Валерий Котляров - Проектирование отказоустойчивых распределенных информационных систем. Для студентов

По мере того как все более входит в моду ориентированность на объекты, становится ясно, что если вызов процедуры проходит через границы отдельных машин, он может быть представлен в виде прозрачного обращения к объекту, находящемуся на удаленной машине. Это привело к появлению разнообразных систем промежуточного уровня, реализующих представление о распределенных объектах (distributed objects). Идея распределенных объектов состоит в том, что каждый объект реализует интерфейс, который скрывает все внутренние детали объекта от его пользователя. Интерфейс содержит методы, реализуемые объектом, не больше и не меньше. Все, что видит процесс, – это интерфейс. Когда процесс вызывает метод, реализация интерфейса на машине с процессом просто преобразует вызов метода в сообщение, пересылаемое объекту. Объект выполняет запрашиваемый метод и отправляет назад результаты. Затем реализация интерфейса преобразует ответное сообщение в возвращаемое значение, которое передается вызвавшему процессу. Microsoft DCOM (Distributed COM – распределённая COM) основана на технологии DCE/RPC (разновидности RPC). DCOM позволяет COM-компонентам взаимодействовать друг с другом по сети. Технология DCOM обеспечивает базовые установки безопасности позволяя задавать, кто и из каких машин может создавать экземпляры объекта и вызывать его методы; OMG CORBA (Common Object Request Broker Architecture – общая архитектура брокера объектных запросов) – это технологический стандарт, продвигаемый консорциумом OMG, задачей которого является осуществить интеграцию изолированных систем, дать возможность программам, написанным на разных языках, работающим на разных узлах сети, взаимодействовать друг с другом так же просто, как если бы они находились в адресном пространстве одного процесса; Java RMI (Remote Method Invocation) – программный интерфейс вызова удаленных методов в языке Java.

Как модели могут упростить использование сетевых систем, вероятно, наилучшим образом видно на примере World Wide Web. Успех среды Web в основном определяется тем, что она построена на базе потрясающе простой, но высокоэффективной модели распределенных документов (distributed documents). В модели, принятой в Web, информация организована в виде документов,каждый из которых размещен на машине, расположение которой абсолютно прозрачно. Документы содержат ссылки, связывающие текущий документ с другими. Если следовать по ссылке, то документ, с которым связана эта ссылка, будет извлечен из места его хранения и выведен на экран пользователя. Концепция документа не ограничивается исключительно текстовой информацией. Например, в Web поддерживаются аудио- и видеодокументы, а также различные виды документов на основе интерактивной графики.

Итак, еще раз перечислим и кратко охарактеризуем модели ПУ:

1 Распределенная файловая системаобозначение – «Distributed File System»; достоинство – Относительно простая модель;

цель: обеспечить прозрачный доступ удаленных пользователей к файловой системе;

пример: NFS.

2 Удаленный вызов процедур

обозначение – «Remote Procedure Call (RPC)»;

цель: обеспечение прозрачности удаленного исполнения кода;

особенности функционирования:

– реализация процедуры находится на сервере;

– клиент передает параметры процедуры;

– сервер исполняет процедуру и возвращает результат

– некоторая потеря производительности;

– весь сетевой обмен скрыт от процесса.

3 Распределенные объекты

обозначение – «Distributed Objects:»; особенности функционирования:

– каждый объект реализует интерфейс;

– интерфейс содержит методы, реализуемые объектом;

– процесс видит только интерфейс;

– наиболее популярные технологии распределенных объектов в настоящее время:

– Microsoft DCOM;

– OMG CORBA

– Java RMI.

4 Распределенные документы

обозначение «Distributed Documents»;

– реализация: World Wide Web

– цель: Прозрачность размещения документов; особенности функционирования:

– ссылки связывают документы;

– содержимое не ограничено текстовой информацией. Кратко сформулируем задачи промежуточного уровня:

– обеспечение интероперабельности;

– обеспечение безопасности;

– обеспечение целостности данных;

– балансировка нагрузки;

– обнаружение удаленных компонент.

Чтобы достигнуть цели своего существования – улучшения выполнения запросов пользователя – распределенная информационная система должна удовлетворять некоторым необходимым требованиям.

Можно сформулировать следующий набор требований,которым в наилучшем случае должна удовлетворять РИС.

Открытость.Все протоколы взаимодействия компонент внутри распределенной системы в идеальном случае должны быть основаны на общедоступных стандартах. Это позволяет использовать для создания компонент различные средства разработки и операционные системы. Каждая компонента должна иметь точную и полную спецификацию своих сервисов. В этом случае компоненты распределенной системы могут быть созданы независимыми разработчиками. При нарушении этого требования может исчезнуть возможность создания распределенной системы, охватывающей несколько независимых организаций.

Масштабируемость.Масштабируемость вычислительных систем имеет несколько аспектов. Наиболее важный из них – возможность добавления в распределенную систему новых компьютеров для увеличения производительности системы, что связано с понятием балансировки нагрузки (load balancing) на серверы системы. К масштабированию относятся так же вопросы эффективного распределения ресурсов сервера, обслуживающего запросы клиентов.

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.