другого, они не могут работать совместно. Желательно иметь механизм или набор механизмов, которые позволят сделать такие независимо разработанные информационно-вычислительные ресурсы совместимыми.

Целью исследования является изучение теоретических основ о распределенных информационных системах, а также формирование знаний о принципах ее работы.

Такое распределение данных позволяет, например, хранить в узле сети те данные, которые наиболее часто используются в этом узле. Такой подход облегчает и ускоряет работу с этими данными и оставляет возможность работать с остальными данными БД.

1.ПОНЯТИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИС

1.1. Предпосылки создания распределенных ИС

C самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования. Первое направление - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Второе направление - это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Одними из естественных требований к таким системам являются средняя быстрота выполнения операций и сохранность информации.

Но поскольку информационные системы требуют сложных структур данных, эти индивидуальные дополнительные средства управления данными являлись существенной частью информационных систем и практически повторялись от одной системы к другой. Стремление выделить и обобщить общую часть информационных систем, ответственную за управление сложно структурированными данными, и явилось, судя по всему, первой побудительной причиной создания различных систем управления.

Очень скоро стало понятно, что невозможно обойтись общей библиотекой программ, реализующей над стандартной базовой файловой системой более сложные методы хранения данных, например, хранение информации в нескольких файлах. Таким образом, все это способствовало созданию распределенных информационных систем.

Фактически, если информационная система поддерживает согласованное хранение информации в нескольких файлах, можно говорить о том, что она поддерживает базу данных. Если же некоторая вспомогательная система управления данными позволяет работать с несколькими файлами, обеспечивая их согласованность, можно назвать ее системой управления базами данных. Уже только требование поддержания согласованности данных в нескольких файлах не позволяет обойтись библиотекой функций: такая система должна иметь некоторые собственные данные (метаданные) и даже знания, определяющие целостность данных.

1.2. Понятие распределенных информационных систем

Обычно, распределенной считают такую систему, в которой функционирует более одного сервера БД. Это применяется для уменьшения нагрузки на сервер и обеспечения работы территориально удаленных подразделений. Различная сложность создания, модификации, сопровождения, интеграции с другими системами позволяют разделить ИС на классы малых, средних и крупных распределенных систем. Малые ИС имеют небольшой жизненный цикл (ЖЦ), ориентацию на массовое использование, невысокую цену, невозможность модификации без участия разработчиков, использующие в основном настольные системы управления базами данных (СУБД) , однородное аппаратно-программное обеспечение, не имеющие средств обеспечения безопасности. Крупные корпоративные ИС, системы федерального уровня и другие имеют длительный жизненный цикл, миграцию унаследованных систем, разнообразие аппаратно-программного обеспечения, масштабность и сложность решаемых задач, пересечение множества предметных областей, аналитическую обработку данных, территориальную распределенность компонент.

К функциям таких ИС следует отнести, прежде всего, работу с распределенными данными, расположенными на разных физических серверах, различных аппаратно-программных платформах и хранящихся в различных внутренних форматах. В этом случае система должна предоставлять полную информацию о себе и всех своих ресурсах, легко расширяться, быть основана на открытых стандартах и протоколах, обеспечивать возможность интегрировать свои ресурсы с ресурсами других ИС. Для пользователей система должна обеспечивать различные уровни привилегий для пользователей и предоставлять простые интерфейсы доступа к информации.

Данные из разнородных систем обычно объединяются в логические группы, к которой и адресуются запросы. Абстрактная система запросов предполагает, что система оперирует не конкретным синтаксисом запросов, а его логической сутью на основе абстрактных атрибутов.
При построении распределенных ИС, как правило, используются две базовые архитектуры: Клиент/сервер и InternetIntranet.
Корпоративные ИС, построенные по архитектуре Клиент/сервер, предоставляют клиентам широкий спектр приложений и инструментов разработки, которые ориентированы на максимальное использование вычислительных возможностей клиентских рабочих мест. Ресурсы сервера используются в основном для хранения и обмена документами, а также для выхода во внешнюю среду. Данная архитектура позволяет лучше защитить серверную часть приложений, при этом, предоставляя возможность приложениям либо непосредственно адресоваться к другим серверным приложениям, либо маршрутизировать запросы к ним. Однако, частые обращения клиента к серверу снижают производительность работы сети. Приходится решать вопросы безопасной работы в сети, так как приложения и данные распределены между различными клиентами. Распределенный характер построения системы обусловливает сложность ее настройки и сопровождения

Под распределенной информационной базой понимается неограниченное количество баз данных, дистанционно отдаленных друг от друга и имеющих ряд общих характеристик:

- функционирующих по единым правилам, определенным централизованно для всех баз данных, входящих в распределенную информационную базу;

- обмен данными осуществляется по правилам, также определенным централизованно.

Организация распределенной базы необходима для компаний, осуществляющих различные виды деятельности, если в их повседневной работе возникает потребность решения следующих задач:

- необходимость оперативного получения информации из баз данных дистанционно отдаленных подразделений (или филиалов);

-необходимость консолидации в единой базе данных информации из баз данных юридических лиц, входящих в структуру компании, для последующего анализа данных и получения отчетности из одной базы, как по компании в целом, так и по каждому юридическому лицу в отдельности;

- необходимость введения централизованного изменения структуры и правил работы баз данных для работы всех дистанционно отдаленных подразделений (филиалов) и юридических лиц (с невозможностью изменения определенных правил непосредственно в отдаленном подразделении);

- необходимость ограничения и осуществления контроля изменения данных в дистанционно отдаленных подразделениях компании (филиалах) [3].

1.3. Средства работы с распределенными данными

При выборе распределенной ИС в первую очередь следует обратить внимание на то, какие операционные системы и сетевые протоколы она поддерживает. Однако не менее важным является и то, какие методы распределения данных в ней реализованы.

1) Фрагментация и дублирование

Один из способов распределенного хранения таблиц - это фрагментация. Таблица может быть расщеплена на части, которые будут помещены в разные узлы. Другой способ распределения данных - это дублирование (репликация). Можно создать дубли всей БД или ее частей и разместить эти дубли в узлах. Оба метода позволяют хранить данные именно в том узле, где они наиболее часто используются. Это сводит к минимуму затраты на передачу данных по сети и уменьшает использование процессоров и прочих ресурсов остальных узлов. При такой архитектуре БД приложения передача данных по сети выполняется достаточно редко.

2) Словари данных и директории

После того, как данные распределены по разным узлам сети, важно найти и использовать эти данные. Для того, чтобы найти данные и преобразовать их в нужный формат, используются глобальные словари данных и директории. В словаре хранится информация о данных, их использовании, правах доступа к данным, а также о приложениях. Директории данных используются для того, чтобы определить, где хранятся данные и как их извлечь. Словари и директории могут быть глобальными и локальными

3) Двухфазная фиксация изменений

Методы распределения данных конечно очень важны, однако сердцем современных распределенных СУБД является протокол двухфазной фиксации изменений. Этот протокол управляет выполнением транзакций, изменяющих данные нескольких узлов. Основная идея двухфазной фиксации заключается в следующем: недопустима ситуация при которой транзакция, изменяющая данные в нескольких узлах, выполняется в одних узлах и не выполняется в других узлах. Транзакция должна быть либо успешно выполнена во всех узлах, либо не выполнена ни в одном узле.

4) Обеспечение целостности

Важной характеристикой распределенной ИС является то, как она обеспечивает поддержку ссылочной целостности между данными таблицы-мастера и данными связанных с ней таблиц. Рассмотрим пример ссылочной целостности. Предположим в распределенной БД имеются три таблицы:

- таблица, содержащая информацию о детях сотрудников;

- таблица, содержащая информацию о зарплатах сотрудников за год;

- таблица, содержащая информацию о темах, выполненных сотрудником.

Все эти таблицы содержат столбец "ФИО сотрудника". Правила обеспечения ссылочной целостности требуют, чтобы при изменении значений столбца "ФИО сотрудника" в одной таблице, автоматически выполнялась корректировка значений этого столбца в других таблицах. Для обеспечения ссылочной целостности используются 2 различных метода - триггеры и декларативные ограничения целостности стандарта ANSI.

2. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ

2.1. Основные принципы

Распределённые базы данных (РБД) — совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределённых в компьютерной сети.

РБД состоит из набора узлов, связанных коммуникационной сетью, в которой:

а)каждый узел — это полноценная СУБД сама по себе;

б)узлы взаимодействуют между собой таким образом, что пользователь любого из них может получить доступ к любым данным в сети так, как будто они находятся на его собственном узле [5].

Каждый узел сам по себе является системой базы данных. Любой пользователь может выполнить операции над данными на своём локальном узле точно так же, как если бы этот узел вовсе не входил в распределённую систему. Распределённую систему баз данных можно рассматривать как партнёрство между отдельными локальными СУБД на отдельных локальных узлах.

Фундаментальный принцип имеет следствием определённые дополнительные правила или цели. Таких целей всего двенадцать:

1.Локальная независимость. Узлы в распределённой системе должны быть независимы, или автономны. Локальная независимость означает, что все операции на узле контролируются этим узлом.

3.Непрерывное функционирование. Распределённые системы должны предоставлять более высокую степень надёжности и доступности.

В данной работе рассмотрены основные сведения о распределенной информационной системе: описаны предпосылки ее развития, средства работы с данными, введено понятие распределенной базы данных, а также ее типов и основных принципов. В третьей главе представлены примеры распределенных информационных систем, такие как: - Informix On-Line фирмы Informix Software;- Ingres Intelligent Database фирмы Ingres Corp;- Oracle (version 7) фирмы Oracle Corp;- Sybase System 10 фирмы Sybase Inc.

1.ПОНЯТИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИС

1.1. Предпосылки создания распределенных ИС

1.2. Понятие распределенных информационных систем

Данные из разнородных систем обычно объединяются в логические группы, к которой и адресуются запросы. Абстрактная система запросов предполагает, что система оперирует не конкретным синтаксисом запросов, а его логической сутью на основе абстрактных атрибутов.
При построении распределенных ИС, как правило, используются две базовые архитектуры: Клиент/сервер и Internet Intranet.
Корпоративные ИС, построенные по архитектуре Клиент/сервер, предоставляют клиентам широкий спектр приложений и инструментов разработки, которые ориентированы на максимальное использование вычислительных возможностей клиентских рабочих мест. Ресурсы сервера используются в основном для хранения и обмена документами, а также для выхода во внешнюю среду. Данная архитектура позволяет лучше защитить серверную часть приложений, при этом, предоставляя возможность приложениям либо непосредственно адресоваться к другим серверным приложениям, либо маршрутизировать запросы к ним. Однако, частые обращения клиента к серверу снижают производительность работы сети. Приходится решать вопросы безопасной работы в сети, так как приложения и данные распределены между различными клиентами. Распределенный характер построения системы обусловливает сложность ее настройки и сопровождения

ГОСТ

Распределенные информационные системы — это набор информационных баз данных, удалённых дистанционно друг от друга и имеющих общие параметры.

Введение

Под распределённой понимают такую информационную систему, в которой работают два и более сервера базы данных. Эта методика используется для сокращения нагрузки на сервер и обеспечения функционирования подразделений, которые территориально удалены.

Различная сложность формирования, модификации, сопроводительных работ, объединения с иными системами подразумевает деление распределённых информационных систем на следующие классы:

Малые распределённые информационные системы.
Средние распределённые информационные системы.
Крупные распределённые информационные системы.

Малые информационные системы обладают небольшим жизненным циклом, ориентированы на применение в массовом порядке, имеют малую себестоимость. Их невозможно модифицировать без присутствия проектировщиков. Они используют главным образом настольные системы управления базами данных и одинаковое аппаратное и программное обеспечение, не обладающее средствами, которые гарантируют безопасность.

Крупные корпоративные информационные системы, например, системы федерального уровня, обладают значительным жизненным циклом, могут наследовать предыдущие системы. У них разнообразное аппаратное и программное обеспечение, они решают масштабные и сложные задачи, расположенные на пересечении многих предметных сфер. Выполняют аналитический анализ информационных данных, обладают территориальной удалённостью своих элементов.

Распределённые информационные системы

Распределённые базы данных являются набором связанных логически баз данных, которые распределены в компьютерных сетях. Такая база составлена из комплекта узлов, соединённых коммуникационной сетью со следующими особенностями:

Готовые работы на аналогичную тему

Каждый узел фактически является полноформатной системой управления базами данных.
Узлы взаимосвязаны друг с другом так, что пользователи каждого из них способны иметь доступ ко всем информационным данным в сети таким образом, как если бы эти данные располагались непосредственно на их узлах.

То есть каждый узел уже выполняет функции системы информационной базы данных. Каждый пользователь способен осуществить действия над данными на своём локальном узле таким же образом, как если бы данный узел и не являлся частью распределённой системы. Распределённая система баз данных может считаться партнёрством среди отдельных локальных систем управления базами данных на различных локальных узлах. Основополагающим принципом формирования распределённых баз данных является так называемое нулевое правило, которое гласит, что для пользователей распределённая информационная система должна казаться нераспределённой системой. Следствием основополагающего принципа являются следующие дополнительные правила или целевые установки:

Данная статья направлена на исследование вопроса построения распределенных информационных систем. Рассмотрены методы Grid и Cloud в качестве средства построения распределенных ИС, а также технологии построения распределенных баз данных.

Ключевые слова: распределенные системы, Grid-технологии, BOINC, облачные вычисления, построение распределенных БД.

The article is devoted to the study of the construction of distributed information systems. Grid and Cloud are considered as tools of building distributed information systems, as well as technologies for building distributed databases.

Key words: distributed information systems, Grid-technologies, BOINC, cloud computing, building distributed databases.

К числу перспективных направлений развития в области увеличения скорости вычислений относится развитие технологий распределенных вычислений. Данная система является набором индивидуальных вычислительных компонентов, которые могут обмениваться информацией [5]. Как правило, распределенные ИС применяются для построения систем, имеющих повышенные требования к обеспечению отказоустойчивости и производительности.

Все большее распространение в наши дни получают распределенные вычислительные системы. Наиболее перспективными являются технологии построения GRID и CLOUD.

Выделяют следующие виды:

 GRID на основе выделения вычислительных ресурсов по требованию [1].

Примеры проектов добровольных вычислений, построенных на базе GRID-систем на платформе BOINC, приведены в таблице 1.

Проект

Назначение

Анализ радиосигналов, полученных радиотелескопами, с целью поиска внеземных цивилизаций

Вычисление 3-мерной структуры белков из их аминокислотных последовательностей.

Обработка данных, полученных с большого адронного коллайдера, и расчёты для его усовершенствования.

Проект BOINC позволяет организовать распределенные вычисления на дому, когда любой желающий может установить на свой компьютер клиент и отдать часть вычислительных ресурсов своего компьютера (CPU, GPU) для организации вычислений. Многие из этих вычислений носят социальный характер — например, вычисление белков для изобретения новых лекарств, другие носят научный характер — от физико-математических вычислений данных с экспериментальных установок до обработки данных с телескопов для поиска сигналов внеземных цивилизаций. Это одна из самых популярных и доступных методик выстраивания распределенных информационных систем.

Также стоит отметить технологию Cloud, используемую для организации облачных вычислений. При этом описанные выше технологии весьма близки по своей природе. Они включают в свой состав мощные распределенные вычислительные системы, но все-таки между ними существуют различия. Главное — способе их использования и дальнейшего развертывания. Grid — это по своей сути оборудование, установленное на определенный временной промежуток и нуждающееся в плановых работах по поддержке, техническому обслуживанию и ремонту, либо в случае добровольных вычислений, персональные компьютеры, расположенные на дому. Cloud реализованы в форме IaaS и могут предоставлять интерфейс. В таком случае пользователь не занимается вопросами технического обслуживания и поддержки, имеет доступ к вычислительному ресурсу, масштабируемому в зависимости от сформированных потребностей [3].

Архитектурные отличия Grid и Cloud также являются одним из ключевых. Cloud системы хорошо ориентированы на Web-сервисы и справляются как с большими задачами, так и с большим количество мелких задач, поставленных различными пользователей. Это обусловлено тем, что построенные распределенные ИС через Cloud дают пользователю использовать их системы для быстрой обработки данных посредством наличия реализованного тонкого клиента. В качестве примера облачных систем можно привести файловые-хостинги, такие как Dropbox, Яндекс.Диск, Amazon S3 и другие. Пользователю они предоставляют веб-интерфейс и клиент, представляющий облако в виде виртуального жесткого диска прозрачно для операционной системы. Внутри же эти облачные системы представлены кластером серверов, расположенных в географически распределенных дата-центрах. В каждом сервере используется аппаратный raid-контролер и массив жестких дисков с возможностью горячей замены, на уровне дата-центра используются системы балансировки нагрузки и мониторинга, а на уровне магистральных провайдеров используются сети распределения контента.

Процесс выстраивания современных распределенных ИС на прямую связан с реляционными и объектно-ориентированными СУБД. В настоящее время они утвердились в качестве ключевых инструментов для обработки данных в различных ИС. В настоящее время существует множество систем управления базами данных (СУБД) и других программ, выполняющих сходные функции. Инструментальные средства Oracle — сейчас одни из лучших и наиболее мощных имеющихся инструментов разработки профессионального класса.

СУБД Oracle дает возможность поддерживать связь как между клиентами и сервером, так и между различными серверами. Построение распределенных БД позволяет решить комплекс задач:

− сбор в единое целое данных, хранящиеся в нескольких местах;

− увеличение серверной мощности системы (горизонтальная масштабируемость);

− консолидация данных в непосредственной близости от их потребителей, сохраняя при этом целостность системы и другие.

Облачный сервис Amazon Relational Database Service обеспечивает пользователей реляционными базами данных для использования в приложениях. Amazon RDS позволяет производить быстрое развёртывание, простое обслуживание и лёгкое масштабирование. Такие сложные процессы, как обновление программного обеспечения БД, проведение резервного копирования, возврат к ранним состояниям (восстановление) проводятся автоматически. Масштабирование дискового пространства и процессорных ресурсов может быть вызвано при помощи API системы.

В заключении следует отметить, что распределенные информационные системы имеют большие перспективы для развития, поскольку аренда их ресурсов в перспективе будет становиться дешевле содержания собственного оборудования за счет сокращения издержек на обслуживание и модернизацию.

Основные термины (генерируются автоматически): BOINC, GRID, система, вычисление, обработка данных, API, CLOUD, CPU, GPU, техническое обслуживание.

Читайте также: