Формування розподілених баз даних та обчислювальних мереж

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Черкаський  національний університет ім. Б. Хмельницького

Факультет обчислювальної техніки, інтелектуальних та управляючих  систем

 

Реферат

на  тему

«Формування розподілених баз даних

та обчислювальних мереж»

 

Перевірив: ст.викл. Дяченко  А. Ю. «____»_______________2012 р. ____________________________

Виконав: студент 6 курсу групи М-07 Палійчук Б. Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Черкаси – 2012

 

Зміст

 

 

Вступ

Різновидом баз даних  з погляду їх формування, зберігання й використання є розподілені бази даних. Ці бази даних широко використовуються в організації комплексів взаємопов’язаних АРМ менеджерів, де встановлено ПЕОМ, а також у системі об’єктивного інформаційного забезпечення менеджменту.

В інформаційно-обчислювальних системах, які використовують ПЕОМ, потреба переходу від традиційних до розподілених баз даних зумовлена прагненням розв’язати суперечність між перевагою розподіленого зберігання і ведення баз даних та потребою їх інтегрованого використання як цілого.

Розподілена база даних — це сукупність логічно пов’язаних баз даних або частин однієї бази, які розпаралелені між кількома територіально  розподіленими ПЕОМ і забезпечені відповідними можливостями для управління цими базами чи їхніми частинами. Тож розподілена база даних реалізується на різних просторово розосереджених обчислювальних засобах разом з організаційними, технічними і програмними засобами її створення та ведення.

До основних переваг розподіленої бази даних можна віднести:

• підвищення продуктивності системи за рахунок розпаралелення процесів збирання та обробки даних;
• підвищення ефективності управління базами даних і поліпшення експлуатаційних характеристик системи управління даними;
• досягнення збалансованості навантаження й синхронізації процесів збирання й обробки даних;
• підвищення надійності й живучості системи;
• вдосконалення гнучкості, нарощуваності та модифікованості бази даних;
• скорочення вартості організації і затрат на експлуатацію бази даних;
• збільшення обсягу збережених і доступних для обробки даних;
• зменшення обсягів даних, що пересилаються.

Розподілені бази даних  можна ефективно використовувати в предметних областях, які характеризуються:

• надто великими обсягами даних, що збираються, зберігаються й обробляються;
• фізичною розосередженістю місць збирання, зберігання й використання даних;
• наявністю розвинених засобів обчислювальної техніки та мереж передачі даних;
• можливістю збирання й обробки більшої частини інформації в місцях, де вона виникає чи зберігається;
• необхідністю одночасного масового збирання й обробки інформації тощо.

Ці особливості  притаманні передусім виробничому  об’єкту управління та його предметним областям. Як предметні області можна використовувати ресурси (матеріальні, трудові, фінансові тощо).

За способом розміщення розподілені бази даних поділяють  на зосереджені і розосереджені.

Зосереджені (або централізовані) розподілені бази даних

фізично розміщені в одному місці. Для обміну інформацією між окремими (локальними) підбазами використовуються канали зв’язку прямого доступу. Термін «канал зв’язку» (channel) щодо обміну інформацією означає засіб передавання інформації (письмової, усної, формальної, неформальної тощо), придатної для електронних засобів зв’язку. Обмін даними між взаємопов’язаними підбазами здійснюється без помітних обмежень на обсяги й характер інформації, що передається. Такі бази даних мають цілу низку переваг:

простоту побудови;

зведене до мінімуму дублювання інформації;

максимальну уніфікацію методів зберігання, коригування  та пошуку інформації.

Проте бази даних, зосереджені в одному місці —  вузлі мережі, — мають чимало недоліків:

при централізації зберігання значно збільшується час на передавання інформації, а через це зростає й час реакції системи;

централізована  система обмежена обсягами пам’яті  ЕОМ тощо.

Розосереджені (або децентралізовані) розподілені бази даних фізично розміщені в різних місцях — вузлах обчислювальної мережі. Обмін інформацією між підбазами здійснюється з використанням каналів зв’язку. Як підбази розподіленої бази даних можуть використовуватися зосереджені (централізовані) бази даних і окремі (локальні) підбази. Обмін між взаємозв’язаними підбазами здійснюється здебільшого результатною (обробленою, узагальненою) інформацією. При виконанні запиту в таких системах використовується декомпозиція запиту на підзапит до локальних підбаз і паралельне виконання виділених підзапитів у різних вузлах обчислювальної мережі.

Ці бази даних мають безперечні переваги порівняно з централізованими:

обсяги пам’яті обмежені пам’яттю не однієї ЕОМ, а сумарною пам’яттю ЕОМ, які містяться в усіх вузлах мережі;

зменшуються затрати  на передавання інформації, оскільки в кожному вузлі перебуває  та інформація, яка необхідна конкретному користувачеві і за змогою забезпечує всі його інформаційні потреби.

Проте розосереджена  база даних призводить до неминучого дублювання певної частини інформації, безконтрольності зростання її обсягів, ускладнюючи водночас проблему зберігання несуперечливості інформації.

Розглянута концепція  розподілених баз даних набула значного поширення при функціонуванні розподіленої обробки інформації. При цьому організація такої обробки інформації відбувається, як правило, в рамках системи автоматизованого збирання й обробки інформації як в окремих структурних ланках, так і по об’єкту управління в цілому.

Організаційною передумовою застосування розподіленої обробки інформації є те, що в умовах ринкової економіки, коли широко впроваджуються в практику господарського механізму госпрозрахунок, оренда тощо, розвиваються процеси децентралізації управління об’єктом.

Технічною передумовою зазначених процесів є те, що набувають поширення (і вельми ефективно) ПЕОМ, які прості в експлуатації та обслуговуванні, мають відносно низьку вартість і малі габаритні розміри тощо. Усе це дає змогу  наблизити їх до місць масового виникнення, первинного збирання, обробки й використання інформації щодо процесів, які відбуваються у виробничо-господарській діяльності об’єкта управління, а також розподілити ці ПЕОМ на всіх рівнях управління цього об’єкта.

В умовах системної обробки інформації, коли концепція розподіленої обробки інформації реалізується на базі комплексів ПЕОМ і локальних мереж, широко застосовуються АРМ керівників і фахівців різних рівнів об’єкта управління.

На великих об’єктах управління, наприклад, на промислових підприємствах, комплекси АРМ доцільніше будувати за ресурсозабезпечувальною ознакою (див. п. 3.1), тобто для збирання й обробки інформації за окремими блоками (ресурсами): готовою продукцією, основними засобами (фондами), матеріальними, трудовими й фінансовими ресурсами. Крім того, виділяються центральні ПЕОМ (сервери) як для внутрішнього збирання зведеної інформації по об’єкту управління в цілому, створення і зберігання розподіленої бази (баз) даних тощо, так і для зв’язків з об’єктами управління зовнішнього середовища. Окремі АРМ менеджерів вищого рівня пов’язані як із центральними і зовнішніми ПЕОМ, так і з ПЕОМ керівників середнього й низового рівнів (див. п. 5.2).

За наявності зосередженої (централізованої) розподіленої бази (баз) даних у них формуються не лише всі масиви з умовно-постійною  інформацією, а також і єдині  масиви регламентуючої інформації та бібліотеки описаних форм первинних і вихідних документів, стандартних текстів-заготовок і т. ін. АРМ менеджерів середнього та низового рівнів дістають у готовому вигляді потрібну їм інформацію від цієї бази (баз) даних. Такий спосіб створення й використання розподілених баз даних вигідний за невеликих обсягів виробництва й коротких відстаней ПЕОМ низових і середніх рівнів від центральної ПЕОМ. Розосереджена розподілена база (бази) даних, де комплекси ПЕОМ згруповані за ресурсозабезпечувальною ознакою і становлять основу системи об’єктивного інформаційного забезпечення менеджерів різних рівнів на великих об’єктах управління, у ринкових відносинах має велике значення. За цих умов є реальна можливість своєчасно забезпечувати всіх користувачів об’єктивною і вірогідною внутрішньою та зовнішньою інформацією.

Оперативне забезпечення всіх користувачів може бути досягнуте за рахунок організації мережі АРМ менеджерів.

Локальна обчислювальна мережа забезпечує колективне користування загальними даними, дає змогу проводити різноманітні індивідуальні обчислення на ПЕОМ тощо. При цьому зберігається простота спілкування з ПЕОМ, водночас користувачам надається можливість спільно працювати з даними та периферією, а також виникає змога здійснювати обмін даними в реальному часі між різними АРМ.

АРМ менеджерів і фахівців, які є в системі об’єктивного інформаційного забезпечення менеджменту, можуть функціонувати в різних типах локальних обчислювальних мереж: із зірковою, кільцевою, гібридною структурами зв’язку, з загальною шиною. До найпоширеніших локальних обчислювальних мереж, які організуються при зазначеній системі, належать локальні мережі із загальною шиною та кільцевою організацією зв’язку.

Технічне забезпечення цих мереж включає такі основні елементи:

центральну ЕОМ локальної  обчислювальної мережі (файл-сервер);

набір ПЕОМ або  робочих станцій, які використовують як АРМ;

фізичне середовище передачі даних, сіткові адаптери тощо.

Кількісний склад цих  елементів залежить від обсягів  інформації, яка функціонує в системі об’єктивного інформаційного забезпечення менеджерів і фахівців.

Як центральна ПЕОМ (файл-сервер) має застосовуватись ЕОМ, укомплектована швидкодіючим процесором з відповідним  обсягом дискової пам’яті.

На робочих місцях як АРМ можуть використовуватися  ПЕОМ середньої продуктивності.

Сіткова технологія завжди припускає використання СУБД як системний набір інструментальних засобів. При виборі СУБД потрібно зважати  на те, що вона мусить забезпечувати  оперативний доступ до даних, захист цілості даних, тобто захист від апаратних збоїв та програмних помилок, розмежування доступу та захист від несанкціонованого доступу, підтримку спільної роботи кількох користувачів із загальними даними тощо. Крім того, використовуються відповідні пакети та прикладні програми для обробки й постачання інформації, потрібної всім користувачам.

При розробці прикладних програм необхідно створити такий сценарій діалогу користувача з ПЕОМ, щоб його можна було реалізувати у вигляді системного (багаторівневого) меню, кожна позиція якого відповідає окремим об’єктам інформації чи їхнім елементам. Активізуючи означену позицію меню, користувач за потреби зміг би в такому разі мати доступ до відповідної технологічної операції та до масивів необхідної бази даних тощо.

При організації  системи об’єктивного інформаційного забезпечення менеджменту в умовах локальної обчислюваль- 
ної мережі має бути прийнята концепція єдиної інформаційної бази для всієї системи. Це означає, що один раз занесена  
в базу первинна інформація з місця її виникнення має в ра- 
зі потреби багаторазово використовуватися всіма користувачами цієї системи. Тому така база має постійно підтримуватися з погляду її повноти й вірогідності даних, а також бути надійно «замкненою» від несанкціонованого втручання до її даних і т. ін.

В умовах функціонування систем об’єктивного інформаційного забезпечення менеджменту альтернативою локальній обчислювальній мережі для об’єднання різних АРМ у спільну систему є створення багатокористувацької обчислювальної системи на базі центрального процесора та його периферії, наприклад, інтелектуальних відеотерміналів з обмеженою індивідуальною обчислювальною здатністю. Така система має певні переваги над обчислювальною мережею, а саме:

• багатокористувацька система, як і локальна мережа, забезпечує спільне використання системою всіх масивів, але зі швидшим доступом до диска;
• бази даних з локальною мережею пересилають усю інформацію на робочу станцію, тобто на ПЕОМ (АРМ), що дозволяє ущільнити графік завантаження, а тому бази даних, які потребують частого звертання до жорсткого диска, мають ліпші характеристики під час роботи в багатокористувацькій обчислювальній системі;
• у разі експлуатації багатокористувацька обчислювальна мережа потребує значно менших затрат, ніж локальна, за рахунок використання пристроїв, значно дешевших порівняно з персональними ЕОМ (наприклад, інтелектуальних відеотерміналів).