حوسبة موزعة

هيكلية النظم الموزعة

هي عبارة عن طريقة ربط الشبكات مع بعضها البعض من خلال:

من جهة ثانية، العميل / نظام الخادم (client\server): بنية خدمة العملاء هو وسيلة لتقديم خدمة من مصدر مركزي. هناك خادم واحد يقدم خدمة، والكثير من العملاء يتم التواصل مع الخادم تستهلك منتجاتها. في هذه الهيكيلة مراكز خدمة العملاء لديهم وظائف مختلفة. وظيفة الخادم هو للرد على طلبات الخدمة من العملاء، في حين أن وظيفة العميل لاستخدام البيانات المقدمة استجابة من أجل تنفيذ بعض المهام.

في هذا الإطار، الند للند النظام (peer_to_peer): مصطلح يستعمل الند للند لوصف النظم الموزعة التي يتم فيها تقسيم العمل بين جميع مكونات النظام. كافة الحواسيب بإرسال واستقبال البيانات، وأنهم جميعا تساهم بعض قوة المعالجة والذاكرة. كما يزيد نظام توزيع في الحجم، وقدرته على زيادة الموارد الحاسوبية. في نظام الند للند، جميع مكونات النظام تسهم بعض قوة المعالجة والذاكرة إلى حساب الموزعة.

الفكرة من وراء الحوسبة الموزعة

في هذا الإطار، غالباً ما لا نستعمل كل طاقة المعالج المتاحة لنا. نقوم في الأحوال الطبيعية ياستعمال عدد معين من البرامج التي تستدعي قسم معين من طاقة المعالج لدينا ويبقى قسم كبير غير مستعمل. الفكرة من وراء الحوسبة الموزعة هي استعمال هذه الطاقة المتاحة بطريقة ما. ببساطة يتم ربط عدد معين من الحواسيب على شكل شبكة بحيث يحتاج الامر لوجود برنامج معين على كل جهاز ضمن هذه الشبكة ويتم توزيع بعض المهام على الأجهزة التي لا يتم استخدام طاقاتها من قبل مستعملها الرئيسي. تقوم معالجات هذه الأجهزة بدورها بمعالجة الوظائف المرسلة لها عبر هذه الشبكة غالباً من دون ملاحظة هذا العمل الإضافي من قبل مستعمل الجهاز الرئيسي.

حسنات التطبيق الموزع

في هذا الإطار، يوجد الكثير من الأسباب التي نحتاج من أجلها التطبيقات الموزعة:

تحقيق الأمن.

وفي هذا السياق، هناك بعض التطبيقات التي تفرض على المستعمل أن تكون موزعة (جغرافياً: مثل فروع بنك معين)

علاوةً على ذلك، السماح بتوزيع العبء بين مجموعة من الآلات بوقت التنفيذ مما يسمح للمخدم بالتجاوب بسرعة.

• تأمين توزيع جغرافي للتطبيق يتناسب مع التوزيع الجغرافي للمستعملين.
• جعل البرمجيات في متناول المستعملين داخل وخارج المؤسسة.
• انظر كذلك
• حوسبة شبكية
• اتصالية

إضافةً إلى ذلك، حاجة المؤسسات إلى مكاملة التطبيقات القديمة بتطبيقات جديدة، وذلك لأن التكنولوجيا عمرها قصير، أي خمس سنوات على وجه التقريب، لذا تلجأ المؤسسات إلى التغيير التدريجي بدلاً من التغيير الجذري.

وفي هذا الصدد، مكاملة تطبيقات تعمل بلغات برمجة وتعمل على آلات مختلفة بمنصات عمل مختلفة (نظم تشغيل مختلفة).

اساسيات للحصول على نظام موزع مثالي

• 2/ الانفتاحية (openess): عدد الأجهزة غير محدود.
• 3/ السرية (security).
• 4/ التوسع (scalablitity).
• 5/ التعامل مع الفشل (failure handling).
• 6/ التزامن (conurrency).
• 7/ الشفافية (transparency).

وفي هذا الصدد، ◦Concurrency of components: يعني ان وجود جهاز على الشبكة لا يؤثر في الأجهزة الآخرى بمعنى يمكن ان اقوم بالعمل على جهازي بينما شخص آخر في نفس الوقت يعمل على جهازه.

وفي السياق ذاته، ◦ No global clock: لا يكون هناك اوقات معينه للدخول على النظام بمعنى يكون مفتوح تماماً دون أي قيود في الوقت

الصعوبات والتحديات التي نواجهها للحصول على نظام موزع

علاوةً على ذلك، ◦ Independent failures: عطل في جهاز واحد لا يؤثر على الاجهزة الآخرى أي يكون الوضع تحت السيطرة

ومن جهة أخرى، 1/ التغاير (hetrogeneity): أي اختلاف نوع الأجهزة والبرامج والأنظمة ونوع الشبكة ولحل ذلك نستعمل بعض البروتوكولات (protocols), أو استخدام البرمجيات الوسيطة (middleware) وهي مجموعة من السوفت وير توضع في الطبقات الداخلية للشبكة، أو استخدام الجهاز الظاهري (virtual machine) جعل ملف يفتح على جهاز آخر وهذا الجهاز لا يمتلك البرنامج الرئيسي.

أسباب استخدام الحوسبة الموزعة

وعلى صعيد آخر، 1-طبيعة الطلب قد تتطلب استخدام شبكة الاتصالات التي تربط الكثير من الحواسيب: مثلًا، أنتجت البيانات في مكان واحد موجود وتكون مطلوبة في موقع آخر.

ومن جهة أخرى، 2-هناك الكثير من الحالات التي يكون فيها استخدام جهاز حاسوب واحد سوف يكون من الممكن من حيث المبدأ، ولكن استخدام نظام توزيع هو مفيد لأسباب عملية. مثلًا، قد يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة للحصول على المستوى المطلوب من الأداء باستخدام مجموعة من الكثير من الحواسيب المنخفضة نهاية، بالمقارنة مع حاسوب الراقية واحد. ويمكن لنظام توزيع توفر أكثر موثوقية من نظام غير الموزعة، وليس هناك نقطة واحدة من الفشل. وعلاوة على ذلك، قد يكون نظام توزيع أسهل لتوسيع وإدارة من نظام أحادي المعالجة المتجانسة.

التطبيقات الموزعة

ومن ناحية أخرى، التطبيق الموزع هو تطبيق مكون من أكثر من مكون يمكن نشرها بشكل مستقل وعلى آلات مختلفة مرتبطة بشبكة، وتتخاطب فيما بينها باستعمال البرمجيات الوسيطة. يتألف التطبيق الموزع من طبقتين هما تطبيقات مخدم والمستعمل) أو من ثلاث طبقات هي تطبيقات زبون والبرمجيات الوسيطة والمخدم أو من عدة طبقات هي الزبون وعدة برمجيات وسيطة وعدة مخدمات.

مميزات الانظمة الموزعة

• لا يوجد ذاكرة مشتركة، وكما قلنا يتم تبادل المعلومات عن طريق تمرير الرسائل.
• القدرة على تحمل الفشل tolerate failures.
• القدرة على التوسع في بنية المنظومة (الشبكة، عدد الأجهزة).
• اتاحة التفاعل والحفاظ على استقتلالية الاجهزة.
• تحسين اداء الاجهزة، لانه بوجود عدة معالجات يكون انجاز المهام أفضل سرعة.

كذلك، لا وجود لنبضات ساعة مشتركة بين الأجهزة، أي كل جهاز له نبضات الساعة مستقلة عن الأجهزة الأخرى.

تتميز الأنظمة الموزعة بالعديد من المميزات نذكر منها:

ومن جهة أخرى، يتمكن عدة مستعملين من مشاركة قاعدة بيانات واحدة، ومشاركة الموارد مثل صفحات الويب والملفات وموارد مادية أخرى قد تكون باهظة الثمن مثل الطابعات الليزرية.

حل مشكلة التباعد الجغرافي بين الاجهزة والموارد.

في هذا الإطار، كل جهاز أو عقدة يرى جزء بسيط من المنظومة، ويتعامل مع جزء محدد من الدخل (نوع محدد من المعطيات).