Тема 4. Програмні та апаратні комплекси мереж

План.

1. Сервери мережі і їх типи.

2. Клієнти мережі.

3. Телекомунікаційні вузли.

1. Сервери мережі і їх типи.

Залежно від того, які розподілені функції між комп'ютерами мережі, вони можуть виступати в трьох різних ролях:

□ комп'ютер, що займається винятково обслуговуванням запитів інших
комп'ютерів, грає роль виділеного серверу мережі;

□ комп'ютер, що звертається із запитами до ресурсів іншої машини, виконує роль клієнтського вузла;

□ комп'ютер, що суміщає функції клієнта і сервера, є одноранговим вузлом.

Очевидно, що мережа не може складатися тільки з клієнтських або тільки з серверних вузлів. Мережа, що реалізує своє призначення і забезпечує взаємодію комп'ютерів, може бути побудована по одній з трьох наступних схем:

· мережа на основі однорангових вузлів — однорангова мережа;

· мережа на основі клієнтів і серверів — мережа з виділеними серверами або клієнт-серверна;

· мережа, що включає вузли всіх типів, — гібридна мережа.

Кожна з цих схем володіє своїми достоїнствами і недоліками, що визначають їх області застосування.

Сервер є тим же комп'ютером, але мається на увазі його більш висока мережна активність і «значущість». Для підключення до мережі бажано використовувати повнодуплексні високопродуктивні адаптери для шин PCI (PCIE). Найбільш популярне підключення FastEthernet l00BaseTX(FX) , FDDI, Gigabit Ethernet. Сервери бажано підключати до виділеного порту комутатора в повнодуплексному режимі. При установці двох і більш мережних інтерфейсів (у тому числі і модемного підключення) і відповідного ПО сервер може грати роль маршрутизатора або моста. Особливо важливі сервери підключають до мережі з використанням резервування ліній — LinkSafe або Resilient Link для Ethernet, для FDDI можливе підключення до двох концентраторів (dual homing). Для підвищення пропускної спроможності мережного підключення застосовують об'єднання каналів (Port Trunking). Конструктивно сервер може бути звичайним настільним (desktop) комп'ютером. Спеціалізовані сервери мають більш простору будову, що забезпечує велику розширюваність (число процесорів, об'єм оперативної і дискової пам'яті). Сервери можуть мати можливість «гарячої» заміни (hot swap) дискових накопичувачів, резервування живлення, блокування несанкціонованого
доступу, засоби моніторингу стану (включаючи можливість повідомлення про
критичні події на пейджер адміністратора). Сервери, як правило
повинні мати високопродуктивну дискову підсистему, як інтерфейс якої використовують шину SCSI. Інтерфейсом зовнішньої пам'яті може бути і Fiber Channel, створюючий окрему локальну (але, можливо, і глобальну) мережу. Надзвичайно важливим визначаючим фактором для серверів є застосовування тих чи інших видів мережевих операційних систем.

Операційна система дає змогу об'єднати різне комунікаційне та інформаційно-обчислювальне обладнання в єдиний робочий комплекс - комп'ютерну мережу.

Мережева ОС дає змогу користувачу спільно використовувати:

• дорогі апаратні ресурси мережі - потужні (heavy duty) принтери, сканери, дискові накопичувані, інше цінне периферійне обладнання;

• програмне забезпечення, коли ПЗ інсталюють тільки в одному примірнику і застосовують усі користувачі мережі;

• інформаційні ресурси, цінні бази даних. Інформацію змінюють в одному місці й використовують усі користувачі;

• організувати сумісну роботу великого колективу користувачів з оперативним обміном
інформацією між ними.

Комп'ютер файл-сервера посідає особливе місце серед інших комп'ютерів мережі. Він повинен мати більші ємності для зберігання даних, більші швидкодію та оперативну пам'ять.

Критичним моментом у роботі файл-сервера є його здатність швидко відшукувати дані та видавати їх без помітної затримки робочій станції. На продуктивність файл-сервера вплива­ють багато факторів: швидкість роботи адаптера, тип мережі, ємність доступної оперативної пам'яті, параметри твердого диска. Найважливішим параметром файл-сервера є час доступу до даних. Він складається з часу шукання (радіального переміщення головок) та часу обертання (часу, потрібного для підходу потрібного сектора). Добрим є сервер з часом доступу 10-25 мс. Збільшити продуктивність файл-сервера та надійність зберігання даних можна за допомогою різних апаратних та програмних вирішень. Назвемо деякі з них.

Використання дискового співпроцесора.Спеціальний дисковий співпроцесор керує читанням та записуванням інформації на диск. Отже, розвантажується центральний процесор, збільшуються продуктивність та вартість системи.

Застосування інтелектуальних адаптерів.Частину роботи щодо організації обміну даними та доступу до пам'яті виконує адаптер, використуючи спеціальні алгоритми. Як

звичайно, адаптери серверів коштують дорожче. Крім того, вони можуть мати більшу розряд-ність або використовувати прямий доступ до пам'яті.

Ліфтове шукання(elevator seeking). Ліфтове переміщення головок дисковода - це процедура, що дає змогу поліпшити записування та читання даних з диска. Запити, які надхо­дять, накопичуються протягом деякого часу. Після цього оптимізується їхня черговість, щоб мінімізувати переміщення головок. Така процедура зменшує тривалість виконання запиту на 40%. Крім того, зменшується зношування диска.

Кеш-пам'ять(cash memory). На сервері розміщують спеціальну швидкодіючу пам'ять, у яку заносять структуру каталогів та FAT-таблиці (апаратний кеш). Крім того, частину вільної оперативної пам'яті комп'ютера виділяють для читання/записування. Кожного разу читають не тільки визначений кластер диска, але й кілька сусідніх (файли найчастіше містяться в сусідніх кластерах). У цьому випадку велика ймовірність того, що наступне читання можна буде виконати з пам'яті, а не з диска. Отже, тривалість доступу зменшиться.

Кешування файлів.У процесі роботи система може аналізувати, які файли використо­вуються найчастіше, та зберігати їх у пам'яті, а не на диску. Це разом з операцією ліфтового шукання підвищує ефективність застосування сервера в сотні разів.

Гешування каталогів(directory hashing). Якщо каталоги в сервері дуже великі, то по­трібен тривалий час на відшукання конкретного файлу за його іменем (необхідно переглянути всі імена попередніх файлів каталогу). У процесі гешування кожен запис каталогу перетворю­ється у 2-байтові значення, які зберігаються в спеціальних геш-таблицях. Шукання потрібного імені файлу зводиться до порівнянь числових значень з цих таблиць.

Індексування FAT- та геш-таблиць.Для прискорення шукання застосовують індек­сування таблиць. У цьому випадку створюють та зберігають спеціальні індексні файли.

Дублювання дисків(disc mirroring). Поряд з одним встановлюють другий ідентичний твердий диск, який в оперативному режимі дублює роботу першого. Якщо один вийшов з ладу, робота сервера не припиняється.

Мультипроцесорність.Для збільшення швидкодії в сучасних серверах щораз частіше використовують кілька (до кількох десятків) процесорів, які працюють у режимі розподілу пам'яті (Symmetrical Multiprocessing (SMP), Asymmetrical Multiprocessing (ASMP)). Як звичайно, у таких серверах можна виконати гарячу (без припинення роботи сервера) заміну окремих блоків (див. Д.33.1).

RAID-масиви.У сучасних серверах для збільшення гнучкості, надійності зберігання та обсягів інформації часто використовують масиви твердих дисків.