Архитектура терминального устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Терминальная архитектура

2. Достоинства и недостатки терминальной архитектуры

3. Толстый и тонкий клиент

Введение

С развитием локальных сетей для обмена информацией между компьютерами, был организован терминальный доступ, способный одновременно обслуживать несколько вычислительных процессов. Терминальный доступ - доступ к информационной системе (ИС), организованный так, что локальная машина-терминал не выполняет вычислительной работы, а лишь осуществляет перенаправление ввода информации (от мыши и клавиатуры) на центральную машину (терминальный сервер) и отображает графическую информацию на монитор. Причем вся вычислительная работа в терминальной системе выполняется на центральной машине.

Это позволило более рационально распределять вычислительные ресурсы между пользователями первых очень дорогих вычислительных машин. Терминальный доступ был организован для того, чтобы пользователи могли иметь возможность использовать ресурсы более мощных серверов, находясь за своей рабочей станцией. С появлением дешевых персональных компьютеров (ПК) роль терминального доступа стала несколько снижаться, так как сложилось мнение, что достаточную производительность ИС можно получить на рабочем столе каждого пользователя ПК.

Однако в дальнейшем стало очевидным, что дешевизна ПК не в состоянии компенсировать ежедневные затраты на сопровождение большого количества рабочих мест пользователей, обладающих якобы преимуществами из-за возможности персонализации настроек операционных систем (ОС) и ПО. Реально (в крупных организациях), наличие большого количества «разношерстного» оборудования вместо достоинств создает дополнительные сложности пользователям и системным администраторам. Вопросы обеспечения безопасности ИС, также потребовали пересмотра взглядов и возврата к терминальному доступу, как более унифицированному и экономически оправданному. В этом определяется актуальность данного исследования.

Объектом исследования являются сравнительные характеристики терминального устройства, такого как архитектура.

1. Терминальная архитектура

Создание информационных систем в терминальной архитектуре с использованием мэйнфреймов имеет значительные исторические традиции. За рубежом и в нашей стране еще недавно широко использовались такие комплексы на основе электронно-вычислительных машин высокой производительности.

Преимуществом таких систем является централизованная многопоточная и многозадачная обработка всей информации, находящейся в информационной системе. Это позволяет оптимизировать использование дорогостоящих вычислительных ресурсов высокой производительности центральной машины.

При работе мэйнфрэйма каждому пользователю и каждому процессу выделяется комплекс информационных ресурсов, позволяющий решать поставленные задачи. Пользователь может общаться с машиной как с помощью скоростных устройств ввода-вывода информации, являющихся принадлежностью вычислительного комплекса на базе мэйнфрэйма, так и посредством работы на терминалах, подключенных к центральной машине комплекса.

Операционные системы мэйнфрэймов отличаются устойчивостью в работе, защищенностью и эффективностью использования ресурсов памяти, центрального процессора (одного или нескольких) и периферийных устройств ввода-вывода информации. Данная архитектура изначально была ориентирована на эффективное решение нескольких (или многих) различных задач одновременно в режиме разделения времени, потому имеет развитые средства защиты информации и защиты от сбоев. Расчет операционных систем на работу большого числа (до нескольких тысяч) пользователей определил создание развитых и скоростных телекоммуникационных средств, встроенных в операционные системы и аппаратную часть мэйнфрэймов, поддержку всех основных, в том числе многопоточных коммуникационных протоколов.

Аппаратная часть системы, создававшаяся для условий многолетней безостановочной работы в напряженном режиме обработки информации, отличается высокой надежностью и отказоустойчивостью. Программные продукты, устанавливаемые только на центральную машину, позволяют достаточно легко и быстро выполнять модификацию и замену без ущерба для пользователей системы. Однако в последние годы мировая практика свидетельствует о значительной переориентации основных потребителей систем на основе мэйнфрэймов на применение более дешевых решений с использованием новых компьютерных технологий. Это происходит по ряду причин

1. Создание терминальных систем чаще всего приводит к монополизации поставщиком начальной системы всех услуг по их развитию.

2. Интенсивное развитие персональных компьютеров и мини- ЭВМ на основе высокопроизводительных процессорных комплексов, насыщение ими рынка информационных технологий привело к появлению недорогих конкурентных решений. Снижение цен на вычислительные системы на базе мощных микропроцессоров при повышении их производительности и экономичности энергопотребления делает эти системы очень привлекательными для широкого применения в сферах, традиционных для мэйнфрэймов банки, коммуникации, финансовая деятельность, сложные корпоративные системы.

3. Совершенствование операционных систем персональных компьютеров и систем на их основе приближает их к мэйнфрэймам по характеристикам как производительности и надежности, гак и в области поддержки многозадачности и многопоточности.

Разработчики прикладного программного обеспечения и инструментальных пакетов, ориентируясь на персонал менее квалифицированный, чем в случае эксплуатации мэйнфрэймов, выпускают продукты, более ориентированные на пользователя, и, конкурируя между собой на широком рынке, устанавливают на эти продукты цены существенно ниже, чем программные продукты такого же класса для монопольных производителей суперкомпыотерных систем. Не отрицая важной роли суперкомпьютеров исистемс их применением, создатели и интеграторы современных автоматизированных информационных технологий избирают ориентацию на применение легко масштабируемых и удобных в применении систем на базе локальных вычислительных сетей, как общего, так и закрытого доступа. Особое место при этом отводится перспективным системам UNIX, Windows NT и NetWare. При этом мэйнфрэймы могут рассматриваться как мощные файловые серверы, серверы глобальных баз данных и коммуникационные серверы этих сетей. Перспективы применения таких дорогостоящих в приобретении и эксплуатации вычислительных машин должны рассматриваться в строгом соответствии с реальной потребностью в их услугах.

2. Достоинства и недостатки терминальных решений

компьютер вычислительный программный мэйнфрэйм

Как любое явление окружающего нас мира, бездисковый компьютер имеет как сильные так и слабые стороны. Начнем сначала с перечисления его слабостей. Главный недостаток - это отсутствие самодостаточности, то есть без локальной сети или в отсутствии сервера бездисковый ПК просто даже не загрузится. Тонкий клиент должен восприниматься как составная часть терминальной локальной сети и ни о каком существовании за ее пределами не может быть и речи. Другими словами, применение бездисковых компьютеров ограничено территорией распространения локальной сети с терминальным сервером, то есть дома вы вряд ли воспользуетесь преимуществами распределенных вычислений, так как для них одного персонального компьютера мало, нужен еще и сервер или высокоскоростной канал доступа к такому серверу. Из перечисленного выше кратко сформулируем первый и главный недостаток терминального компьютера: для работы нужен терминальный сервер, без подключения к нему терминал - груда металлолома.

Кинем взор в сторону администрирования терминальной локальной сети. Даже неподготовленному человеку ясно, что без администрирования она работать не может. Это означает, что когда все настроено и отлажено, то работ по администрированию совсем немного, а пользователи просто включают свои терминалы и работают, но на первоначальном этапе внедрения “тонкие” клиенты требуют пристального внимания системных администраторов, особенно при этом "достается" их серверу. Поэтому к списку недостатков такого подхода запишем: требует администрирования.

Если бы обслуживание терминальной локальной сети заканчивалось бы простым администрированием, то это было бы пол беды. Проблема заключается в том, что администрировать нужно среду, которая значительно, я бы даже сказал принципиально, отличается от традиционной. Эта особенность предъявляет новые требования к обслуживающему персоналу, то есть к администраторам. Вполне вероятно, что внедрение бездисковых компьютеров потребует от системных администраторов повышения своей квалификации, а в ряде случаев даже освоения идеологически “враждебной” операционной системы. Конечно, речь не идет о каких то высших материях, недоступных пониманию простых смертных, но попотеть сисадмину придется - это точно. В итоге получаем третий немаловажный недостаток: качественно новое администрирование требует освоения новых областей знаний, а следовательно затрат времени, сил и средств.

В терминальной среде идет процесс централизации хранения и обработки информации. Несмотря на свою распределенную структуру, основная информация хранится и обрабатывается центральным сервером. При таком подходе все персональные терминалы становятся заложниками сервера не только в аппаратном, но и в информационном смысле. Представьте на секунду, что с информацией на сервере что-то случилось (например, “посыпался” жесткий диск). Все, приехали, пропали данные сразу всех пользователей! Если перефразировать известную пословицу, то в терминальной среде мы носим яйца (храним файлы) в одной корзине. Как результат, имеем еще один недостаток “тонких” клиентов - централизованное хранение информационных данных значительно увеличивает риск их потери и выдвигает серьезные требования к регулярному резервному копированию.

Если у вас еще нет в локальной сети выделенного сервера, тогда специально для вас появляется еще один недостаток - покупка дорогостоящего высокопроизводительного сервера. Без сервера вам не удастся использовать технологию сетевых компьютеров и обеспечить комфортную работу удаленных клиентов. Конечно, в образовательных целях в качестве сервера можно взять любой ПК, но для постоянной работы требуется наличие выделенного сервера с завышенными аппаратными требованиями. Кстати, этот сервер будет примером компьютера, которому практически любой конфигурации будет мало.

Так как в большинстве своем люди - законопослушные граждане, то они уже давно свыклись с мыслью, что за использование программного обеспечения, как правило, нужно платить. Программное обеспечение терминальной среды также не исключение из этого правила. Откройте любой каталог программных продуктов и ознакомьтесь со стоимостью приобретения лицензии на подобный софт. Эти числа, точнее их денежный эквивалент, обязательно нужно учитывать при принятии решения об использовании терминальной локальной сети. Брать в расчет следует также и будущее обновление программного обеспечения и возможность подключения дополнительных пользователей (стоимость добавочных лицензий), в случае расширения сферы деятельности. В общем минус налицо - затраты на приобретение программного обеспечения, его обновление и покупка дополнительных лицензий.

Все пользователи терминалов, и практически все запущенные на них программы выполняются на одном компьютере - терминал-сервере. Такое построение работы и совместное использование ресурсов приводят к возникновению пиков нагрузки на сервер, а следовательно замедлению работы всех пользователей удаленных терминалов. Конечно, увеличение нагрузки на сервер связано с особенностью одновременной работы пользователей, и если бы они работали по очереди, то вообще никаких проблем бы не было, но как объяснить это пользователям? Чтобы сгустить краски и отчетливей представить всю пагубность этой ситуации вообразите, что один пользователь терминала решил сыграть в “DOOM”, понятно: загрузка центрального процессора 100%, но что делать в это время другим пользователям? Хорошо, в “DOOM” мы этому геймеру запретим играть в административном порядке, но задумайтесь так ли надежны операционные системы и программное обеспечение? Что мешает зависшей программе использовать 100% процессорного времени и доставлять неудобство остальным пользователям? Короче говоря, открытых и нерешенных вопросов в этом направлении много и еще один явный недостаток - совместная работа на одном компьютере всех пользователей сказывается на его производительности, причем пик нагрузки замедляет работу всех удаленных станций без исключения.

Сетевая загрузка предполагает распределение вычислений между терминалом (клиентом) и сервером. По сути, на терминале выполняется клиентская часть программного обеспечения, которая и обеспечивает доступ и взаимодействие с сервером. Чувствуете разницу между клиентской частью программного обеспечения терминала и полноценной операционной системой? В реальной жизни эта разница сказывается на возможности доступа к локальным устройствам терминала, его периферии. Безусловно, монитор, “мышка” и клавиатура работать будут без каких-либо трудностей, а вот с доступом к флоппи-дисководу, приводу для чтения компакт-дисков, принтеру, сканеру и т.п. придется повозиться. Конечно можно бесконечно дискутировать по поводу необходимости подключения графического планшета или другого экзотического устройства к терминальному рабочему месту, но факты - вещь упрямая, а по сему имеем сложности при доступе к локальным устройствам бездискового компьютера.

Как это не странно, но даже на рабочем месте пользователи воспринимают компьютеры как часть своей собственности. Даже таким виртуальным понятиям как “Рабочий стол” (имеется ввиду рабочий стол оконного менеджера) часто сопутствуют притяжательные местоимения: “А на моем рабочем столе...” или “Ой, я тоже хочу на свой рабочий стол такую картинку!”. В принципе предосудительного в этом ничего нет, что плохого в том, что пользователь настраивает свой компьютер так, как ему удобно, но не всегда настройка под пользователя оправдана в среде терминалов. Как было сказано ранее, у терминалов нет постоянного пользователя. То есть ввел свое имя и пароль, и работай со своими данными на любом терминале. Приведу в качестве иллюстрации реальный пример: ремонт в одной из комнат вынудил пользователя сесть работать за другой терминал, он набрал текст, отправил его на печать, а из принтера в ответ тишина. Нажал еще раз - результат аналогичный. Причина такого поведения принтера скрыта именно в настройках пользователя: он у себя в профиле настроил принтер по умолчанию, который остался в комнате закрытой на ремонт, и именно на этот принтер были направлены его задания сервером печати. Ясно, что в среде “тонких” клиентов привязка пользователя к рабочему месту не всегда гладко вписывается в “безликую” схему терминальных автоматизированных рабочих мест.

Так как без локальной сети работа сетевых компьютеров не мыслима, то к ней предъявляются завышенные требования по качеству и пропускной способности, но даже при наличии хорошо спроектированной локальной сети, среда терминалов интерпретирует передаваемую информацию по ней не так как это принято у традиционных персональных компьютеров. Приведу пример - прослушивание файла в формате mp3 через локальную сеть. При традиционном подходе нагрузка на локальную сеть будет ничтожной, так как в среднем плотность информационного потока в этом музыкальном формате находится на уровне 128 кбит/с. Но при запуске на удаленном бездисковом терминале проигрывателя mp3-файлов мы получаем совсем другой сетевой трафик, порядка 1500 кбит/с. Чем вызвано такое увеличение нагрузки на локальную сеть и почему эта нагрузка сохраняется даже при прослушивании несжатых аудиозаписей, хотя по логике должна еще больше увеличиваться. Ответ на этот вопрос содержится в клиент-серверной архитектуре терминальной локальной сети. Когда на терминале вы запустите mp3-плеер, то он будет работать на сервере, но звук то вы хотите слышать из колонок подключенных к терминалу, а следовательно по сети на терминал он будет передаваться не в mp3-формате, а в несжатом аудио. Также на терминале сложнее работать с видео и графикой, так как эти программы подразумевают перемещение значительных объемов видеоинформации по локальной сети с ее достаточно скромной пропускной способностью. Отсюда вот вам еще один недостаток - локальная сеть - узкое место для больших объемов информации, и ее пропускная способность - одна из составляющих замедленной работы бездискового терминала по сравнению с традиционным персональным компьютером. Правда следует несколько реабилитировать пользователей терминалов в случае использования медиа-плееров. Существуют готовые решения, которые позволяют запускать подобные программы локально, то есть использовать потенциал самих "тонких" клиентов и не тратить на музыку вычислительные ресурсы сервера и пропускную способность локальной сети.

Работа в терминальной среде выполняется при помощи обычных прикладных программ, но все же не все из них пригодны для работы на терминалах. Понятно, что из-за распределенной структуры вычислений некоторые программы работают лучше, а некоторые хуже, но следует признать также и тот факт, что некоторые программы работать не будут вообще. Это утверждение в первую очередь относится к таким программным продуктам, как игры. Даже при супер параметрах терминального сервера и гигабитной оптоволоконной локальной сети вам вряд ли удастся поиграть в современный 3D шутер на бездисковом “тонком” клиенте (с другой стороны, отсутствие игр в офисе - это мечта практически любого руководителя). Так же смело можно утверждать, что специальные утилиты для тонкого администрирования и настройки обычного ПК вряд ли подойдут в терминальном мире. А использование очень ресурсоемких приложений (трехмерное моделирование, обработка видео, компиляция программного обеспечения и т.п.) вообще лучше не использовать на терминалах, так как отобранные на выполнение этих задач ресурсы центрального процессора сервера негативно скажутся на общей производительности труда остальных пользователей терминальной локальной среды. Поэтому целесообразно смириться с тем, что часть программного обеспечения не пригодна для использования на терминалах.

Если в вашей локальной сети уже существовали средства учета сетевого трафика и велась его тарификация в разрезе IP-адресов, то с переносом информации на терминальную основу вы, скорее всего, столкнетесь с необходимостью пересмотра методов учета и аудита локальной сети. Это связано с тем, что у терминальных решений все их пользователи работают практически на одном компьютере - сервере, и метод учета по IP-адресам не пройдет. Для правильной реализации системы автоматического слежения за использованием локальной сети нужно будет использовать одну из методик авторизации пользователей, а, как результат, имеем усложнение системы аудита сетевого трафика и его тарификации.

Внедрение терминальной технологии освобождает колоссальное количество финансовых ресурсов и открывает беспрецедентные возможности для контроля над доступом сотрудников к информации:

1. Количество необходимых лицензий на программное обеспечение сокращается в разы - многие программы выпускаются в версиях, ориентированных на использование в организациях с терминальной архитектурой рабочего пространства пользователей. В этом случае, стоимость лицензии на сетевую версию, как правило, значительно ниже стоимости аналогичной лицензии на индивидуальное использование.

2. Стоимость лицензий на операционные системы сокращается - пользовательские лицензии на загрузку операционных систем тонких клиентов по сети, как правило, выгодно отличаются своей стоимостью от лицензий индивидуальных.

3. Тотальный контроль над информационными потоками - поскольку обработка всей информации происходит, по сути, на одном единственном компьютере (на терминальном сервере), появляется возможность ограничения доступа пользователей к тем или иным данным:

а) возможность запрета выхода в Интернет или открытие доступа лишь к определенным сайтам (например, чтобы запретить сотрудникам посещать социальные сети, поскольку это негативно сказывается на производительности их труда);

б) запрет копирования информации на внешние носители и обратно (например, USB-флешки), чтобы исключить возможность утечки данных;

в) ограничение на запуск или запрет на установку программ (например, чтобы лишить сотрудников возможности играть на рабочем месте или отвлекаться от работы на программы, подобные ICQ или Skype);

г) возможность назначать разным пользователям разные уровни доступа, запреты и разрешения (например, одному пользователю разрешить использование USB-флешек, а всем остальным запретить);

д) многие другие виды ограничений и привилегий на Ваше усмотрение.

4. Масштабируемость - если возникает необходимость создания дополнительного рабочего места, то всё, что нужно - это создать на терминальном сервере нового пользователя и подключить к сети новый тонкий клиент. Больше не требуется никаких настроек, и нет необходимости устанавливать операционную систему и дополнительное ПО - всё уже установлено и настроено на терминальном сервере: новый сотрудник вводит свои логин и пароль и сразу же приступает к выполнению своих обязанностей. А в том случае, если локальная сеть в организации построена на базе беспроводных технологий (например, Wi-Fi), то нет необходимости даже в прокладке новой линии передачи данных. В данном случае, как нельзя лучше описывает ситуацию следующее выражение: «Сел и поехал».

5. Простота в обслуживании - в случае возникновения неполадок или выхода из строя тонкого клиента, он просто заменяется запасным и работа продолжается. Вся процедура занимает 5-10 минут, что легко противопоставляется минимум нескольким часам простоя, необходимым на ремонт обычного персонального компьютера. При этом нет необходимости в восстановлении данных и настройке с нуля всего программного обеспечения - сотрудник вводит свои логин и пароль и попадает на свой рабочий стол, продолжая работу с того места, на котором он закончил в момент возникновения неполадок на стороне тонкого клиента.

6. Сохранность данных - организовать надежную систему резервного копирования данных в рамках одного компьютера (в данном случае терминального сервера) гораздо проще и экономически эффективней, чем организовать подобную систему на каждом отдельно взятом компьютере предприятия.

7. Надежность - серверные технологии, при грамотной организации аппаратных ресурсов и правильной настройке программного обеспечения, отличаются удивительной стабильностью своей работы. Многие серверы работают без сбоев годами. Это становится возможным благодаря тому, что каждому пользователю отведено его личное виртуальное пространство, и в рамках этого виртуального пространства он не имеет ни малейшей возможности как-либо повлиять на критические системные процессы или их настройки. Соответственно, даже неумелый сотрудник при всём желании не сможет ничего вывести из строя.

Кроме того, если параллельно с внедрением терминальной архитектуры будет осуществляться ИТ-аудит и лицензирование программного обеспечения, то это, при наличии соответствующих возможностей, позволит перевести часть серверного ПО на бесплатные аналоги, распространяющиеся под свободными лицензиями.

3. Толстый и тонкий клиент

В компьютерных технологиях тонкий клиент-это компьютер-клиент сети с клиент-серверной архитектурой (точнее с терминальной архитектурой), который переносит все задачи по обработке информации на сервер. Таким образом, для работы тонкого клиента необходим терминальный сервер. Этим тонкий клиент отличается от толстого клиента, который, напротив, производит обработку информации независимо от сервера, используя последний в основном лишь для хранения данных. Примером тонкого клиента может служить компьютер с браузером, использующийся для работы с веб-приложениями. Кроме общего случая, следует выделить аппаратный тонкий клиент (например, Windows- терминал) - специализированное устройство, принципиально отличное от ПК.

Аппаратный тонкий клиент не имеет жёсткого диска, использует специализированную локальную ОС (одна из задач которой организовать сессию с терминальным сервером для работы пользователя), не имеет в своём составе подвижных деталей, выполняется в специализированных корпусах с полностью пассивным охлаждением.

Для расширения функциональности тонкого клиента прибегают к его "утолщению", например, добавляют возможности автономной работы, сохраняя главное отличие - работу в сессии с терминальным сервером. Когда в клиенте появляются подвижные детали, появляются возможности автономной работы, он перестаёт быть тонким клиентом в чистом виде, а становится универсальным клиентом. Тонкий клиент в большинстве случаев обладает минимальной аппаратной конфигурацией, вместо жесткого диска для загрузки локальной специализированной ОС используется DOM (DiskOnModule) модуль с разъёмом IDE, флэш-памятью и микросхемой, подыгрывающей логику обычного жёсткого диска - в BIOS определяется как обычный жёсткий диск, только размер его обычно на 2-3 порядка меньше. В некоторых конфигурациях системы тонкий клиент загружает операционную систему по сети с сервера, используя протоколы РХЕ, ВООТР, DHCP, TFTP и Remote Installation Services (RIS).

Системы с толстым клиентом, напротив, реализуют основную логику обработки на клиенте, а сервер представляет собой в чистом виде сервер баз данных, обеспечивающий исполнение только стандартизованных запросов на манипуляцию сданными (как правило - чтение, запись, модификацию данных в таблицах реляционной базы данных). В системах такого класса требования к рабочей станции выше, а к серверу - ниже. Достоинство архитектуры - переносимость серверной компоненты на серверы различных производителей: все промышленные серверы баз данных реляционного типа поддерживают работу со стандартизованным языком манипулирования данными SQL, но внутренний встроенный язык обработки данных, необходимый для реализации логики обработки на сервере у каждого из серверов свой.

«Толстый» клиент содержит всю функциональность и интерфейсную часть в себе, и при любом изменении, требует замены у всех пользователей.

Размещено на Allbest.ru