 Популярные статьи | |
| Сейчас на сайте |  Гостей: 4
На сайте нет зарегистрированных пользователей
Пользователей: 9,955
новичок: Logyattella
|
|
| 1.7 Многоуровневая организация управления |
Основные требования, которым должна удовлетворять организация вычислительных сетей:
открытость – возможность включения дополнительных главных ЭВМ, терминалов, узлов и линий связи;
гибкость – сохранение работоспособности при изменении структуры в результате выхода из строя ЭВМ, линий и узлов связи;
эффективность – обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах.
Указанные требования реализуются за счет модульного принципа организации управления процессами в сети по многоуровневой схеме, в основе которой лежат понятия процесса, уровня управления, сообщения, интерфейса и протокола.
Процесс – динамический объект, реализующий собой целенаправленный акт обработки данных. Процессы могут быть прикладными и системными [6].
Прикладной процесс – выполнение прикладной или обрабатывающей программы операционной системы ЭВМ, а также функционирование терминала.
Системный процесс – выполнение программы (алгоритма), реализующей вспомогательную функцию, связанную с обеспечением прикладных процессов. Примеры системных процессов: активизация терминала для прикладного процесса, организация связи между процессами и т.д.
Процесс порождается программой или пользователем и связан с данными, поступающими извне в качестве исходных и формируемыми процессом для внешнего пользователя (рис. 1.16). Ввод и вывод данных производятся в форме сообщений – последовательности данных, имеющих законченное смысловое значение.
Ввод сообщений и их вывод производятся через логические (программно-организованные) точки, называемые портами. Порты подразделяются на входные и выходные. Таким образом, процесс как объект представляется совокупностью портов, через которые он взаимодействует с другими процессами [7].
Взаимодействие процессов сводится к обмену сообщениями, которые передаются по каналам, создаваемым средствами сети (рис. 1.17). Промежуток времени, в течение которого взаимодействуют процессы, называется сеансом. Отличие сетей от вычислительных комплексов в том, что единственная форма взаимодействия процессов в сетях – это обмен сообщениями; в многопроцессорных комплексах и системах взаимодействие процессов обеспечивается за счет доступа к общим данным и обмена сигналами прерывания.
Рис. 1.16. Модель процесса
Вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность систем, связанных между собой некоторой передающей средой. В качестве систем выступают ЭВМ и узлы связи. В каждой из систем сети существует некоторая совокупность процессов, которые взаимодействуют через передающую среду путем обмена сообщениями через нее.
Для обеспечения открытости, гибкости и эффективности управление процессами организуется по многоуровневой схеме (рис 1.18). В каждой из систем программные и аппаратные модули, реализующие определенные функции обработки и передачи данных, распределены по уровням 1 - 7. Уровень 1 является нижним и уровень 7 – верхним. Модуль уровня n физически взаимодействует только с модулями соседних уровней n+1 и n-1.
Модуль уровня 1 взаимодействует с передающей средой, которая может рассматриваться как объект уровня 0.
Прикладные процессы принято относить к внешнему уровню, в данном случае к 7. Взаимодействие прикладных процессов с передающей средой организуется с использованием шести промежуточных уровней.
Рис. 1.17. Взаимодействие процессов
Уровень 1 – физический – реализует управление каналами связи.
Уровень 2 – канальный – обеспечивает надежную передачу данных через физический уровень. Для обеспечения надежности используются средства контроля принимаемых данных, позволяющие выявлять ошибки в поступающих данных. При обнаружении ошибки производится перезапрос данных. Уровень управления каналом обеспечивает передачу через недостаточно надежный физический канал данных с достоверностью, необходимой для нормальной работы системы.
Уровень 3 – сетевой – обеспечивает передачу данных через базовую СПД. Управление на этом уровне состоит в выборе маршрута передачи по линиям, связывающим узлы сети.
Рис. 1.18. Схема многоуровневого управления процессами
Уровень 4 – транспортный – реализует процедуры сопряжения абонентов сети (ГВМ, ТВМ) с базовой СПД. На этом уровне возможно стандартное сопряжение различных систем с сетью передачи данных и тем самым организуется транспортная служба для обмена данными между сетью и системами сети.
Уровень 5 – сеансовый – организует сеансы связи на период взаимодействия процессов. На этом уровне по запросам процессов создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения – логические каналы.
Уровень 6 – представления – осуществляет трансляцию различных языков, форматов данных и кодов для взаимодействия разнотипных ЭВМ между собой и терминалами различных типов.
Таким образом, прикладной процесс создается только для выполнения определенной функции обработки данных без учета структуры сети, типа каналов связи, способов выбора маршрутов и т.д. Этим обеспечиваются открытость и гибкость системы.
Пусть взаимодействуют процессы А и В, реализуемые в разных системах (рис. 1.19). Процессы А и В опираются на службу взаимодействия, которая является для них целостной системой, наделенной необходимыми функциями. Взаимодействие между процессами организуется средствами управления сеансами (уровень 5), которые работают на основе транспортного канала, обеспечивающего передачу сообщений в течение сеанса (уровень 4). Транспортный канал, создаваемый на этом уровне, включает в себя сеть передачи данных, которая организует связи, т.е. требуемые каналы, между любыми заданными абонентами сети.
Абонент А Абонент В
Рис. 1.19. Взаимодействие процессов А и В
Число уровней и распределение функций между ними существенно влияют на сложность программного обеспечения ЭВМ, входящих в сеть, и на эффективность сети. Формальной процедуры выбора числа уровней не существует. Выбор производится эмпирическим путем.
Рассмотренная семиуровневая модель, именуемая архитектурой открытых систем, принята в качестве стандарта Международной организации по стандартизации (МОС). В последнее время этот стандарт приобрел широкое распространение под названием эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI-Model of Open System Interconnections.
Для реализации функций управления передачи данных используются технические и программные средства. Как правило, уровни 1 и 2 реализуются в основном техническими средствами: на уровне 1 используются электронные схемы, а на уровне 2 – программируемые контроллеры или микроЭВМ. На уровнях 3-6 используются программные средства, образующие сетевое программное обеспечение главной или терминальной ЭВМ. Взаимодействие между уровнями одной системы производится на основе соглашения – интерфейса, определяющего структуру данных и способ (алгоритм) обмена данными между соседними уровнями. Уровни 1 и 2 связываются между собой и уровнем 3 посредством схемных интерфейсов – интерфейсных шин. Порядок взаимодействия между уровнями управления, реализуемыми с помощью программных средств, определяется программными интерфейсами.
Многоуровневая организация управления процессами в сети порождает необходимость модифицировать на каждом уровне передаваемые сообщения применительно к функциям, реализуемым на этом уровне. Структура сообщений имеет вид, представленный на рис. 1.20. Данные, передаваемые в форме сообщения, снабжаются заголовком и концевиком, в которых содержится информация, необходимая для обработки сообщения на соответствующем уровне: указатели типа сообщения, адреса отправителя, получателя, канала, порта и т.д.
Рис. 1.20. Структура сообщения
Заголовок и концевик называются обрамлением сообщения (данных). Сообщения, сформированные на уровне n+1, при обработке на уровне n снабжаются дополнительной информацией в виде заголовка Зn и концевика Кn. При передаче от низших уровней
к высшим сообщение освобождается от соответствующего обрамления. Таким образом, каждый уровень оперирует собственными заголовком и концевиком, а находящаяся между ними последовательность символов рассматривается как данные более высокого уровня. За счет этого обеспечивается независимость данных, относящихся к разным уровням управления передачи сообщений.
Гибкость организации и простота реализации сетей достигается в частности, за счет того, что обмен сообщениями допускается только между процессами одного уровня. Это означает, что прикладной процесс может взаимодействовать только с прикладным процессом, а процессы управления передачей сообщений на уровнях 1, 2 и т.д. – только с процессами одноименных уровней. Эта схема взаимодействия процессов, как и процедура обрамления сообщений, – необходимое условие логической независимости уровней организации сети.
Прикладной процесс в системе А (уровень 7) формирует сообщения прикладному процессу в системе В, сообразуясь только с линией взаимодействия этих двух прикладных процессов, но не с организацией сети (рис. 1.21). Фактически сообщения, формируемые процессом в системе А, проходят последовательно через уровни 6, 5, ..., 1, подвергаясь процедурам последовательного обрамления, передаются по каналу связи и затем через уровни 1, 2, ..., 6, на которых с сообщений последовательно снимается обрамление, поступают к процессу в системе В. Аналогично процесс управления транспортировкой сообщений в базовую сеть СПД отправляет собственные данные в обрамлении. Таким образом, процессы одного уровня в разных системах обмениваются данными в основном с помощью заголовков и концевиков.
Процедура взаимодействия процессов на основе обмена сообщениями (данными) называется протоколами. Протоколы имеют следующие особенности, отличающие их от интерфейсов:
– параллелизм взаимодействующих процессов;
– взаимная неопределенность состояния процессов, связанная с отсутствием у каждого из них полной информации о состоянии другого процесса;
Рис.1.21. Взаимодействие процессов
– отсутствие однозначной зависимости между событиями и действиями, выполняемыми при их поступлении;
– отсутствие полной гарантии доставки сообщений.
Особенности 2 и 3 протоколов связанны с тем, что взаимодействующие процессы реализуются в разных системах – в различных территориально удаленных ЭВМ по этой причине могут немотивированно измениться состояния любого процесса: пользователь может прекратить работу, прикладная программа – перейти в состояние ожидания или завершиться из-за какой-либо особой ситуации и т.д.
При разработке протокола учитывается и тот факт, что сообщение может не достичь адресата, в результате чего процесс, пославший сообщение, может не получить необходимой ему ответной реакции. Все эти факторы существенно увеличивают сложность протоколов.
При описании протокола принято выделять его логическую и процедурную характеристики.
Логическая характеристика протокола – структура (формат) и содержание (семантика) сообщений. Она задается перечислением типов сообщений и их смысла.
Процедурная характеристика протокола – правило выполнения действий, предписанных порядком взаимодействия. Процедурная характеристика протокола может представляться в различной математической форме.
Таким образом, логика организации вычислительных сетей в наибольшей степени определяется протоколами, устанавливающими как тип и структуру сообщений, так и процедуры их обработки – реакцию на входящие сообщения и генерацию собственных сообщений.
|
|
| Комментарии |
| Добавить комментарий |
|
Пожалуйста залогиньтесь для добавления комментария.
|
| Рейтинги |
|
Рейтинг доступен только для пользователей.
Пожалуйста, залогиньтесь или зарегистрируйтесь для голосования.
Нет данных для оценки.
|
|
| Гость |
Вы не зарегистрированны? Нажмите здесь для регистрации.
Забыли пароль? Запросите новый здесь.
|
| Мини-чат | Вам необходимо залогиниться.
Нет присланных сообщений.
|
|
