Аппаратное обеспечение

Особенности в реализации рабочих станций и серверов (аппаратное и программное обеспечение). Многопроцессорные и многомашинные системы.

Рабочая станция — комплекс технических и программных средств, предназначенных для решения определенного круга задач.

Рабочая станция как место работы специалиста представляет собой компьютер с соответствующим ПО. Также термином «рабочая станция» обозначают компьютер в составе локальной вычислительной сети (ЛВС) по отношению к серверу.

Сервер (англ. server от англ. to serve — служить) — программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам.

Клиент-сервер (англ. Сlient/Server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Сеть с выделенным сервером (англ. Сlient/Server network) — это локальная вычислительная сеть (LAN), в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер(ы).

Понятия сервер и клиент и закрепленные за ними роли образуют программную концепцию «клиент-сервер».

Для взаимодействия с клиентом (или клиентами, если поддерживается одновременная работа с несколькими клиентами) сервер выделяет необходимые ресурсы межпроцессного взаимодействия (разделяемая память, пайп, сокет, и т. п.) и ожидает запросов на открытие соединения (или, собственно, запросов на предоставляемый сервис). В зависимости от типа такого ресурса, сервер может обслуживать процессы в пределах одной компьютерной системы или процессы на других машинах через каналы передачи данных (например COMM-порт) или сетевые соединения.

Формат запросов клиента и ответов сервера определяется протоколом. Спецификации открытых протоколов описываются открытыми стандартами, например протоколы Интернета определяются в документах RFC.

В зависимости от выполняемых задач одни серверы, при отсутствии запросов на обслуживание, могут простаивать в ожидании. Другие могут выполнять какую-то работу (например, работу по сбору информации), у таких серверов работа с клиентами может быть второстепенной задачей.

У слова «сервер», также есть второе значение — (персональный или иной) компьютер выполняющий только серверные задачи, или компьютер (или иное аппаратное обеспечение), специализированное (по форм-фактору и/или ресурсам) для использования в качестве аппаратной базы для серверов услуг (иногда — услуг определенного направления).

Аппаратными серверами (аппаратное обеспечение) называются узкоспециализированные решения со встроенным программным обеспечением (англ. firmware; в отличии от компьютеров, где программное обеспечение необходимо устанавливать), определяющим специализацию и возможные предоставляемые услуги. Аппаратные сервера, как правило, более просты и надежны в эксплуатации, потребляют меньше электроэнергии и, иногда, более дешевы. Но вместе с тем они менее гибки (так как изначально ограничены в выполняемых задачах) и, часто, ограничены в ресурсах.

Важно понимать что сервер, в том значении как его понимает эта статья (то есть сервер, предоставляющий какой-либо сервис, например прокси-сервер), всегда является программой (или программным модулем), выполняющейся на каком-то аппаратном обеспечении. Без этой программы аппаратное обеспечение не может ничего предоставлять. Даже «аппаратные серверы» (или роутеры) не исключение, потому что в них сервис, также, предоставляется (встроенным) программным обеспечением. Иногда, для простоты, сервером услуги (например тем же прокси-сервером) называют программное и аппаратное обеспечение в целом, в особенности если этот программно аппаратный комплекс выполняет только одну задачу.

Теоретически, на одной единице аппаратного обеспечения, может одновременно выполняться произвольное количество серверов (за исключением серверов конфликтующих между собой по ресурсам или их количеству), они будут делить между собой аппаратные ресурсы. Практически, между крайностями «один компьютер — одна услуга» и «один компьютер — все услуги» каждый находит свой компромисс.

Серверы услуг можно запускать на рабочей станции, чтобы они работали на фоне разделяя ресурсы компьютера с программами, запускаемыми пользователем. Такой режим работы называется «невыделенным», в отличии от «выделенного» (англ. dedicated), когда компьютер выполняет только сервисные функции. Строго говоря, на рабочей станции (для примера, под управлением Windows XP) и без того, всегда работает несколько серверов — сервер удаленного доступа (терминальный сервер), сервер удаленного доступа к файловой системе и системе печати, и прочие удаленные и внутренние серверы.

Классификация cтандартных серверов:

• Универсальные серверы — особый вид серверной программы, не предоставляющий никаких услуг самостоятельно. Вместо этого универсальные серверы предоставляют серверам услуг упрощенный интерфейс к ресурсам межпроцессного взаимодействия и/или унифицированный доступ клиентов к различным услугам.
• Маршрутизация. Для TCP/IP, маршрутизация является базовой функцией стека IP (кода поддержки TCP/IP). Маршрутизацию своих пакетов к месту назначения выполняет любая система в сети, маршрутизацию же чужих пакетов (форвардинг) выполняют только маршрутизаторы (также известные как роутеры или шлюзы)
• Динамическая маршрутизация. Решения динамической маршрутизации призваны собирать информацию о текущем состоянии сложной сети и в поддерживать таблицу маршрутов через эту сеть, чтобы обеспечить доставку пакета по кратчайшему и самому эффективному маршруту.
• Сетевые службы. Сетевые службы обеспечивают функционирование сети, например серверы DHCP и BOOTP обеспечивают стартовую инициализацию серверов и рабочих станций, DNS — трансляцию имен в адреса и наоборот.
• Информационные службы. К информационным службам можно отнести как простейшие серверы сообщающие информацию о хосте (time, daytime, motd), пользователях (finger, ident), так и серверы для мониторинга, например SNMP. Большинство информационных служб работают через универсальные серверы.
• Файл-серверы. Файл-серверы представляют собой серверы для обеспечения доступа к файлам на диске сервера.
• Серверы доступа к данным. Серверы доступа к данным обслуживают базу данных и отдают данные по запросам. Одним из самых простых серверов подобного типа — LDAP (англ. Lightweight Directory Access Protocol — облегчённый протокол доступа к спискам).
• Службы обмена сообщениями. Службы обмена сообщениями позволяют пользователю передавать и получать сообщения (обычно — текстовые).
• Серверы удаленного доступа. Серверы удаленного доступа, через соответствующую клиентскую программу, обеспечивают пользователя консольными доступом к удаленной системе.
• Серверы разделения ресурсов. Некоторые серверы призваны разделить доступ к аппаратным устройствам, например сервер печати разделяет доступ к принтеру или другому печатающему устройству.
• Игровые серверы. Игровые серверы, служат для одновременной игры нескольких пользователей в единой игровой ситуации. Некоторые игры имеют сервер в основной поставке и позволяют запускать его в невыделенном режиме (то есть позволяют играть на машине, на которой запущен сервер).

Многомашинная ВС содержит некоторое число компьютеров, информационно взаимодействующих между собой. Машины могут находиться рядом друг с другом, а могут быть удалены друг от друга на некоторое, иногда значительное расстояние (вычислительные сети).

В многомашинных ВС каждый компьютер работает под управлением своей операционной системы (ОС). А поскольку обмен информацией между машинами выполняется под управлением ОС, взаимодействующих друг с другом, динамические характеристики процедур обмена несколько ухудшаются (требуется время на согласование работы самих ОС). Информационное взаимодействие компьютеров в многомашинной В С может быть организовано на уровне: процессоров, оперативной памяти (ОП), каналов связи.

При непосредственном взаимодействии процессоров друг с другом информационная связь реализуется через регистры процессорной памяти и требует наличия в ОС весьма сложных специальных программ.

Взаимодействие на уровне ОП сводится к программной реализации общего поля оперативной памяти, что несколько проще, но также требует существенной модификации ОС. Под общим полем имеется в виду равнодоступность модулей памяти: все модули памяти доступны всем процессорам и каналам связи.

На уровне каналов связи взаимодействие организуется наиболее просто, и может быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами, обеспечивающими доступ от каналов связи одной машины к внешним устройствам других (формируется общее поле внешней памяти и общий доступ к устройствам ввода-вывода).

Все вышесказанное иллюстрируется схемой взаимодействия компьютеров в двухмашинной ВС, представленной на рисунке 32.1

Рисунок 32.1 – Двухмашинная ВС.

В многопроцессорной ВС имеется несколько процессоров, информационно взаимодействующих между собой либо на уройне регистров процессорной памяти, либо на уровне оперативной памяти. Этот тип взаимодействия принят в большинстве случаев, так как организуется значительно проще и сводится к созданию общего поля оперативной памяти для всех процессоров. Общий доступ к внешней памяти и к устройствам ввода-вывода обеспечивается обычно через каналы ОП. Важным является и то, что многопроцессорная вычислительная система работает под управлением единой операционной системы, общей для всех процессоров. Это существенно улучшает динамические характеристики ВС, но требует наличия специальной, весьма сложной операционной системы.

Рисунок 32.2 – Схема взаимодействия процессоров в ВС.

Дата добавления: 2014-01-20