Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Комп’ютерна мережа редакції газети
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
КН
Кафедра:
Кафедра автоматизованих систем управління
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Комп'ютерні мережі
Група:
ВП
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра автоматизованих систем управління
К у р с о в и й п р о е к т
з дисципліни “Комп’ютерні мережі”
на тему
Комп’ютерна мережа редакції газети
Львів 2010
Міністерство освіти та науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Інститут комп’ютерних наук та інформаційних технологій
Кафедра автоматизованих систем управління
ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з курсу
„КОМП’ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ”
Прізвище, ім'я студента Беньо Ірина
Група ВП-41
Тема курсової роботи: Локальна мережа редакції газети
Спеціальна частина завдання:
Об’єднати 12 ПК і сервер в локальну мережу, мережа типу 100BaseTX;
Забезпечити такі сервіси:
Internet;
Proxi;
Firewall;
Mail-server;
DNS;
Завдання видано
Керівник Демида Б.А.
Студент
Зміст
Вступ……………………………………………………………………………....….Постановка задачі та характеристика об’єкту проектування………….……... Огляд літературних джерел…………………………………………….…………..
Загальна характеристика мережі…………………………………..
Архітектура мережі……………………………………………………..…
Топологія мережі…………………………….……………………..…..….
Специфікації IEEE…………………………………….………………...…
Локальні мережі……………………………………….……………….…..
Мережеві адаптери……………………………………………………..…
Мережеві кабелі…………………………………………….……….....…..
Класифікація комп'ютерів по сферах застосування………………...…
Проблеми вибору апаратно-програмної платформи………………….
Комутатори і маршрутизатори…………………………………………
Керування мережами, що комутуються…………………………….….
Як правильно розмістити DNS-сервер…………………………….…...
Вибір та обґрунтування компонентів інформаційної мережі…………….…..
Вибір логічної структури мережі………………………………….……
Вибір серверної частини………………………….………………….…
Вибір клієнтської частини…………………………………………..…...
Вибір комунікаційного обладнання……………………………….…....
Вибір програмного забезпечення………………………………….……
Розрахунок PDV,PVV………………………………………………………......….
Кошторис…………………………………………………………….…………..…
Висновки……………………………………………………………………...……..
Список використаної літератури…………………………………………….…...
Дотатки…………………………………………………………….………………..
Вступ
З розвитком комп’ютерної техніки стала можливою обробка потоків інформації, що постійно збільшуються та стають дедалі складними. Для обміну інформацією між комп’ютерами винайшли способи іх з’єднання, використовуючи різні фізичні середовища для передачі данних.
Система, яка поєднує в собі апаратне та програмне забезпечення, а також засоби з’єднання комп’ютерів називається комп’ютерною мережею, яка характеризується багатьма параметрами. Основними з них є топологія та архітектура. Крім того, мережі характеризуються додатковими параметрами, такими як ступень швидкодії, надійності, захищеності та іншими.
З кожним днем роль комп’ютерних мереж в житті людей все зростає і зростає, а потреби до них стають все вибагливішими. За останні десять років важко уявити в якій галузі ще було досягнуто таких результатів, як в розвитку технологій комп’ютерних мереж. З першого погляду, в проектуванні комп’ютерної мережі немає нічого складного. Що може бути простішим за об’єднання декількох комп’ютерів кабелем між собою. Але на справді такі прості приклади побудови комп’ютерних мереж вже давно відійшли у минуле. В сучасних мережах необхідно точно розрахувати відстані, енергетичні параметри, правильно побудувати топологію та забезпечити роботу відповідних сервісів та протоколів.
В цій роботі пропонується взяти за приклад деяки аспекти побудови мережі на 12 робочих місць з можливістю її подальшого розвитку.
Постановка завдання та характеристика об’єкту проектування
Завданням даної курсової роботи є проектування локальної мережі редакції газети, яка дасть можливість користувачам отримувати доступ до Internet працювати в текстових та графічних редакторах. Також буде надана можливість передачі повідомлень(message) Mail-сервер.
Локальна мережа являє собою комунікаційну систему, що дозволяє спільно використовувати ресурси комп'ютерів, підключених до мережі, таких як принтери, плотери, диски, модеми, приводи CD-ROM і інші периферійні пристрої. Локальна мережа звичайно обмежена територіально одним чи декількома близько розташованими будинками.
Огляд літературних джерел
Загальна характеристика мережі
Комп’ютерна мережа – це сукупність взаємозв’язаних через канали передачі даних, робочих станцій, які забезпечують користувачів засобами обміну інформації і мережених ресурсів (апаратні, програмні і інформаційні).
Класифікація комп’ютерних мереж:
Штучні (не потребують додаткового обладнання)
Реальні (з’єднуються за допомогою пристроїв комутації та фізичного середовища)
Локальні (зв’язують користувачів прилеглих приміщень або будинків)
Регіональні (поєднують користувачів міста, області, невеликої країни)
Глобальні (пов’язують користувачів, які розміщені по всьому світу)
Характеристики комп’ютерних мереж:
Пропускна здатність – об’єм інформації переданий за одиницю часу та затримка передачі.
Розширювальність – можливість додавати елементи до мережі.
Сумісність – мережа здатна містити в собі різне апаратне і програмне забезпечення різних виробників.
Архітектура мережі
Мережева архітектура аналогічна до архітектура будівель. Архітектура будинку відображає стиль конструкцій і матеріали, які використовувались для будівлі. Архітектура мережі описує не тільки фізичне розташування мережевих пристроїв, але і тип адаптерів і кабелів, які використовуються. Крім того, мережева архітектура визначає методи передачі даних по кабелях.
Мережева архітектура – це комбінація стандартів, топологій і протоколів, які утворюють працездатну мережу.
МА характеризує загальну структуру мережі, тобто всі компоненти завдяки яким мережа функціонує як апаратні засоби так і системи ПЗ. Кожна МА має свої характеристики, параметри продуктивності, апаратні та програмні засоби. Це дає проектувальнику полегшенні можливості створення мережі, яка має задовольняти вимогам функціонування. Тобто проектувальник обгрунтовує вибір МА і не проводить внутрішніого аналізу та розрахунку мережі.
Так як уже згадувалося існують такі мережеві архітектури як:
Ethernet, Token Ring, Arcnet.¢
Ethernet – найпопулярніша в даний час МА, вона використовує немодульовану передачу із швидкістю 10, 100,1000 мг біт/с, топологію шина або шина-зірка і метод доступу CSMA/CD.
Кадр Ethernet складається з:
приамбули – відмічає початок кадра
приймача – адреса комп’ютера-приймача
джерела – відреса комп’ютера відправника
типу – ідентифікатор протокола мережевого рівня (ІР, ІРХ)
дані – розміром 46-1500 байт
CDR – циклічний надлишковий код для перевірки помилок
10 Base-5 – товстий Ethernet
Максимальна довжина одного сигмента – 500м. Кабель RG6 коштує дорого, має високу механічну стійкість. Для приєднання до мережі потрібні адаптери з AUI-роз’єднувачами та блоки трансирверів (приймача та передавача), які монтують безпосередньо на кабелі з проколюванням. На кінцях кабелю встановлюють узгоджувальні індуктивності – термінатори.
10 Base-2 – тонкий Ethernet
Максимальна довжина одного сигмента становить 185м. мережа має шинну багатосегментну топологію. У мережі застосовують дешевий кабель RG 58C/U. Цей кабель погано захищений від завад, контакти його приєднання до станцій ненадійні та незахищені від дій користувача. Порушення контакту спричиняє розрив мережі.
10 Base-7 – Ethernet на скрученій парі
топологія з’єднань – розподілена зірка. Максимальна станція до концентратора – 100-160м. Кабель дешевий та простий для прокладання. Цей тип кабелю використовують в інших засобах зв’язку та мережах (Token Ring, Arcnet). Обмеження на відстань до конденсатора, якщо конденсаторів є велика кількість, немає великого значення. Мережа на скрученій парі проста в обслуговуванні. Експлуатації та діагностуванні пошкоджень. Вона поступово стає головним варіантом мереж Ethernet.
10 Base-F – волоконно-оптичний Ethernet
Мережа побудована на волоконно-оптичному кабелі. Що забезпечує повну гальванічну ізоляцію. Максимальна відстань передавання – до 2км. Кабель легкий, має менші габарити, ніж товстий Ethernet, однак дорожчий від нього. Забезпечує тільки двопунктове сполучення, тому його використовують тільки для магістральних ліній як доповнення до Ethernet на скрученій парі.
10 Base-T (10 – швидкість передачі 10 мг біт/с, Т– сручена пара). Використовують переважно UTP. Має топологію зірка де концентратором є багатопортовий повторювач. Максимальна довжина – 100м, а мінімальна – 2,5м.
100 Base-TХ, на відмінну від 10 Base-T, можливе передавання не тільки через різні передавальні середовища, але й використанням різних алгоритмів кодування.
100 Base-T4 це локальна мережа зіркової топології, яка використовує для передавання даних 4 пари провідників скрученої пари категорії 3,4 або 5.
Топологія мережі
Топологія мережі описує схему фізичного з'єднання комп'ютерів. Існують 3 основних типи мережевої топології:
Загальна шина.
рис. топологія мережі – загальна шина
При використанні шинної топології комп'ютери з'єднуються в одну лінію, по кінцях якої встановлюють термінали. Переваги шинної топології полягають у простоті організації мережі і низькій вартості. Недоліком є низька стійкість до ушкоджень - при будь-якому обриві кабелю вся мережа перестає працювати, а пошук ушкодження дуже важкий.
Зірка.
рис. топологія мережі – зірка
При використанні топології "зірка", кожен комп'ютер підключається до спеціального концентратора (хабу). Перевагою цієї топології є її стійкість до ушкоджень кабелю - при обриві перестає працювати тільки один з вузлів мережі і пошук ушкодження значно спрощується. Недоліком є більш висока вартість.
Кільце
рис. топологія мережі – коло
При такій топології вузли мережі утворять віртуальне кільце (кінці кабелю з'єднані один з одним). Кожен вузол мережі з'єднаний із двома сусідніми. Цю топологію активно просуває фірма IBM (мережі Token Ring). Перевагою кільцевої топології є її висока надійність (за рахунок надмірності), однак вартість такої мережі досить висока за рахунок витрат на адаптери, кабелі і додаткові пристосування.
Специфікації IEEE
Кожна мережа повинна відповідати визначеним правилам (протоколам) при передачі даних від одного комп'ютера до іншого. Протокол визначає спосіб доступу вузла до передавального середовищу (кабелю) і спосіб передачі інформації від одного вузла до іншого.
В даний час використовується два типи протоколів доступу до середовища:
передача маркера (token) використовується в мережах IBM Token Ring і FDDI;
множинний доступ з детектуванням несучої (CSMA) використовується в мережах Ethernet.
Протокол Ethernet був розроблений у 1973 році компанією Xerox і розвитий згодом нею разом з Intel і Digital Equipment Corp. З тих пір цей протокол став міжнародним стандартом організації комп'ютерних мережах. Стандарт був документований і розвитий інститутом IEEE і одержав популярність як специфікація IEEE 802.3. IEEE являє собою організацію Міжнародного Комітету зі Стандартів (ISO), відповідальною за створення мережевих стандартів.
Вiдповiдно до стандарту IЕЕЕ 802.3u для технологiї Fast Ethernet залежно вiд використовуваного кабеля визначенi наступнi три найменування: 100BASE-TX i 100BASE-T4 – для витої пари провiдникiв та 100BASE-FX – для оптоволоконного кабеля.
Fast Ethernet на витій парі має дві реалізації: 100BaseTX та 100BaseT4 з швидкістю роботи 100 Мбіт/с. Середовище передачі для 100BaseTX - дві виті пари UTP (STP) категорії 5, а для 100BaseT4 - чотири пари UTP (STP) 3, 4 або 5 категорії. Також існує повнодуплексний режим в 100BaseTX з швидкістю передечі 200 Мбіт/с, для реалізації якого використовуються чотири пари кабелів UTP або STP.
Довжина сегментiв в мережi 100BASE-TX на кабелi UTP категорiї 5 з хвилевим опором 100 Ом не повинна перевищувати 100 м. Це обмеження диктується допустимим часом затримки поширення сигналу в середовищi передачi i є достатньо жорстким.
Стандартом 100BASE-TX передбачено використання екранованої витої пари з хвилевим опором 150 Ом i стандартних 9-штиркових конекторiв D-типу.
Топологія мережі 100Base-TX – це зірка. Перевагою даного стандарту є його дешевизна, легкість впровадження, невеликий об’єм та вага кабелю. Подальше проектування на основі даного стандарту буде направлене на досягнення відповідної гнучкості інфраструктури та придатності для пристосування до нових технологій, які можуть впроваджуватися.
Проектування кабельної системи для підтримки технології 100Мбіт/с буде проводитись згідно стандарту EIA/TIA 568A, що визначає основні вимоги до телекомунікаційного окабелювання всередині офісного оточення, рекомендовані топологія та відстані, параметри середовищ з визначеними характеристиками, призначення провідників та контактів для забезпечення можливостей взаємного з’єднання.
Локальні мережі
Локальна мережа (ЛМ) являє собою комунікаційну систему, що дозволяє спільно використовувати ресурси комп'ютерів, підключених до мережі, таких як принтери, плотери, диски, модеми, приводи CD-ROM і інші периферійні пристрої. Локальна мережа звичайно обмежена територіально одним чи декількома близько розташованими будинками. Кожен комп'ютер у складі ЛМ повинний мати наступні компоненти:
мережевий адаптер;
кабель;
мережева операційна система (мережеві програми).
Мережеві адаптери
Мережеві адаптери і кабелі є апаратною основою організації комп'ютерних мереж, їхня нормальна робота життєво важлива для мережі. З кабелями й адаптерами зв'язано звичайно 80% неполадок у мережі.
У кожному комп'ютері повинний бути встановлений мережевий адаптер, що забезпечує підключення до обраного типу кабелю.
Функцією мережевого адаптера є передача і прийом мережевих сигналів з кабелю. Адаптер сприймає команди і дані від мережевої операційної системи (ОС), перетворює цю інформацію в один зі стандартних форматів і передає її в мережу через підключений до адаптера кабель.
Мережеві кабелі
Кабель забезпечує канал зв'язку комп'ютера з іншими комп'ютерами мережі. При установці кабелів потрібно точно слідкувати специфікаціям. Не дотримання цих правил може принести дуже багато неприємностей. Відзначимо різницю між кабелем і кабельним сегментом говорячи про кабель, будемо завжди мати на увазі відрізок проводу, що з'єднує два вузли мережі; сегментом же будемо називати весь комплект кабелів від одного кінця мережі до іншого (між терміналами). Термінали являють собою резистори, встановлені на обох кінцях сегмента для узгодження хвильового опору кабелю. Сигнал, що дійшов до кінця сегмента, поглинається терміналом - це дозволяє позбутися паразитних відбитих сигналів у мережі. Якщо термінали не встановлювати, відбитий від кінця кабелю сигнал знову попадає в кабель - цей відбитий сигнал буде в даному випадку перешкодою і може породити безліч проблем аж до повної непрацездатності мережі.
Кабель на основі скрученої пари (TP).
Кабель містить дві чи більше пар проводів, скручених один з іншим по всій довжині кабелю. Скручування дозволяє підвищити завадостійкість кабелю і знизити вплив кожної пари на всі інші.
Коаксіальний кабель
Складається з центрального провідника (суцільного чи багатожильного), покритого шаром полімерного ізолятора, поверх якого розташований інший провідник (екран). Екран являє собою оплетку з мідного проводу навколо ізолятора чи обгорнену навколо ізолятора фольгу. У високоякісних кабелях присутні й оплетка і фольга. Коаксіальний кабель забезпечує більш високу завадостійкість у порівнянні з скрученою парою, але він дорожчий. Існують різні види коаксіальних кабелів. При створенні мережі варто вибирати кабель у точній відповідності зі специфікацією.
Оптичний кабель
Складається з одного чи декількох кварцових волокон (іноді полімерних), покритих захисною оболонкою. Оболонка як правило складається з декількох шарів для забезпечення кращого захисту волокон.
Класифікація комп'ютерів по сферах застосування
Персональні комп'ютери і робочі станції
Персональні комп'ютери (ПК) з'явилися в результаті еволюції мінікомп’ютерів при переході елементної бази машин з малим і середнім ступенем інтеграції на великі інтегральні схеми. ПК, завдяки своїй низькій вартості, дуже швидко завоювали гарні позиції на комп'ютерному ринку і створили передумови для розробки нових програмних засобів, орієнтованих на кінцевого користувача. Це насамперед - "дружні користувацькі інтерфейси", а також проблемно-орієнтовані середовища й інструментальні засоби для автоматизації розробки прикладних програм.
Первісна орієнтація робочих станцій на професійних користувачів (на відміну від ПК, що на початку орієнтувалися на самого широкого споживача непрофесіонала) привела до того, що робочі станції - це добре збалансовані системи, у яких висока швидкодія поєднана з великим обсягом оперативної і зовнішньої пам'яті, високопродуктивними внутрішніми магістралями, високоякісною і швидкодіючою графічною підсистемою і різноманітними пристроями вводу/виводу. Це властивість вигідно відрізняє робочі станції середнього і високого класу від ПК і сьогодні.
Проте швидкий ріст продуктивності ПК на базі новітніх мікропроцесорів Intel у поєднанні з різким зниженням цін на ці вироби і з розвитком технології локальних шин (VESA і PCI), що дозволяє усунути багато "вузьких місць" в архітектурі ПК, роблять сучасні персональні комп'ютери дуже привабливою альтернативою робочим станціям. У свою чергу виробники робочих станцій створили вироби так званого "початкового рівня", що по вартісних характеристиках близькі до високопродуктивних ПК, але усе ще зберігають лідерство по продуктивності і можливостям нарощування.
Сучасний ринок "персональних робочих станцій" не просто визначити. По суті він являє собою сукупність архітектурних платформ персональних комп'ютерів і робочих станцій, що з'явилися в даний час, оскільки постачальники комп'ютерного устаткування приділяють усе більшу увагу ринку продуктів для комерції і бізнесу. У минулому персональні комп'ютери не були досить могутніми і не мали достатніх функціональних можливостей, щоб служити адекватною заміною підключених до головної машини терміналів. З іншого боку, робочі станції на платформі UNIX були дуже сильні в науковому, технічному й інженерному секторах і були також незручні, як і ПК для того щоб виконувати серйозні офісні завдання. З тих пір ситуація змінилася докорінно. Персональні комп'ютери в даний час мають достатню продуктивність, а робочі станції на базі UNIX мають програмне забезпечення, здатне виконувати більшість функцій, що стали асоціюватися з поняттям "персональної робочої станції". Ймовірно ці напрямки можуть серйозно розглядатися як ресурс для систем масштабу підприємства. У результаті цих змін практично припинили своє існування старомодні мінікомп’ютери з їхньою патентованою архітектурою і використанням терміналів, що приєднуються до головної машини. В міру продовження процесу збільшення продуктивності платформи Intel найбільш могутні ПК (але все-таки частіше відкриті системи на базі UNIX) стали використовуватися як сервери, поступово заміняючи мінікомп’ютери.
Серед інших факторів, що сприяють цьому процесу, варто виділити:
Застосування ПК стало більш різноманітним. Навіть середній користувач ПК може тепер працювати відразу з декількома прикладними пакетами, включаючи електронні таблиці, бази даних і високоякісну графіку. Адаптація графічних користувацьких інтерфейсів істотно збільшила вимоги користувачів ПК до співвідношення ціна/якість.
Широке поширення систем мультимедіа прямопропорційно залежить від можливості використання високопродуктивних ПК і робочих станцій з адекватними засобами, і обсягами оперативної і зовнішньої пам'яті.
Сервери і робочі станції
Мережа являє собою не просто комп'ютери, з'єднані разом кабелем. Мережа - це набір комп'ютерів, що здійснюють обмін даними між собою з визначеними цілями. Якщо комп'ютер Івана хоче "розмовляти" з машиною Марії, це звичайно означає, що Іван щось хоче одержати від Марії. Для задоволення таких потреб, кожен комп'ютер повинний здійснювати визначені функції. Незалежно від використовуваних на кожнім комп'ютері додатків усі машини мережі поділяються на два класи - сервери і робочі станції.
Що таке сервер?
Сервером будемо називати комп'ютер, що надає свої ресурси (наприклад, диски) іншим комп'ютерам мережі. Сервери надають свої ресурси робочим станціям.
Що таке робоча станція?
Робоча станція або клієнт використовує ресурси сервера. Робочі станції мають доступ до мережевих ресурсів, але своїх ресурсів у загальне користування не надають.
З мережевими ресурсами звичайно зв'язують локальні імена (A-Z для дисків; LPTx, COMx - для портів).
Мережі з виділеними серверами й однорангові мережі
Мережі з архітектурою клієнта-сервер використовують центральний сервер для обслуговування запитів клієнтів, тоді як однорангові мережі дозволяють будь-якій робочій станції функціонувати одночасно як сервер, якщо цього вимагають задачі.
У порівнянні з універсально-одноранговою архітектурою мережа клієнт-сервер більш спеціалізована.
Мережі з архітектурою клієнт-сервер
Спеціалізований комп'ютер (виділений сервер) використовується для встановлення всіх ресурсів, які підлягають поділу для загального користування. Таке рішення прискорює доступ користувачів до централізованих ресурсів мережі.
Мережеве адміністрування простіше за рахунок незначного числа серверів у мережі і їхній вузькій спеціалізації.
Високі вимоги до виділеного сервера для забезпечення високої продуктивності вимагає встановлення на сервері великої кількості оперативної пам'яті, диску великого розміру і використання на сервері продуктивного процесора.
При порушенні роботи сервера мережа стає практично непрацездатною.
Однорангові мережі
Мережні ресурси можуть бути розподілені по численних серверах для підвищення продуктивності мережі і зниження витрат. Гнучкий поділ ресурсів будь-якого вузла мережі.
Адміністрування однорангової мережі може бути складніше за рахунок більшого числа серверів і більш розвинутих можливостей кожного сервера.
Мейнфрейми
Мейнфрейм - це синонім поняття "велика універсальна ЕОМ". Мейнфрейми і до сьогоднішнього дня залишаються найбільш могутніми (не враховуючи суперкомп'ютерів) обчислювальними системами загального призначення, що забезпечують безупинний цілодобовий режим експлуатації. Вони можуть включати один чи кілька процесорів, кожний з яких, у свою чергу, може оснащуватися векторними співпроцесорами (прискорювачами операцій). У нашій свідомості мейнфрейм усе ще асоціюються з великими по габаритах машинами, що вимагають спеціально обладнаних приміщень із системами водяного охолодження і кондиціонування. Однак це не зовсім так. Прогрес дозволив істотно скоротити габарити основних пристроїв. Поряд з надпотужними мейнфреймами, що вимагають організації двоконтурної водяної системи охолодження, існують менш могутні моделі, для охолодження яких досить примусової повітряної вентиляції, і моделі, побудовані по блочно-модульному принципі, які не потребують спеціальних приміщень і кондиціонерів.
В архітектурному плані мейнфрейми являють собою багатопроцесорні системи, що містять один чи кілька центральних і периферійних процесорів із загальною пам'яттю, зв'язаних між собою високошвидкісними магістралями передачі даних. При цьому основне обчислювальне навантаження лягає на центральні процесори, а периферійні процесори забезпечують роботу із широкою номенклатурою периферійних пристроїв.
Стрімке зростання продуктивності персональних комп'ютерів, робочих станцій і серверів створило тенденцію переходу з мейнфреймів на комп'ютери менш дорогих класів: мінікомп’ютери і багатопроцесорні сервери. Однак цей процес останнім часом трохи сповільнився. Основною причиною відродження інтересу до мейнфреймів експерти вважають складність переходу до розподіленої архітектури клієнт-сервер, що виявилася вищою, ніж передбачалося. Крім того, багато користувачів вважають, що розподілене середовище не має достатньої надійність для найбільш відповідальних завдань.
Головним недоліком мейнфреймів у даний час залишається відносно низьке співвідношення ціна/якість. Однак фірмами-постачальниками мейнфреймів докладаються значні зусилля по поліпшенню цього показника.
Проблеми вибору апаратно-програмної платформи
Вибір апаратної платформи і конфігурації системи є надзвичайно складною задачею. Це зв'язано, зокрема, з характером прикладних систем, що у значній мірі може визначати робоче навантаження обчислювального комплексу в цілому. Однак часто виявляється просто важко з достатньою точністю передбачити саме навантаження, особливо у випадку, якщо система повинна обслуговувати кілька груп різних по своїх потребах користувачів. Наприклад, іноді навіть безглуздо говорити, що для кожних N користувачів необхідно в конфігурації сервера мати один процесор, оскільки для деяких прикладних систем, зокрема, для систем з області механічних і електронних САПР, може знадобитися 2-4 процесора для забезпечення запитів одного користувача. З іншого боку, навіть одного процесора може цілком вистачити для підтримки 15-40 користувачів, що працюють із прикладним пакетом Oracle*Financial. Інші прикладні системи можуть виявитися ще менш вимогливими. Але варто пам'ятати, що навіть якщо робоче навантаження вдається описати з достатньою точністю, в основному можна легше з'ясувати, яка конфігурація не справиться з даним навантаженням, чим із упевненістю сказати, що дана конфігурація системи буде обробляти задане навантаження.
Звичайно робоче навантаження істотно визначається "типом використання" системи. Наприклад, можна виділити сервери NFS, сервери керування базами даних і системи, що працюють у режимі розподіленого часу. Ці категорії систем перераховані в порядку збільшення їхньої складності. Як правило сервери СУБД значно більш складні, ніж сервери NFS, а сервери розподілу часу, особливо обслуговуючі різні категорії користувачів, є найбільш складними для оцінки. На щастя, існує ряд факторів, що спрощують цю оцінку. По-перше, як правило навантаження на систему в середньому згладжується особливо при наявності великого колективу користувачів (хоча майже завжди мають місце передбачувані піки). Наприклад, відомо, що навантаження на систему досягає пікових значень через 1-1.5 години після початку робочого дня, або після закінчення обідньої перерви і різко падає під час обідньої перерви. З великою імовірністю навантаження буде наростати до кінця місяця, чи кварталу року. По-друге, універсальний характер більшості найбільш складних для оцінки систем - систем розподілу часу, припускає велику різноманітність додатків, які на них виконуються, що у свою чергу як правило намагаються завантажити різні частини системи. Далеко не всі додатки інтенсивно використовують процесорні ресурси. Тому суміш таких додатків на одній системі може забезпечити досить рівномірне завантаження всіх ресурсів. Неправильно підібрана конфігурація може дати зовсім протилежний ефект.
Усі, хто зіштовхується з задачею вибору конфігурації системи, повинні починати з визначення відповідей на два головних питання: який сервіс повинний забезпечуватися системою і який рівень сервісу може забезпечити дана конфігурація. Маючи набір цільових показників продуктивності кінцевого користувача і вартісних обмежень, необхідно спрогнозувати можливості вибраного набору компонентів, що включаються в конфігурацію системи. Той, хто спробував це зробити, знає, що подібна оцінка складна і зв'язана з неточністю.
Чому оцінка конфігурації системи так складна? Деякі із причин:
Подібна оцінка прогнозує майбутнє: передбачувану комбінацію пристроїв, майбутнє використання програмного забезпечення, майбутніх користувачів.
Самі конфігурації апаратних і програмних засобів складні, зв'язані з визначенням безлічі різнорідних по своїй суті компонентів системи, у результаті чого складність швидко збільшується. Кожне нове покоління апаратних і програмних засобів забезпечує настільки більше можливостей, ніж їхні попередники, що відносно нові представлення про їхню роботу постійно руйнуються.
Швидкість технологічних удосконалень у всіх напрямках розробки комп'ютерної техніки дуже висока і постійно росте. Коли який-небудь виріб широко використовується і добре вивчено, він часто розглядається вже як застарілий.
Доступна споживачу інформація про операційні системи, програмне забезпечення як правило носить дуже загальний характер. Структура апаратних засобів, на базі яких працюють програмні системи, стала настільки складною, що експерти в одній області рідко є такими в іншій.
При скількох невизначеностях просто дивно, що багато конфігурацій систем працюють досить добре. Оцінка конфігурації усе ще залишається деяким видом мистецтва, але до неї можна підійти з наукових позицій. Набагато простіше вирішити, що визначена конфігурація не зможе обробляти визначені види навантаження, чим визначити з упевненістю, що навантаження може оброблятися усередині певних обмежень продуктивності. Більш того, реальне використання систем показує, що має місце тенденція заповнення всіх доступних ресурсів. Як наслідок, системи, що навіть мають деякі надлишкові ресурси, згодом не будуть сприймати додаткове навантаження.
Для виконання аналізу конфігурації, система (під яким розуміється весь комплекс комп'ютерів, периферійних пристроїв, мереж і програмного забезпечення) повинна розглядатися як ряд з'єднаних один з одним компонентів. Наприклад, мережі складаються з клієнтів, серверів і мережевої інфраструктури. Мережева інфраструктура включає середовище разом з мостами, маршрутизаторами і системою мережевого керування, що підтримує її роботу. До складу клієнтських систем і серверів входять центральні процесори, ієрархія пам'яті, шин, периферійних пристроїв. Обмеження продуктивності деякої конфігурації по будь-якому напрямку (наприклад, у частині організації дискового читання/запису) звичайно можуть бути передбачені виходячи з аналізу найбільш слабких компонентів.
Оскільки сучасні комплекси майже завжди включають декілька працюючих спільно систем, точна оцінка повної конфігурації вимагає її розгляду як на макроскопічному рівні (рівні мережі), так і на мікроскопічному рівні (рівні компонентів підсистем).
Ця ж методологія може бути використана для настроювання системи після її інсталяції: настроювання системи і мережі виконуються як правило після попередньої оцінки й аналізу вузьких місць. Більш точно, настроювання конфігурації являє собою процес визначення найбільш слабких компонентів у системі й усунення цих вузьких місць.
Слід зазначити, що вибір тієї чи іншої апаратної платформи і конфігурації визначається з врахуванням загальних вимог, що пред'являються до характеристик сучасних обчислювальних систем. До них відносяться:
співвідношення ціна/продуктивність;
надійність і стійкість до несправностей;
масштабувальність;
сумісність і мобільність програмного забезпечення.
Співвідношення ціна/продуктивність. Поява будь-якого нового напрямку в обчислювальній техніці визначається вимогами комп'ютерного ринку. Тому в розробників комп'ютерів немає однієї єдиної мети. Велика універсальна обчислювальна машина (мейнфрейм) чи суперкомп'ютер коштують дорого. Для досягнення поставлених цілей при проектуванні високопродуктивних конструкцій приходиться ігнорувати вартісні характеристики. Суперкомп'ютери фірми Cray Research і високопродуктивні мейнфрейми компанії IBM відносяться саме до цієї категорії комп'ютерів. Іншим прикладом може служити низьковартісна конструкція, де продуктивність принесена в жертву для досягнення низької вартості. До цього напрямку відносяться персональні комп'ютери різних клонів IBM PC. Між цими двома напрямками знаходяться конструкції, створені на співвідношенні ціна/продуктивність, у яких розробники знаходять баланс між вартісними параметрами і продуктивністю. Типовими прикладами такого роду комп'ютерів є мінікомп’ютери і робочі станції.
Для порівняння різних комп'ютерів між собою звичайно використовуються стандартні методики вимірювання продуктивності. Ці методики дозволяють розробникам і користувачам використовувати отримані в результаті іспитів кількісні показники для оцінки тих чи інших технічних рішень, і зрештою саме продуктивність і вартість дають користувачу раціональну основу для вирішення питання, який комп'ютер вибрати.
Надійність і стійкість до несправностей. Найважливішою характеристикою обчислювальних систем є надійність. Підвищення надійності засноване на принципі запобігання несправностей шляхом зниження інтенсивності відмов і збоїв за рахунок застосування електронних схем і компонентів з високим і надвисоким ступенем інтеграції, зниження рівня перешкод, полегшених режимів роботи схем, забезпечення теплових режимів їхньої роботи, а також за рахунок удосконалювання методів зборки апаратури.
Стійкість до несправностей –– це така властивість обчислювальної системи, що забезпечує їй, як логічній машині, можливість продовження дій, заданих програмою, після виникнення несправностей. Введення стійкості до несправностей вимагає надлишкового апаратного і програмного забезпечення. Запобігання несправностей є основним в проблемі надійності. Концепції надійності й стійкості до несправностей обчислювальних систем природним чином зв'язані між собою, оскільки в обох випадках вимагаються додаткові функціональні компоненти. Тому, власне, на паралельно працюючих обчислювальних системах досягається як найбільш висока продуктивність, так і, у багатьох випадках, дуже висока надійність. Наявні додаткові ресурси в паралельно працюючих системах можуть гнучко використовуватися як для підвищення продуктивності, так і для підвищення надійності. Структура багатопроцесорних і багатомашинних систем пристосована до автоматичної реконфігурації і забезпечує можливість продовження роботи системи після виникнення несправностей.
Варто пам'ятати, що поняття надійності включає не тільки апаратні засоби, але і програмне забезпечення. Головною метою підвищення надійності систем є цілісність збережених у ній даних.
Масштабувальність. Масштабувальність являє собою можливість нарощування числа і потужності процесорів, обсягів оперативної і зовнішньої пам'яті й інших ресурсів обчислювальної системи. Масштабувальність повинна забезпечуватися архітектурою і конструкцією комп'ютера, а також відповідними засобами програмного забезпечення.
Додавання кожного нового процесора в дійсно маштабовану системі повинне давати прогнозоване збільшення продуктивності і пропускної здатності при прийнятних витратах. Однією з основних задач при побудові масштабувальних систем є мінімізація вартості покращення конфігурації комп'ютера і спрощення планування. В ідеалі додавання процесорів до системи повинне приводити до лінійного росту її продуктивності. Однак це не завжди так. Втрати продуктивності можуть виникати, наприклад, при недостатній пропускній здатності шин через зростання трафіку між процесорами й основною пам'яттю, а також між пам'яттю і пристроями вводу/виводу. У дійсності реальне збільшення продуктивності важко оцінити заздалегідь, оскільки воно в значній мірі залежить від динаміки поведінки прикладних задач.
Можливість масштабування системи визначається не тільки архітектурою апаратних засобів, але залежить від закладених властивостей програмного забезпечення. Масштабування програмного забезпечення торкається всіх його рівнів. Зокрема, програмне забезпечення повинне мінімізувати трафік міжпроцесорного обміну, що може перешкоджати лінійному росту продуктивності системи. Апаратні засоби (процесори, шини і пристрої вводу/виводу) є тільки частиною архітектури, яка масштабується, на якій програмне забезпечення може забезпечити передбачуваний ріст продуктивності. Важливо розуміти, що простий перехід, наприклад, на більш могутній процесор може привести до перевантаження інших компонентів системи. Це означає, що дійсно масштабована система повинна бути збалансована по всіх параметрах.
Сумісність і мобільність програмного забезпечення. Концепція програмної сумісності вперше в широких масштабах була застосована розробниками системи IBM/360. Основна задача при проектуванні всього ряду моделей цієї системи полягала в створенні такої архітектури, що була б однаковою з погляду користувача для всіх моделей системи незалежно від ціни і продуктивності кожної з них. Величезні переваги такого підходу, що дозволяє зберігати існуюче програмне забезпечення при переході на нові (як правило, більш продуктивні) моделі були швидко оцінені як виробниками комп'ютерів, так і користувачами і починаючи з цього часу практично усі фірми-постачальники комп'ютерного устаткування взяли на озброєння ці принципи, поставляючи серії сумісних комп'ютерів. Варто помітити однак, що згодом навіть сама передова архітектура неминуче старіє і виникає потреба внесення радикальних змін в архітектуру і способи організації обчислювальних систем.
В даний час одним з найбільш важливих факторів, що визначають сучасні тенденції в розвитку інформаційних технологій, є орієнтація компаній-постачальників комп'ютерного устаткування на ринок прикладних програмних засобів. Для кінцевого користувача зрештою важливо програмне забезпечення, що дозволяє вирішити його задачі, а не вибір тієї чи іншої апаратної платформи. Перехід від однорідних мереж програмно сумісних комп'ютерів до побудови неоднорідних мереж, що включають комп'ютери різних фірм-виробників докорінно змінив і точку зору на саму мережу: з порівняно простого засобу обміну інформацією вона перетворилася в засіб інтеграції окремих ресурсів - могутню розподілену обчислювальну систему, кожен елемент якої (сервер чи робоча станція) найкраще відповідає вимогам конкретної прикладної задачі.
Цей перехід висунув ряд нових вимог. Насамперед таке обчислювальне середовище повинне дозволяти гнучко змінювати кількість і склад апаратних засобів і програмного забезпечення відповідно до вимог розв'язуваних задач. По-друге, вона повинна забезпечувати можливість запуску тих самих програмних систем на різних апаратних платформах, тобто забезпечувати мобільність програмного забезпечення. По-третє, це середовище повинне гарантувати можливість застосування тих самих людино-машинних інтерфейсів на всіх комп'ютерах, що входять у неоднорідну мережу. В умовах жорсткої конкуренції виробників апаратних платформ і програмного забезпечення сформувалася концепція відкритих систем, що представляє собою сукупність стандартів на різні компоненти обчислювального середовища, призначених для забезпечення мобільності програмних засобів у рамках неоднорідної, розподіленої обчислювальної системи.
Одним з варіантів моделей відкритого середовища є модель OSE (Open System Environment), запропонована комітетом IEEE POSIX. На основі цієї моделі національний інститут стандартів і технології США випустив документ "Application Portability Profile (APP). The U.S. Gоvеrnмеnt's Open System Environment Profile OSE/1 Version 2.0", що визначає, що рекомендуються для федеральних установ США специфікації в області інформаційних технологій, що забезпечують мобільність системного і прикладного програмного забезпечення. Усі ведучі виробники комп'ютерів і програмного забезпечення в США в даний час дотримуються вимог цього документа.
Комутатори і маршрутизатори
При побудові верхніх, магістральних рівнів ієрархії корпоративної мережі часто існує проблема вибору між комутатором і маршрутизатором?
Комутатор виконує передачу трафіку між вузлами мережі швидше і дешевше, зате маршрутизатор більш інтелектуально відфільтровує трафік при з'єднанні мереж, не пропускаючи непотрібні чи погані пакети.
У зв'язку з тим, що комутатори корпоративного рівня можуть підтримувати деякі функції мережевого рівня, вибір усе частіше робиться на користь комутатора. При цьому маршрутизатор також використовується, але він часто залишається в локальній мережі в єдиному екземплярі. Цей маршрутизатор звичайно служить і для зв'язку локальної мережі з глобальними, і для об'єднання віртуальних мереж, побудованих за допомогою комутаторів.
У центрі ж мереж будинків і поверхів усе частіше використовуються комутатори, тому що тільки при їхньому використанні можливо здійснити передачу декількох гігабіт інформації в секунду за прийнятну ціну.
Керування мережами, що комутуються
Комутатори - це складні багатофункціональні пристрої, що грають відповідальну роль у сучасних мережах. Тому підтримка функцій ...
03.02.2014 03:02-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора