Сучасні архітектури
Лекція35
Тема: Сучасні архітектури.
Мета: Ознайомитись з локальними і глобальними мережами, та серверами.
План заняття:
1.Сервери.
2.Локальні та глобальні мережі.
1.СЕРВЕРИ.
За своєю потужністю, зумовленою передусім кількістю процесорів, сервери можна розділити на три групи:
1) сервери початкового рівня (entry-level servers) - від 2 до 16 процесорів;
2) сервери середнього рівня (mid-range servers) - від 16 до 64 процесорів ;
3) високорівневі сервери (high-end servers) - понад 64 процесори .
Сервери містять компоненти, але мають деякі технологічні та конструктивні особливості, основні з них такі:
- фірмова комплектація пристроїв;
- компонування комп'ютера в стояках;
- використання технологій підвищення надійності зберігання даних;
- резервування окремих компонентів і всього процесу оброблення даних;
- можливість динамічної зміни конфігурації комп'ютера.
Для деяких моделей серверів початкового рівня використовуються корпуси такого ж типу, що й корпуси для настільних комп'ютерів, але більшого розміру і з великою кількістю місць у відсіках пристроїв. Однак для компонування серверів використовують спеціальні корпуси, усередині яких знаходяться стояки (racks).
За допомогою монтажних кріплень на стояку встановлено компоненти комп'ютера: материнські плати з одним чи декількома процесорами, слоти для оперативної пам'яті і плат розширення , пристрої зовнішньої пам'яті (жорсткі, магнітооптичні й оптичні диски, нагромаджувачі на магнітній стрічці та автозавантажники).
У відсіках деяких моделей серверів містяться також компоненти системи охолодження (повітряної чи водяної), блоки живлення, а також спеціальні моделі UPS (внутрішні чи стоякові). Потужності блоків живлення і UPS у серверах можуть досягати декількох тисяч ватів.
Фірми – виробники серверів випускають не окремі моделі, а сім'ї моделей серверів, що різняться діапазоном значень кількості процесорів, ємностей оперативної і зовнішньої пам'яті й іншими характеристиками. Для кожної моделі сім'ї можна вибрати таку кількість процесорів і таку ємність зовнішньої пам'яті, яких потребує конкретна операція оброблення даних (з можливим добавленням компонентів чи їх модифікацій).
Дедалі більшого поширення набуває нова технологія компонування сервера -
технологія Blade (лезо), за якою можна ефективно нарощувати потужність сервера чи модифікувати його компоненти для конкретних задач. У модулі чи карті Blade містяться процесор, оперативна пам'ять, слоти розширення, диски, а також інтерфейси з іншими пристроями. На кожному сервері Blade може бути встановлений свій тип процесора (наприклад, Itanium 2, Xeon, Pentium 4, Ultra SPARC чи Power PC), свої типи оперативної пам'яті та жорстких дисків, тобто модуль чи карта Blade являє собою окремий мікро-сервер зі своїми характеристиками.
Сервери Blade використовують загальну систему електроживлення
і вентиляції стояка, а також загальну дискову систему сервера, зовнішні інтерфейси й інші компоненти. Сервери Blade можуть функціонувати як самостійно (зі своєю операційною системою), так і в групах – кластерах для розв'язання складних задач з розподіленими ресурсами даних.
Багато моделей серверів дозволяють резервувати процес оброблення даних на якому-небудь критичному пристрої аналогічно тому, як це робиться для дублювання записування на носії. Так, наприклад, дані можна записувати одночасно в два модулі оперативної пам'яті, а команди можуть надходити одночасно на два процесори. Дані зчитуються з одного з модулів оперативної пам'яті, однак у разі виходу цього модуля з ладу зчитування буде виконуватися з іншого модуля. Якщо з ладу виходить один процесор, команди продовжує виконувати інший процесор. Деякі моделі серверів дублюють весь процес оброблення даних. Особливо ефективно таке дублювання виконують сервери за технологією Blade, коли два ідентичні модулі Blade можуть виконувати таке саме завдання, а у разі виходу одного з модулів з ладу другий модуль продовжуватиме роботу.
Програмні засоби багатьох моделей серверів дозволяють відслідковувати вихід з ладу компонентів, а конструкція корпусу дає змогу динамічно (не виключаючи сервер і не припиняючи його роботу) змінювати конфігурацію, тобто видаляти чи замінювати компоненти, що вийшли з ладу, а також додавати нові.
Особливістю серверів є і те, що майже всі моделі серверів (за винятком деяких моделей серверів початкового рівня) постачаються без монітора, клавіатури і мишки.
Оскільки всі моделі серверів призначено для роботи в комп'ютерній мережі, їх настроювання, слідкування за роботою і керування функціонуванням виконуються зазвичай з іншого комп'ютера мережі.
2.ЛОКАЛЬНІ ТА ГЛОБАЛЬНІ МЕРЕЖІ.
В залежності від територіального розташування абонентських систем обчислювальні мережі можна розділити на три види:
1. глобальні (WAN – Wide Area Network);
2. регіональні (MAN – Metropolitan Area Network);
3. локальні (LAN – Local Area Network).
Локальна обчислювальна мережа.
Локальна обчислювальна мережа (ЛОМ) об'єднує декілька віддалених одна від одної ЕОМ чи інших систем автоматичного оброблення даних, розташованих у межах порівняно невеликій території - будівлі, комбінату, полігону.
Розміри ЛОМ – від декількох десятків квадратних метрів до декількох квадратних кілометрів. ЛВС з'явилася головним чином тому, що від 60 до 90% всієї оброблюваної та переданої інформації циркулює всередині окремих установ, інститутів і т.д.,і лише невелика її частина використовується поза ними.
Компоненти локальної обчислювальної мережі:
1) Файловий (мережевий) сервер грає важливу роль в управлінні ЛОМ. Він повинен управляти накопичувачами на жорстких дисках і підтримувати колективні периферійні пристрої. Велике значення має продуктивність файлового сервера при управлінні інформацією великих обсягів і при великій кількості робочих станцій.
2) Для підключення більшої кількості робочих станцій використовують мережеві підсилювачі або комутатори, а також концентратори.
3)В якості робочих місць застосовують автономні комп'ютерні системи, пов'язані в мережу і звані робочими станціями, автоматизованими робочими місцями і мережевими станціями. У ЛВС персональний комп'ютер використовується як робоче місце, що має своїм власним «інтелектом», тобто власним процесором з власним внутрішнім накопичувачем і пристроєм вводу-виводу.
4) При використанні мережевих плат з можливістю автоматичного можна відмовитися від накопичувачів на гнучких магнітних дисках і підвищити безпеку зберігання даних, тому що з цих робочих станцій, часто званих PC-терміналами, не можуть бути скопійовані дані на транспортні носії даних,а також не можуть бути занесені небажані дані,наприклад віруси.
5) Операційна система. Як і будь-яка обчислювальна система має потребу в програмних засобах, об'єднаних в операційну систему, так і обчислювальна мережа має потребу у власній операційній системі.
6) Мережеві адаптери. Центральний процесор з'єднується з периферійним обладнанням спеціальним пристроєм. Для підключення одного персонального комп'ютера (ПК) до іншого потрібно пристрій сполучення, яке називається мережевим адаптером або мережевим інтерфейсом, модулем, картою.
7) Кабельна система. Як засоби комутації найчастіше використовуються кручена пара, коаксіальний кабель і оптоволоконні лінії.
8) Периферійне устаткування (лазерні принтери, графобудівники, пристрої факсимільного зв'язку, модеми), підключений до файлового сервера (або іншого серверного пристрою), можна використовувати з будь-якої робочої станції.
9) Прикладне програмне забезпечення. Досить часто трапляється ситуація, коли одні й ті ж дані потрібні різних робочих станцій. У даному випадку повинен використовуватися спеціальне прикладне програмне забезпечення, яке б контролювало доступ до даних і дозволяло уникнути помилок.
Особливості ЛОМ:
1.Так як лінії передачі даних у ЛОМ невеликі, інформацію можна передавати в цифровому вигляді.
2. У ЛОМ практично немає перешкод.
3. У ЛОМ можуть входити різноманітні і незалежні пристрої: великі, малі та мікро-ЕОМ, термінали і термінальні станції, різне периферійне устаткування, накопичувачі на магнітних стрічках і дисках…
4. Простота зміни конфігурації мережі та середовища передачі.
5. Низька вартість мережі передачі даних в порівнянні з вартістю пристроїв, що підключаються.
Головна відмінна риса ЛОМ – наявність єдиного для всіх абонентів високошвидкісного каналу зв'язку, здатного передавати як цифрові дані, так і мовну, текстову і навіть відео інформацію.
Топології обчислювальної мережі
Топологія типу зірка
Концепція топології мережі у виді зірки прийшла з області великих ЕОМ, у котрої головна машина одержує й обробляє всі дані з периферійних пристроїв як активний вузол обробки даних. Вся інформація між двома периферійними робочими місцями проходить через центральний вузол обчислювальної мережі.
Топологія мережі у вигляді зірки:
Топологія у виді зірки є найбільш швидкодіючою з усіх топологій обчислювальних мереж. Передача даних між робочими станціями проходить через центральний вузол по окремих лініях, використовуваним тільки цими робочими станціями. Частота запитів передачі інформації від однієї станції до іншої невисока в порівнянні з досягається в інших топологіях.
Кільцева топологія
При кільцевій топології мережі робочі станції пов'язані одна з іншою по колу, тобто робоча станція 1 з робочою станцією 2, робоча станція 3 з робочою станцією 4 і т.д. Остання робоча станція пов'язана з першою. Комунікаційна зв'язок замикається в кільце.
Кільцева топологія мережі:
Основна проблема при кільцевій топології полягає в тому, що кожна робоча станція повинна активно брати участь у пересиланні інформації, і у разі виходу з ладу хоча б однієї з них вся мережа паралізується. Несправності в кабельних з'єднаннях локалізуються легко.
Підключення нової робочої станції вимагає коротко термінового вимикання мережі, тому що під час установки кільце повинне бути розімкнутими. Обмеження на довжину обчислювальної мережі не існує, так як воно, у кінцевому рахунку, визначається винятково відстанню між двома робочими станціями.
Шинна топологія
При шинної топології середовище передачі інформації представляється у формі комунікаційного шляху, доступного дня всіх робочих станцій, до якого вони усі повинні бути підключені. Всі робочі станції можуть безпосередньо вступати в контакт з будь-якою робочою станцією, наявною в мережі.
Шинна топологія мережі:
Це найбільш дешева схема організації мережі, що припускає безпосереднє підключення всіх мережевих адаптерів до мережевого кабелю. Всі комп'ютери в мережі підключаються до одного кабелю. Перший і останній комп'ютер повинні бути розв'язані. У ролі розв'язки (термінатора) виступає простий резистор, що використовується для гасіння сигналу, що досягає кінця мережі, щоб запобігти виникненню перешкод. Крім того, один і тільки один кінець мережного кабелю повинен бути заземлений.
Робочі станції в будь-який час, без переривання роботи всієї обчислювальної мережі, можуть бути підключені до неї або відключені. Функціонування обчислювальної мережі не залежить від стану окремої робочої станції. Завдяки тому, що робочі станції можна включати без переривання мережних процесів і комунікаційного середовища, дуже легко прослуховувати інформацію,тобто відгалужується інформацію з комунікаційного середовища.
Глобальна обчислювальна мережа.
Глобальна обчислювальна мережа об'єднує абонентів, розташованих у різних країнах, на різних континентах. Взаємодія між абонентами такої мережі може здійснюватися на базі телефонних ліній зв'язку, радіозв'язку та систем супутникового зв'язку. Глобальні обчислювальні мережі дозволять вирішити проблему об'єднання інформаційних ресурсів усього людства і організації доступу до цих ресурсів.
Глобальні обчислювальні мережі (WAN - Wide Area Networks), які також називаються територіальними комп'ютерними мережами, служать для того, щоб надавати свої сервіси великій кількості абонентів, розкиданих по великій території. Зважаючи на великий протяжності каналів зв'язку побудова глобальної мережі вимагає дуже великих витрат, в яку входять вартість кабелів і робіт з їх прокладці, витрати на комутаційне обладнання та проміжну підсилювальну апаратуру, що забезпечує необхідну смугу пропускання каналу,а також експлуатаційні витрати на постійну підтримку в працездатному стані розкиданої по великій території апаратури мережі.
Типовими абонентами глобальної комп'ютерної мережі є локальні мережі підприємств, розташовані в різних містах і країнах, яким потрібно обмінюватися даними між собою. Послугами глобальних мереж користуються також і окремі комп'ютери. Великі комп'ютери класу мейнфреймів забезпечують доступ до корпоративних даних, у той час як персональні комп'ютери використовуються для доступу до корпоративних даних і публічним даними Internet, яка є найбільшою глобальною інформаційною системою.