Тема 13. Функціональні ролі комп'ютерів в мережі Тема 13. Функціональні ролі комп'ютерів в мережі Багаторівнева модель мережі Комп’ютерна мережа - це складний комплекс взаємозв'язаних програмних і апаратних компонентів, тому, вивчення мережі в цілому припускає знання принципів роботи окремих її елементів, таких як: комп'ютери, комунікаційні пристрої, операційні системи та мережні застосування.Отже, комплекс програмно-апаратних засобів мережі можна представити у вигляді багаторівневої моделі. ^ МЕРЕЖНІ ЗАСТОСУВАННЯ ОПЕРАЦІЙНІ СИСТЕМИ КОМУНІКАЦІЙНЕ УСТАТКУВАННЯ КОМП’ЮТЕРНА ПЛАТФОРМА ^ Рівень комп’ютерної платформи В основі любої мережі знаходиться апаратний рівень стандартизованих комп'ютерних платформ. На даний час в мережах успішно застосовуються комп'ютери різних класів - від персональних комп'ютерів до майнфреймів і супер ЕОМ. Набір комп'ютерів в мережі повинен відповідати набору завдань, що здатна вирішити мережа.^ Рівень комунікаційного устаткування Другий рівень - це комунікаційне устаткування. Хоча комп'ютери і є центральними елементами обробки даних в мережах, останнім часом не менш важливу роль відіграють комунікаційні пристрої. Разом з комп'ютерами і системним програмним забезпеченням за впливом на характеристики мережі кабельні системи, повторювачі, мости, комутатори, маршрутизатори і модульні концентратори з допоміжних компонентів мережі перетворилися на основні. На сьогодні комунікаційні пристрої є складними спеціалізованими мультипроцесорами, які потрібно конфігурувати, оптимізувати і адмініструвати. Вивчення принципів роботи комунікаційного устаткування вимагає знання великої кількості протоколів, що використовуються як в локальних, так і в глобальних мережах.^ Рівень операційної системи До третього рівня, що створює програмну платформу мережі, відносяться операційні системи (ОС). Від того, які концепції керування локальними і розподіленими ресурсами покладено в основу мережної ОС, залежить ефективність роботи всієї мережі. При проектуванні мережі важливо враховувати, наскільки легко дана операційна система може взаємодіяти з іншими ОС мережі, який рівень безпеки і захищеності даних вона забезпечує, до якого ступеня дозволяє нарощувати число комп’ютерів, чи можна перенести її на комп'ютер іншого типу та багато іншого. ^ Рівень мережного застосування Самий верхній рівень утворюють різні мережні застосування, такі як мережні бази даних, поштові системи, засоби архівації даних, системи автоматизації колективної роботи тощо. Дуже важливо знати діапазон можливостей, що надаються додатками для різних областей застосування, а також враховувати, наскільки вони є сумісними з іншими мережними застосуваннями і операційними системами. Отже, обчислювальна мережа - це багаторівневий комплекс взаємозв'язаних і погоджено функціонуючих програмних і апаратних компонентів: комп'ютерів, комунікаційного устаткування, операційних систем, мережних застосувань. ^ Функціональні ролі комп'ютерів в мережі В залежності від того, як розподілено функції між комп'ютерами мережі, вони можуть виступати в трьох різних ролях:1. Комп'ютер, що займається виключно обслуговуванням запитів інших комп'ютерів, виконує функції виділеного сервера мережі. Рис. 13.1. Функціонування виділеного сервера мережі. 2. Комп'ютер, що звертається із запитами до ресурсів іншої машини, грає роль вузла-клієнта. Рис. 13.2. Функціонування комп’ютера-клієнта. 3. Комп'ютер, що суміщає функції клієнта і сервера, є одноранговим вузлом. Рис. 13.3. Функціонування вузла, що суміщає функції клієнта і сервера. Очевидно, що мережа не може складатися лише з клієнтських або серверних вузлів.^ Мережа може бути розбудованою за одною з трьох схем: Мережа на основі однорангових вузлів - однорангова мережа.Мережа на основі клієнтів і серверів - мережа з виділеними серверами.Мережа, що містить вузли всіх типів - гібридна мережа.Кожна з цих схем має свої переваги і недоліки, що визначають їх області застосування.^ Однорангові мережі В однорангових мережах всі комп'ютери є рівними в можливостях доступу до ресурсів один одного. Кожен користувач може за бажанням оголосити певний ресурс свого комп'ютера роздільним, після чого інші користувачі мають до нього вільний доступ і можуть з ним працювати. В однорангових мережах на всіх комп'ютерах встановлюється така операційна система, яка надає всім комп'ютерам в мережі потенційно рівні можливості. Мережні операційні системи такого типу називаються одноранговими ОС. Очевидно, що однорангові ОС повинні містити як серверні, так і клієнтські компоненти мережних служб (на рис.13.4. вони позначені буквами, відповідно, С і К). Рис. 13.4. Однорангова мережа. При потенційній рівноправності всіх комп'ютерів в одноранговій мережі часто виникає функціональна несиметричність. Часто, деякі користувачі не надають свої ресурси для вільного доступу. Тоді, серверні можливості їх операційних систем не активізуються, і комп'ютери грають роль «чистих» клієнтів. В той же час, адміністратор може закріпити за деякими комп'ютерами мережі функції, що пов'язані лише з обслуговуванням запитів від решти комп'ютерів і перетворити їх таким чином в «чисті» сервери, за якими користувачі не працюють. В такій конфігурації однорангові мережі стають схожими на мережі з виділеними серверами, але це лише зовнішня схожість. В однорангових мережах відсутня спеціалізація ОС в залежності від того, які функції виконує комп'ютер - клієнта або сервера. Зміна ролі комп'ютера в одноранговій мережі досягається за рахунок того, що функції серверної або клієнтської частин просто не використовуються. Однорангові мережі є простішими в розгортанні і експлуатації, за цією схемою організовується робота в невеликих мережах, в яких кількість комп'ютерів не перевищує 10-20. Тоді немає необхідності в застосуванні централізованих засобів адміністрування - кілька користувачів можуть домовитися між собою про перелік роздільних ресурсів та про паролі доступу до них. Проте, у великих мережах засоби централізованого адміністрування, зберігання і обробки даних, а особливо захисту даних є необхідними. Такі можливості легко забезпечити в мережах з виділеними серверами. ^ Мережі з виділеним сервером В мережах з виділеними серверами використовуються спеціальні варіанти мережних ОС, які оптимізовано для роботи в ролі серверів (рис. 13.5). Вони називаються серверними ОС. Комп'ютери користувачів в таких мережах працюють під управлінням клієнтських ОС. Рис. 13.5. Мережа з виділеним сервером. Спеціалізація операційної системи для роботи в ролі сервера є природним способом підвищення ефективності серверних операцій. Необхідність такого підвищення особливо вимагається у великих мережах. При існуванні в мережі сотень або навіть тисяч користувачів інтенсивність запитів до роздільних ресурсів, може бути значною, і сервер повинен справлятися з потоком запитів без великих затримок. Очевидним вирішенням цієї проблеми є використання в якості сервера комп'ютера з потужною апаратною платформою і операційною системою, яка є оптимізованою для серверних функцій. Чим менше функцій виконує ОС, тим більш ефективно їх можна реалізувати, тому для оптимізації серверних операцій розробники ОС змушені згортати певні інші її функції, причому іноді навіть повністю відмовлятися від них. Одним з яскравих прикладів такого підходу є серверна ОС NetWare. Її розробники поставили за мету оптимізацію виконання файлового сервісу і сервісу друкування. Для цього вони цілком виключили з системи багато елементів, що є важливими для універсальної ОС, зокрема, графічний інтерфейс користувача, підтримку універсальних застосувань, захист додатків мультипрограмного режиму один від одного, механізм віртуальної пам'яті. Все це дозволило добитися унікальної швидкості файлового доступу і вивело в свій час NetWare в лідери серверних ОС. Проте дуже вузька спеціалізація певних серверних ОС є одночасно і їх слабкою стороною. Тому розробники багатьох серверних операційних систем відмовляються від функціональної обмеженості і додають до складу серверних ОС всі компоненти, що дозволяють використовувати їх як універсальні сервери та клієнтські ОС. Такі серверні ОС забезпечуються розвиненим графічним інтерфейсом користувача і підтримують універсальні API. API (application programming interface), Інтерфейс прикладного програмування — набір готових класів, функцій, структур і констант, що надаються застосуванням (бібліотекою, сервісом) для використання в зовнішніх програмних продуктах. Використовується програмістами для написання різних програм та застосувань.Це зближує їх з одноранговими операційними системами, але існує кілька відмінностей, які дозволяють віднести їх саме до класу серверних ОС: Підтримка потужних апаратних платформ, зокрема мультипроцесорних.Підтримка великого числа процесів і мережних з'єднань, що одночасно виконуються.Додавання до складу ОС компонентів централізованого адміністрування мережі (наприклад, довідкової служби або служби аутентифікації і авторизації користувачів мережі).Більш широкий набір мережних служб.Клієнтські операційні системи в мережах з виділеними серверами зазвичай звільняються від серверних функцій, що значно спрощує їх організацію. Розробники клієнтських ОС приділяють основну увагу для інтерфейсу користувача і клієнтських частин мережних служб. Найбільш прості клієнтські ОС підтримують лише базові мережні служби, зазвичай файлову і службу друкування. В той же час існують так звані універсальні клієнти, які підтримують широкий набір клієнтських частин, що дозволяють їм працювати практично зі всіма серверами мережі. Багато компаній, що розробляють мережні ОС, випускають дві версії одної операційної системи. Одна версія призначається для роботи як серверна ОС, а інша - для роботи на клієнтській машині. Ці версії зазвичай засновані на одному базовому коді, але відрізняються набором служб і утиліт, а також параметрами конфігурації, зокрема, встановленими за замовченням і які неможна змінити. ^ Гібридна мережа В великих мережах разом з зв’язками «клієнт-сервер» зберігається необхідність і в однорангових зв'язках, тому такі мережі найчастіше будуються за гібридною схемою (рис. 13.6). Рис. 13.6. Гібридна мережа. ^ Контрольні запитання Які основні рівні присутні в моделі комплексу програмно-апаратних засобів мережі?Які функції покладено на програму-редіректор клієнта?Як називається мережа, де клієнт сам вирішує питання доступу до своїх файлів?Які компоненти мережі необхідні для організації однорангової локальної мережі?Які компоненти мережі необхідні для організації мережі з централізованим управлінням?Який комп’ютер називають одноранговим вузлом?Які функції покладено на виділений сервер мережі?Які особливості притаманні для гібридної мережі?В яких випадках в одноранговій мережі виникає функціональна несиметричність?Які основні переваги має мережа з виділеним сервером?