Что такое распределенные вычисления? | Простое обучение

Благодаря увеличению инвестиций различных отраслей в ИТ-сектор сфера ИТ быстро растет. В результате стратеги и аналитики ИТ-сектора постоянно исследуют экономически эффективные и прозрачные ИТ-ресурсы для максимизации производительности. Такие концепции, как распределенные вычисления, играют ключевую роль, обеспечивая отказоустойчивость и доступность ресурсов. Здесь мы собрали данные о том, «Что такое распределенные вычисления», и объединили их, чтобы дать подробное представление о распределенных вычислениях.

Что такое распределенные вычисления?

Совместная работа нескольких компьютеров для решения одной проблемы называется распределенными вычислениями. Он превращает компьютерную сеть в мощный отдельный компьютер, обладающий достаточными ресурсами для решения сложных задач. Распределенная система состоит из различных конфигураций, включающих мэйнфреймы, персональные компьютеры, рабочие станции и миникомпьютеры.

Как работают распределенные вычисления?

Архитектура распределенных вычислений состоит из нескольких клиентских ПК, оснащенных очень легкими программными агентами, и одного или нескольких выделенных серверов управления распределенными вычислениями. Когда агенты на клиентских машинах обнаруживают, что машина простаивает, они уведомляют сервер управления о том, что машина не используется и готова к выполнению задания обработки, после чего агент запрашивает пакет приложений. Когда клиентский компьютер получает этот пакет приложения для обработки с сервера управления, он запускает прикладное программное обеспечение всякий раз, когда у него есть свободные циклы ЦП, и доставляет результаты обратно на сервер управления. Когда пользователь возвращается и снова нуждается в ресурсах, сервер управления возвращает ресурсы, которые использовались для выполнения различных действий, пока пользователя не было.

Ключевые преимущества распределенных вычислений

Вот некоторые из ключевых преимуществ распределенных вычислений.

1. Масштабируемость. Распределенные системы можно масштабировать в соответствии с вашими потребностями и рабочей нагрузкой. Когда требуются новые узлы или дополнительные вычислительные устройства, их можно добавить в распределенную вычислительную сеть.
2. Доступность. Если один из компьютеров выйдет из строя, ваша распределенная вычислительная система не выйдет из строя. Поскольку он может продолжать работать даже в случае сбоя отдельных компьютеров, его конструкция демонстрирует отказоустойчивость.
3. Согласованность. Компьютеры в распределенной системе совместно используют информацию и дублируют данные, однако система автоматически управляет согласованностью данных на всех компьютерах. В результате вы получаете преимущества отказоустойчивости без ущерба для согласованности данных.
4. Прозрачность. Технологии распределенных вычислений логически отделяют пользователя от физического оборудования. Вы можете взаимодействовать с системой, как если бы это был один компьютер, не беспокоясь о настройке и настройке отдельной машины. Различное оборудование, промежуточное ПО, программное обеспечение и операционные системы могут сосуществовать, обеспечивая правильную работу вашей системы.
5. Эффективность. Распределенные системы обеспечивают более высокую производительность и максимально эффективно используют ресурсы базового оборудования. В результате вы можете справиться с любой рабочей нагрузкой, не опасаясь сбоя системы из-за скачков объема или недостаточного использования дорогостоящего оборудования.

Что такое грид-вычисления?

Географически разбросанные компьютерные сети объединяются для выполнения общих задач в области грид-вычислений. Преимущество распределенных сетей состоит в том, что они формируются из вычислительных ресурсов, принадлежащих нескольким лицам или организациям.

Основные сценарии использования распределенных вычислений

Сегодня распределенные вычисления повсюду. Мобильные и веб-приложения представляют собой примеры распределенных вычислений, поскольку множество машин взаимодействуют в серверной части, чтобы предоставить вам точную информацию.

Науки о жизни и здравоохранение

Распределенные вычисления используются в здравоохранении и науках о жизни для моделирования сложных данных науки о жизни. Благодаря распределенным системам анализ изображений, исследования лекарственных препаратов и анализ структуры генов стали быстрее. Вот несколько примеров:

• Визуализируя молекулярные модели в трех измерениях, вы можете ускорить разработку структурных лекарств.
• Сократите время, необходимое для обработки геномных данных, чтобы получить раннюю информацию о раке, муковисцидозе и болезни Альцгеймера.
• Создавайте интеллектуальные системы, которые помогают врачам диагностировать пациентов, обрабатывая огромное количество сложных изображений, таких как МРТ, рентген и компьютерная томография.

Инженерный анализ

Инженеры могут использовать распределенные системы для моделирования сложных физических и механических принципов. Эти исследования используются для улучшения конструкции изделий, создания сложных конструкций и создания более быстрых автомобилей.

• Исследование вычислительной гидродинамики исследует поведение жидкостей и применяет эти результаты к проектированию самолетов и гонкам.
• Для оценки нового промышленного оборудования, электроники и потребительских товаров компьютерное проектирование требует инструментов моделирования с интенсивными вычислениями.

Финансовые услуги

Распределенные системы используются компаниями, предоставляющими финансовые услуги, для выполнения высокоскоростного экономического моделирования, которое оценивает портфельные риски, прогнозирует движения рынка и помогает в принятии финансовых решений. Они могут создавать веб-приложения, которые используют возможности распределенных систем для выполнения следующих задач:

• Предоставляйте недорогие индивидуальные премии
• Чтобы безопасно поддерживать огромный объем финансовых транзакций, используйте распределенные базы данных.
• Защитите клиентов от мошенничества путем аутентификации пользователей.

Типы архитектуры распределенных вычислений

В распределенных вычислениях вы создаете приложения, которые могут работать на нескольких компьютерах, а не на одном. Распределенная архитектура подразделяется на четыре вида.

Клиент-серверная архитектура

Клиент-сервер — наиболее распространенный подход к организации программного обеспечения в распределенной системе. Клиенты и серверы — это две группы функций.

Клиенты. У них ограничен доступ к информации и вычислительным мощностям. Вместо этого они отправляют запросы на серверы, которые отвечают за большую часть данных и других ресурсов. Клиент принимает запросы и общается с сервером от вашего имени.

Серверы. Компьютеры-серверы синхронизируют и управляют доступом к ресурсам. Они предоставляют статистику или информацию о состоянии в ответ на запросы клиентов. В большинстве случаев один сервер может обрабатывать запросы от нескольких машин.

Трехуровневая архитектура

В трехуровневых распределенных системах клиентские компьютеры остаются первым уровнем, к которому вы обращаетесь. С другой стороны, серверные машины классифицируются следующим образом:

Серверы приложений. Серверы приложений служат промежуточным уровнем связи. Они содержат логику приложения или основные функции, для которых была разработана система распределения.

Серверы баз данных. Серверы баз данных функционируют как третий уровень, хранящий и управляющий данными. Они отвечают за поиск и согласованность данных.

Трехуровневые распределенные системы устраняют узкие места связи и повышают эффективность распределенных вычислений за счет разделения ответственности серверов.

N-уровневая архитектура

N-уровневые модели включают в себя множество клиент-серверных систем, которые взаимодействуют друг с другом для решения одной и той же проблемы. Большинство современных распределенных систем используют многоуровневую архитектуру, в которой различные корпоративные приложения работают как одна система.

Одноранговая архитектура

В одноранговых распределенных системах все сетевые компьютеры имеют равные обязанности. Нет различия между клиентскими и серверными компьютерами, и любой компьютер может выполнять все функции. Одноранговая архитектура стала популярнее для таких приложений, как обмен контентом, потоковая передача файлов и сети блокчейнов.

Присоединяйтесь к самой горячей отрасли сегодня! Зарегистрируйтесь в нашей программе последипломного образования по облачным вычислениям в Калифорнийском технологическом институте!

40+ практических проектов | Мастер-классы Калифорнийского технологического института | 30 CEU от Калифорнийского технологического института CTME

Заключение

Распределенные вычислительные системы могут работать на оборудовании различных поставщиков и использовать широкий спектр программных компонентов, основанных на стандартах. На эти системы не влияет базовое программное обеспечение. Они могут работать в различных операционных системах и использовать различные протоколы связи. Некоторое оборудование может использовать UNIX или Linux в качестве операционной системы, но другие устройства могут использовать Windows. Это оборудование может взаимодействовать с другими машинами через SNA или TCP/IP через Ethernet или Token Ring.

Если вы хотите еще больше повысить свои навыки, мы настоятельно рекомендуем вам ознакомиться с программой последипломного образования Simplilearn в области облачных вычислений в сотрудничестве с Caltech CTME. Этот курс поможет вам получить необходимые знания и навыки и подготовиться к работе.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вопросы относительно курса или статьи, пожалуйста, оставляйте их в разделе комментариев ниже. Наша команда свяжется с вами в ближайшее время.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое параллельные вычисления?

Параллельные вычисления — это процесс разбиения больших задач на более мелкие, независимые, часто сопоставимые части, которые могут выполняться одновременно несколькими процессорами, взаимодействующими через общую память. Результаты интегрируются по завершении как часть общего алгоритма. Основная цель параллельных вычислений — увеличить доступную вычислительную мощность для более быстрой обработки приложений и решения проблем.

2. Зачем использовать распределенные вычисления?

Распределенные вычисления позволяют приложению, работающему на одном компьютере, получать доступ к вычислительной мощности, памяти или хранилищу на другом. Хотя распределенные вычисления могут повысить производительность автономного приложения, это редко является основой для распространения приложения. Некоторые приложения, такие как обработка текста, могут вообще не выиграть от дисперсии. Во многих случаях конкретной проблемой может быть распределение спроса.

3. Что такое приложения распределенных вычислений?

Существует множество доступных приложений для распределенных вычислений. Некоторые реальные примеры распределенных систем:

1. Распределенный рендеринг компьютерной графики
2. Одноранговые сети (P2P)
3. Многопользовательские онлайн-игры

4. Каковы лучшие примеры распределенных вычислений?

Пример 1. Медицинские работники наблюдают за пациентами как в больнице, так и на дому, используя гибридные облака и периферийные вычисления. Кроме того, это может помочь в отслеживании и мониторинге симптомов и заболеваний с помощью приложений и датчиков на основе Интернета вещей.

Пример 2. Автомобили будущего будут использовать искусственный интеллект (ИИ) для оценки данных и принятия решений. Он также будет использовать 5G для записи данных в реальном времени. В результате использование распределенных облачных вычислений открывает новые возможности для более быстрой передачи данных и более точного принятия решений. Более того, проекты Теслы являются реальной иллюстрацией того, как использовать распределенные облачные вычисления.