Как уже говорилось ранее (см. Лекция 2, п.2), основными компонентами сети являются коммуникационное оборудование, рабочие станции и серверы сети. На рабочих станциях пользователями сети реализуются прикладные задачи, для решения которых приходится обращаться к общим сетевым ресурсам. Управление тем или иным ресурсом осуществляется серверами.
Каждый конкретный сервер определяется видом того ресурса, которым он владеет. Например, назначением сервера баз данных является обслуживание запросов клиентов, связанных с обработкой данных; файловый сервер управляет доступом к файлам и т.д. Этот принцип распространяется и на взаимодействие программ. Программа, выполняющая предоставление соответствующего набора услуг, рассматривается в качестве сервера, а программы, пользующиеся этими услугами, называют клиентами.
Таким образом, серверы сети - это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределение сетевых ресурсов общего доступа, которые могут работать и как обычная абонентская система. В качестве аппаратной части сервера используются достаточно мощный ПК или компьютер, спроектированный специально как сервер. В локальной компьютерной сети может быть несколько различных серверов для управления сетевыми ресурсами. С другой стороны, на одном компьютере может быть запущено несколько серверов (сетевых служб), решающих различные сетевые задачи.
Рассмотрим некоторые виды сервисов, которые могут функционировать как на одном выделенном для этих целей компьютере, так и по отдельности.
Еще раз отметим, что все перечисленные типы серверов могут функционировать на одном выделенном для этих целей компьютере.
По организации управления локальные вычислительные сети различаются на сети с централизованным и децентрализованным управлением.
В сетях с централизованным управлением выделяются одна или несколько машин, управляющих работой сети. Диски выделенных машин (файл-серверов или серверов баз данных) доступны всем другим компьютерам (рабочим станциям) сети. На серверах работает сетевая операционная система. Рабочие станции имеют доступ к дискам серверов и совместно используемым принтерам, но, как правило, не могут работать непосредственно с дисками других ПК. Серверы могут быть выделенными, и тогда они выполняют только задачи управления сетью и не используются как ПК, или невыделенными, когда параллельно с задачей управления сетью выполняют пользовательские программы (при этом снижается производительность сервера и надежность работы всей сети из-за возможной ошибки в пользовательской программе, которая может привести к остановке работы сети). В сетях с централизованным управлением большая часть информационно-вычислительных ресурсов сосредоточена в центральной системе. Они отличаются также более надежной системой защиты информации.
В сетях с централизованным управлением сетевая операционная система (ОС сервера), обеспечивает выполнение базовых функций, таких, как поддержка файловой системы, планирование задач, управление памятью. Сетевая операционная система и ОС рабочей станции решают разные задачи, поэтому для обеспечения взаимодействия сервера и ПК в рабочую станцию вводится специальная программа, называемая сетевой оболочкой. Она воспринимает прикладные запросы пользователей сети и определяет место их обработки - в локальной ОС станции или в сетевой ОС на сервере. Если запрос должен обрабатываться в сети, оболочка преобразует его в соответствии с принятым протоколом, обеспечивая тем самым передачу запроса по нужному адресу.
Если информационно-вычислительные ресурсы локальной компьютерной сети равномерно распределены по большому числу абонентских станций сети, централизованное управление малоэффективно из-за резкого увеличения служебной (управляющей) информации. В этом случае эффективными оказываются сети с децентрализованным (распределенным) управлением, или одноранговые сети.
В таких сетях нет выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного ПК к другому. Рабочие станции имеют доступ к дискам и принтерам других ПК. Это облегчает совместную работу групп пользователей, но производительность сети несколько понижается. Такие сети отличаются простотой обеспечения функций взаимодействия между абонентскими станциями ЛКС, но их применение целесообразно при сравнительно небольшом числе абонентских станций в сети. Недостатки одноранговых сетей: зависимость эффективности функционирования сети от количества абонентских станций, сложность обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа.
В одноранговых сетях объединяются компьютеры, каждый из которых может быть и сервером, и клиентом. В такой сети любой компьютер работает под управлением обычной дисковой ОС, а для выполнения сетевых функций в его оперативную память загружаются программы одноранговой сетевой ОС.
Эффективность функционирования локальных компьютерных сетей в значительной степени определяется способами создания и ведения баз данных. В локальных сетях для создания БД реализованы две архитектуры: файл-сервер и клиент-сервер. Кроме того, могут использоваться распределенные базы данных.
В случае использования архитектуры "файл-сервер" файлы базы данных располагаются на дисках файл-сервера (в качестве файл-сервера применяется мощный ПК), и все рабочие станции получают к нему доступ, т.е. на рабочую станцию устанавливаются сетевые версии широко распространенных СУБД персональных компьютеров. Основной недостаток такой архитектуры заключается в необходимости пересылки по линиям связи сети фрагментов файлов базы данных значительных объемов, что приводит к быстрому насыщению сетевого трафика и возрастанию времени реакции информационной системы. Следователь, не обеспечивается достаточная производительность сети (особенно при большом количестве рабочих станций).
В архитектуре "клиент-сервер" этот недостаток устранен, в связи с чем обеспечивается совместная работа многих пользователей с большими БД в реальном масштабе времени. Помимо файл-сервера к сети подключается еще один мощный компьютер (сервер баз данных, на котором размещается серверная СУБД) исключительно для работы с БД. Сама база данных может располагаться на дисках сервера баз данных или файл-сервера. Принимая запросы от рабочей станции на поиск данных в БД, сервер баз данных сам осуществляет поиск и его результаты отсылает через сеть в запросившую их рабочую станцию. Следовательно, по сети передаются только запрос и найденные данные. Серверная СУБД обычно работает в среде многозадачной ОС, которая сама занимается распределением ресурсов при поступлении одновременно нескольких запросов от рабочих станций.
Важным фактором в обеспечении высокой эффективности функционирования локальной компьютерной сети является организация распределенной базы данных, представляющей собой логически единую базу данных, отдельные физические части которой размещены на нескольких ЭВМ сети. Основная особенность распределенной БД - ее "прозрачность", означающая независимость пользователей и прикладных программ от способа размещения информации на ЭВМ сети. Локализация данных, декомпозиция запросов и композиция результатов должны выполняться системой без участия пользователей. В процессе работы пользователи не должны учитывать, что их запросы будут обрабатываться в сети, возможно, на нескольких ЭВМ.