Трехзвенные схемы

Трехзвенная архитектура позволяет еще лучше сбалансировать нагрузку на раз­личные компьютеры в сети, а также способствует дальнейшей специализации сер­веров и средств разработки распределенных приложений. Примером трехзвенной архитектуры может служить такая организация приложения, при которой на клиентской машине выполняются средства представления и логика представ­ления, а также поддерживается программный интерфейс для вызова частей при­ложения второго звена – промежуточного сервера (рис. 2).

Промежуточный сервер называют в этом варианте сервером приложений, так как на нем выполняются прикладная логика и логика обработки данных, представ­ляющих собой наиболее специфические и важные части большинства приложе­ний. Слой логики обработки данных вызывает внутренние операции базы дан­ных, которые реализуются третьим звеном схемы – сервером баз данных.

Сервер баз данных, как и в двухзвенной модели, выполняет функции двух по­следних слоев – операции внутри базы данных и файловые операции. Приме­ром такой схемы может служить неоднородная архитектура, включающая кли­ентские компьютеры под управлением Windows 95/98, сервер приложений с монитором транзакций TUXEDO в среде Solaris на компьютере компании Sun Microsystems и сервер баз данных Oracle в среде Windows 2000 на компьютере компании Compaq.

Рис. 2. Трехзвенная схема распределения частей приложения

Централизованная реализация логики приложения решает проблему недостаточ­ной вычислительной мощности клиентских компьютеров для сложных прило­жений, а также упрощает администрирование и сопровождение. В том случае, когда сервер приложений сам становится узким местом, в сети можно приме­нить несколько серверов приложений, распределив каким-то образом запросы пользователей между ними. Упрощается и разработка крупных приложений, так как в этом случае четко разделяются платформы и инструменты для реализации интерфейса и прикладной логики, что позволяет с наибольшей эффективностью реализовывать их силами специалистов узкого профиля.

Трехзвенные схемы часто применяются для централизованной реализации в сети некоторых общих для распределенных приложений функций, отличных от фай­лового сервиса и управления базами данных. Программные модули, выполняю­щие такие функции, относят к классу middleware – то есть промежуточному слою, располагающемуся между индивидуальной для каждого приложения логикой и сервером баз данных.

44. Недостатки схемы «файловый сервер»

Архитектура с использованием файлового сервера обладает следующими основными недостатками:

Поскольку файловый сервер не может обрабатывать SQL- запросы, то при совместном использовании файлов по локальной сети передаются большие объемы данных(полный копии БД перемещаются по сети с сервера на компьютер клиента). При такой архитектуре трафик в локальной сети достаточно большой.

С увеличение объема хранимых данных и числа пользователей снижается производительность настольных СУБД. Из-за этих проблем системы с совместным использованием файлов редко используются для обработки больших объемов данных

При такой архитектуре вся тяжесть выполнения запроса к БД и управления целостностью БД ложится на СУБД пользователя

На каждой рабочей станции должна находиться сама сетевая версия настольной СУБД, что требует наличия больших объемов оперативной памяти на компьютере пользователя.

Доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько пользователей, что усложняет управление целостностью, восстановлением БД на сервере

45. Недостатки централизованной двухзвенной схемы разделения приложений

В централизованной схеме (рис. 1, а) компьютер пользователя работает как тер­минал, выполняющий лишь функции представления данных, тогда как все ос­тальные функции передаются центральному компьютеру. Ресурсы компьютера пользователя используются в этой схеме в незначительной степени, загружен­ными оказываются только графические средства подсистемы ввода-вывода ОС, отображающие на экране окна и другие графические примитивы по командам центрального компьютера, а также сетевые средства ОС, принимающие из сети команды центрального компьютера и возвращающие данные о нажатии клавиш и координатах мыши. Программа, работающая на компьютере пользователя, час­то называется эмулятором терминала – графическим или текстовым, в зависи­мости от поддерживаемого режима. Фактически эта схема повторяет организа­цию многотерминальной системы на базе мэйнфрейма с тем лишь отличием, что вместо терминалов используются компьютеры, подключенные не через локаль­ный интерфейс, а через сеть, локальную или глобальную.

Рис. 1. Варианты распределения частей приложения по двухзвенной схеме

Главным и очень серьезным недостатком централизованной схемы является ее недостаточная масштабируемость и отсутствие отказоустойчивости. Произво­дительность центрального компьютера всегда будет ограничителем количества пользователей, работающих с данным приложением, а отказ центрального ком­пьютера приводит к прекращению работы всех пользователей. Именно из-за этих недостатков централизованные вычислительные системы, представленные мэйн­фреймами, уступили место сетям, состоящим из мини-компьютеров, RISC-сер­веров и персональных компьютеров. Тем не менее централизованная схема иногда применяется как из-за простоты организации программы, которая почти цели­ком работает на одном компьютере, так и из-за наличия большого парка не рас­пределенных приложений.

46. Перечислить области, на которые делится память при простом непрерывном распределении;

Рис. 1. Схемы управления памятью

На выбор конкретной стратегии управления памятью при разработке программно-аппаратных средств ЭВМ оказывают вли- яние различные соображения:

простота реализации;

гибкость использования имеющегося ресурса ОП;

требования повышения эффективности системы и т.д.

Концептуально память делится на три основные области:

область памяти, постоянно распределенная операционной системе;

область памяти, используемая заданием;

область памяти, выделенная заданию, но не используемая им.

Достаточно простыми являются методы распределения памяти без вытеснения. Эти методы управления памятью используются для реализации операционных систем (ОС) без мультипрограммирования, а также ОС, реализующих мультипрограммный режим.

Однако схемы управления памятью без вытеснения не решают такие важные проблемы, как фрагментация памяти, ограничение адресного пространства заданий физическим объемом памяти.

Эту проблему можно разрешить, используя ОП чрезвычайно больших размеров. Такой подход очень прост, но не реализуем по экономическим причинам.

Другой подход заключается в создании такой ОС, которая обеспечивала бы иллюзию чрезвычайно большой памяти. Такая "иллюзорная" память называется виртуальной памятью.

47. Перечислить условия выделения ресурса вычислительному процессу по его запросу (3 пункта);

При необходимости использовать какой-либо ресурс (оператив­ную память, устройство ввода/вывода, массив данных и т. п.) задача обращается к супервизору операционной системы — ее центральному управляющему моду­лю, который может состоять из нескольких модулей, например: супервизор вво­да/вывода, супервизор прерываний, супервизор программ, диспетчер задач и т. д. — посредством специальных вызовов (команд, директив) и сообщает о своем тре­бовании. При этом указывается вид ресурса и, если надо, его объем (например, количество адресуемых ячеек оперативной памяти, количество дорожек или сек­торов на системном диске, устройство печати и объем выводимых данных и т. п.).

Директива обращения к операционной системе передает ей управление, перево­дя процессор в привилегированный режим работы, если такой существует. Не все вычислительные комплексы имеют два (и более) режима работы: привилегированный (режим супервизора), пользова­тельский, режим эмуляции какого-нибудь другого компьютера и т. д.

Ресурс может быть выделен задаче, обратившейся к супервизору с соответствую­щим запросом, если:

он свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому же ресурсу;

текущий запрос и ранее выданные запросы допускают совместное использо­вание ресурсов;

ресурс используется задачей низшего приоритета и может быть временно ото­бран (разделяемый ресурс).

Получив запрос, операционная система либо удовлетворяет его и возвращает управление задаче, выдавшей данный запрос, либо, если ресурс занят, ставит за­дачу в очередь к ресурсу, переводя ее в состояние ожидания (блокируя). Оче­редь к ресурсу может быть организована несколькими способами, но чаще всего это осуществляется с помощью списковой структуры

48. Права доступа к файлам в ОС UNIX

Каждому файлу и директории присваивается 3-значное число, определяющее, какой доступ разрешен владельцу, членам группы и всем остальным пользователям операционной системы:

первая цифра означает права доступа владельца;

вторая цифра означает права доступа членов группы;

третья цифра означает права доступа остальных пользователей системы.

Каждая цифра является суммой фиксированных значений доступа:

1 (обозначается также буквой x) — выполнение. Делает файл исполняемым (программой), а для директории позволяет изменять ее содержимое (например, создавать, удалять или переименовывать файлы внутри нее).
2 (обозначается также буквой w) — перезапись. Позволяет перезаписывать содержимое файла, а для директории позволяет выполнять ее переименование.
4 (обозначается также буквой r) — чтение. Позволяет считывать содержимое файла, а для директории — считывать список имен вложенных поддиректорий и файлов.

Пример

750 = (1+2+4)(1+4)()

В этом примере владельцу разрешены выполнение, перезапись и чтение (1, 2 и 4), членам группы — только выполнение и чтение (1 и 4), а остальным пользователям операционной системы доступ запрещен.

49. Права доступа к файлам в ОС WINDOWS

50. Принципы организации виртуальной памяти

Виртуальная память- схема адресации памяти компьютера, при которой память представляется программному обеспечению непрерывной и однородной, в то время как в реальности для фактического хранения данных используются отдельные (разрывные) области различных видов памяти, включая кратковременную (оперативную) и долговременную (жёсткие диски, твёрдотельные накопители).

Страничный способ организации виртуальной памяти:

Способ разрывного размещения задач в памяти при котором все фрагменты задачи одинакового размера кратного степени двойки называется страничным, а фрагменты страницами. В этом случае память разбивается на физические страницы (кадры, фреймы). А программа разбивается на виртуальные страницы. Часть виртуальных страниц размещается в ОЗУ, а часть во внешней памяти. Место на жестком диске, где размещаются виртуальные страницы называют файлом подкачки или страничным файлом (SWAP-файл).

Физический адрес ячейки памяти определяется парой (Pp, i), а виртуальный (Pv, i). Pv – номер виртуальной страницы, Pp – номер физической страницы, а I – номер ячейки (индекс) внутри страницы. Для отображения виртуального адресного пространства на физическую память для каждой задачи необходимо иметь таблицы страниц для трансляции адресных пространств. Для описания каждой страницы диспетчер памяти операционной системы заводит соответствующий дескриптор. По номеру виртуальной страницы в таблице дескрипторов текущей задачи находится соответствующий элемент (дескриптор). Если бит присутствия равен единице, то данная страница находится в ОЗУ и в дескрипторе находится номер физической страницы, отведенной под данную виртуальную страницу.

Основным достоинством страничной организации является минимально возможная фрагментация, поскольку на каждую задачу может приходится по одной незаполненной странице.

Недостатки:

1) Накладные расходы, т.е. таблицы страниц нужно размещать в памяти и их нужно обрабатывать.

2) Программы разбиваются на страницы случайно без учета логических взаимосвязей имеющихся в коде программы. Поэтому межстраничные переходы осуществляются чаще нежели межсегментные и трудно организовать разделение программных модулей между выполняющимися программами.

Сигментно- страничная организация виртуальной памяти:

Виртуальная память каждой программы делится на части, называемые сегментами, с независимой адресацией байтов внутри каждой части. При этом к виртуальному адресу добавляются дополнительные разряды левее номера страницы. Эти разряды определят номер сегмента.

Возникает определенная иерархия в организации программ, состоящая из четырех ступеней: программа-сегмент-страница-байт. Этой иерархии программ соответствует иерархия таблиц, служащих для перевода виртуальных адресов в физические. Программная таблица для каждой программы, загруженной в систему, указывает начальный адрес соответствующей сегментной таблицы. Сегментная таблица перечисляет сегменты данной программы с указанием начального адреса страничной таблицы, относящейся к данному сегменту. Страничная таблица определяет расположение каждой из страниц сегмента в памяти. Страницы сегмента могут располагаться не подряд – часть страниц данного сегмента может находиться в ОП, остальные во внешней памяти.

Дата добавления: 2015-08-17