Юринець В.Є., Юринець Р.В. Автоматизовані інформаційні системи. Електронний посібник

Подождите немного. Документ загружается.

143

Термографічні принтери. У цих принтерах для друкування

використовується спеціальний термочутливий папір, який значно дорож-

чий, ніж звичайний (приблизно у п’ять разів). Принтери цього типу

компактні, дешеві і безшумні в роботі. Вони можуть створювати поси-

лену та квазідрукарську якість друку і часто застосовуються у порта-

тивних комп’ютерах. Забезпечуючи монохроматичний і кольоровий

друк,

термографічні принтери мають швидкість друкування до 450 символів/с,

але вартість друку залишається високою. Перспективи розвитку

термографічних принтерів пов’язані з розробленням принтерів, які

працюють на звичайному папері з високою якістю відображення (роздільна

здатність 80 х 80 крапок/см).

Лазерні принтери. Електрографічні лазерні принтери працюють

на електрографічному принципі друку, що використовується у ксеро-

графії.

Спочатку фоточутливий барабан заряджається лазерним

променем, а потім на барабан наноситься електрографічний тонер,

зображення переноситься на папір і закріплюється. Зображення можна

наносити на будь-який папір, картонку, плівку чи кальку. За допомогою

спеціального процесора відтворюються будь-який шрифт і графічне

зображення. Ці принтери забезпечують високу продуктивність (до

45 сторінок/хв) і друкування друкарським шрифтом

До ще однієї групи пристроїв виведення інформації для отримання

“твердої” копії на папері належать графопобудовники (плотери).

Графопобудовник створює зображення на папері за допомогою

спеціальних пер або методом перенесення крапель чорнила під дією

електростатичного поля. Типовий графопобудовник нині дає змогу

створювати чотири- та шестикольорове зображення зі швидкістю 200–

300 мм/с і роздільною

здатністю 0,1 мм.

Автоматизація роботи користувачів за допомогою комп’ютера

здійснюється імітацією звичної для них робочої (комфортної) обстановки.

Найчастіше застосовується імітація письмового столу з розкладеними на

ньому документами на екрані дисплея. Фізична поверхня екрана

розбивається на прямокутні вікна, які частково перекриваються

(багатовіконний інтерфейс). У кожному вікні повністю чи частково подається

конкретний документ із збереженням

його текстової структури.

За допомогою клавіатури чи маніпулятора “мишка” та курсору

комп’ютера можна переміщувати, редагувати документи через вікна,

144

подаючи їх на передній план і не втрачаючи, разом з тим, з поля зору

решти підготовлених документів. Багатовіконний інтерфейс можна

реалізувати у кольорах і динамічному поданні графічних зображень.

На екрані дисплея може бути відтворено також широкоформатний

бланк, який описує документ, таблицю розрахунків або послідовність

дій оброблення даних. У клітинках бланка можуть бути розміщені

формули, графіки, окремі фрагменти, а також фрагменти таблиці меню

та інші інформаційні одиниці, якими можливо будь-як маніпулювати.

Фрагменти широкоформатного бланка можна розглядати через вікна.

1.4.6. Системи зберігання даних

Система зберігання даних – важлива складова інформаційної

системи підприємства. Динаміка ринку систем зберігання даних

обумовлена бурхливим розвитком ринку інформаційних систем, який

висуває нові вимоги до організації зберігання даних. Глобальних змін

зазнають самі концепції зберігання, які, зрештою, і визначають вибір

програмно-апаратного комплексу.

Інформація – один із важливих активів будь-якого сучасного

об’єкта управління. Обсяги даних

, які зберігають і обробляють сучасні

організації, вимірюються сотнями гігабайт і продовжують зростати.

Проте, дані мають реальну цінність тільки в тому випадку, коли вони

отримані у прийнятні терміни. Це означає, що потрібно не лише нарощу-

вати кількість і/або місткість носіїв, а й підвищувати швидкість доступу

до них. Від того, як швидко користувачі

отримують потрібну

інформацію, залежить ефективність їхньої роботи.

Для повноцінного функціонування об’єкта управління важливим

завданням є також забезпечення надійного зберігання даних. У будь-

якій організації її вирішення при збереженні витрат на прийнятному

рівні – досить складна проблема, що вимагає грамотного підходу під

час планування і розгортання підсистеми зберігання інформації.

Потрібно розглядати дані не

як щось, розташоване на периферійних

пристроях обчислювальних машин, а як самостійний ресурс, який

потребує надійного зберігання і централізованого управління,

розділяється різними програмами і має життєвий цикл, за тривалістю

значно перевищує комп’ютерні платформи.

145

Під час оцінки системи зберігання даних основними є бізнес-

вимоги, серед яких можна виділити такі:

— продуктивність, що вимірюється у мегабайтах за секунду і

залежна від обсягу кеш-пам’яті, числа внутрішніх дисків, кількості

портів, контролерів тощо;

— надійність, тобто здатність системи виконувати свої функції із

заданою якістю;

— функціональність, або ступінь відповідності можливостей

системи зберігання даних до завдань бізнесу;

— масштабованість, тобто здатність до нарощування функ-

ціональності і характеристик із збереженням усіх існуючих можли-

востей;

— керованість і можливість “безшовної інтеграції” в існуючу IТ-

інфраструктуру з підтримкою централізованого управління на основі

відкритих стандартів, а також забезпечення підтримки перспективних

стандартів;

— адаптивність як відповідність до нових завдань

бізнесу;

— сумісність з існуючими і перспективними технологіями (вір-

туалізація зберігання, ресурси на вимогу, grid-сервіси тощо);

— експлуатаційна ефективність як можливість забезпечення

мінімальної вартості володіння інформацією;

— ергономічність як простота управління і зручність адмініст-

рування;

— здатність до економічно виправданої еволюції разом з іншими

компонентами інформаційної системи.

Конкретні вимоги до систем зазвичай формулюються залежно

від ситуації. Наприклад, у деяких випадках важливіше масштабованість

до великих обсягів, в інших – продуктивність або досягнення збере-

ження даних із залученням механізмів реплікації на віддалений ресурс.

Найефективнішою стратегією у проектуванні і впровадженні систем

зберігання даних є планування з урахуванням подальшого масштабу-

вання і появи нових завдань, які розв’язуватимуться в рамках уже

наявної інфраструктури зберігання даних. Нині всі провідні світові

постачальники мають у своєму портфелі недорогі рішення систем

зберігання даних початкового рівня, які дають можливість підприєм-

146

ствам малого і середнього бізнесу вирішувати проблеми зі зберігання

даних і здійснювати поступове розширення систем.

Можливості сучасних інформаційних технологій дають змогу

компаніям успішно впроваджувати спеціалізовані мережі зберігання

даних.

Потреби у місткості систем зберігання в корпоративних систе-

мах оброблення даних сьогодні ростуть швидше, ніж у будь-яких ін-

ших IТ-ресурсах (серверах, мережному

устаткуванні тощо). Побудова

надійних і сучасних систем зберігання даних – одна з ключових

тенденцій на поточному витку розвитку корпоративних мереж. До того

ж, зараз настав момент, коли обладнання для таких систем перестало

бути “екзотикою”.

У спробі вирішення завдання управління масивами корпоративних

даних, організації їх довготривалого зберігання, своєчасної актуалізації

і захисту пропонуються різні концепції. Однією з

таких спроб стало

створення теорії управління життєвим циклом інформації – Informa-

tion Lifecycle Management (ILM), значення якої полягає у постійному

контролі за виникненням, передаванням, використовуванням, зберіган-

ням та утилізацією даних. ILM стала основою побудови комплексних

ієрархічних систем зберігання інформації (Hierarchical Storage Man-

agement, HSM).

Базисом HSM є ранжирування і жорстка кластеризація масивів

корпоративної інформації з метою мінімізації витрат зберігання.

Природно, не вся інформація однаково

значуща для підприємства,

відповідно, немає потреби витрачати на зберігання неактуальної

інформації великі кошти, розміщуючи її на дорогих накопичувачах.

Використовуючи концепцію HSM, масиви корпоративних даних

підлягають ранжируванню за низкою чинників: важливості, актуальності,

частоті використовування, ризиків при втраті тощо. Дані з високим

пріоритетом розміщують на більш швидких і продуктивних носіях,

наприклад, RAID-масивах. Менш важлива інформація

розміщується

на ємких, але повільних носіях: DVD-дисках, магнітних стрічках.

Використовування концепції HSM дає змогу не лише знизити витрати

на зберігання інформації, а й ефективно управляти динамікою

корпоративних даних.

147

1.4.7. Концепції зберігання даних

Організація системи зберігання даних розпочинається з вибору

концепції зберігання, яка визначає вибір програмно-апаратного

комплексу. Інфраструктура системи зберігання даних вміщує різні

апаратні засоби зберігання даних, які можуть об’єднуватися в мережі

зберігання даних, організацію доступу серверів до масивів даних, а

також програмне забезпечення управління зберіганням даних.

На світовому ринку найбільше розповсюдження отримали три

основні

концепції зберігання, кожна з яких має особливості організації,

переваги і недоліки, що, зрештою, визначає оптимальні ділянки їх

використовування: DAS (Direct Attached Storage) – система зберігання,

що безпосередньо під’єднується до серверу; NAS (Network Attached

Storage) – система зберігання, під’єднувана до мережі; SAN (Storage

Area Network) – мережа зберігання даних. Основою SAN є виділена

спеціалізована мережа, яка слугує винятково для організації доступу

до даних.

SAN (Storage Area Network). Концепція SAN орієнтована

на

гетерогенні автоматизовані інформаційні системи зі складною

інфраструктурою. Особливістю рішень концепції SAN є організація

виділеної комп’ютерної мережі, яка забезпечує взаємодію різних

апаратних пристроїв зберігання даних, програмних систем і підсистем

зберігання, серверів. Пристрої централізовано керуються з центральної

консолі адміністратора мережі, що дає змогу значно знизити витрати

на адміністрування і контроль, а також ефективніше проводити

оновлення

програмного комплексу і відстежувати стан ліцензій.

Важливим моментом концепції SAN є консолідація збережених

даних, завдяки чому кожний сервер, підключений до системи, отримує

доступ до масивів даних незалежно від їх фізичного місцеположення,

що робить системи SAN оптимальними для використовування у вели-

ких міжнародних організаціях з розвинутою філіальною структурою.

Крім того, консолідація даних дає змогу перерозподіляти

ресурси

апаратного комплексу між серверами. Завдяки глобальній файловій

системі SAN передбачає також можливість одночасного доступу

декількох серверів до одного файла, при цьому права доступу серверів

розмежовуються за допомогою програмного розподілу мережі на зони.

148

Здійснення передачі даних у мережах SAN проводиться по

паралельних каналах, що дає змогу розвантажити основну локальну

мережу підприємства від безлічі завдань, враховуючи реплікацію,

резервне копіювання, відновлення даних. Крім того, використовування

мереж SAN дає можливість звільнити також серверні ресурси локальної

мережі, оскільки робота з даними здійснюється за допомогою виділених

серверів або серверних пристроїв мережі зберігання.

Чималою

перевагою мереж SAN є простота масштабування,

керованість і висока продуктивність. Суттєвим недоліком, що обме-

жує розповсюдження концепції SAN у середовищі малого і середнього

бізнесів, є висока ціна і необхідність витрат на купівлю додаткового

обладнання, спеціалізованого програмного забезпечення, а також

навчання персоналу.

NAS (Network Attached Storage). Концепція NAS є основним

конкурентом SAN і є мережною архітектурою, оптимізованою для

забезпечення мережного файлового сервісу

. Як і SAN, рішення NAS

також призначені для роботи у гетерогенних середовищах і не залежать

від платформ, що використовуються в архітектурі інформаційної

системи.

Особливістю NAS як концепції зберігання даних є те, що сховища

даних не виділяються у спеціальну мережу зберігання, а за допомогою

мережного інтерфейсу інтегруються безпосередньо в локальну мережу

підприємства. Сховища даних NAS повністю інтелектуалізовані за

допомогою вбудованого процесора, операційної системи і управляючого

програмного забезпечення, що дає змогу локалізувати управління

зберіганням даних і спрощує його адміністрування.

Взаємодія сховищ NAS із локальною мережею реалізована через

протоколи CIFS, NFS, HTTP, FTP, проте доступ здійснюється лише на

рівні файлів. Рішення NAS невимогливі до типів операційних систем і

обладнання, єдиною вимогою концепції є використовування транспортних

протоколів TCP/IP. Використовування трафіку локальної мережі

для

передачі великих масивів даних суттєво ускладнює роботу останньої.

Крім того, суттєвим недоліком NAS є труднощі масштабування.

Суть проблеми полягає в тому, що нарощування числа NAS-серверів

у корпоративній інформаційній системі не призводить до пропорційного

розширення дискового простору.

149

Зростання кількості серверів спричиняє певні труднощі з їх

адмініструванням, оскільки кожний сервер має свій список користувачів,

і використовування ресурсів різних NAS-серверів потребує знання

багатьох паролів. Водночас скорочення кількості паролів призводить

до зниження рівня безпеки комп’ютерної системи.

SAS (Server Attached Storage) або DAS (Direct Attached Stor-

age). Архітектура типу SAS (іноді використовують термін DAS) є

принципом зберігання, в якому пристрої зберігання є частиною

комп’ютера, будучи пов’язаними як із дисками, так і безпосередньо з

окремим сервером, RAID-масивами або стрічковими бібліотеками,

причому у процесі роботи системи, наприклад, архівування, потрібне

додаткове спеціалізоване ПЗ. Концепція зберігання даних SAS не може

розглядатися як альтернатива NAS або SAN, оскільки є простим

класичним способом зберігання невеликих масивів даних. Зауважимо,

що в загальному випадку продуктивність

SAS залежить від операційної

системи і використовуваної файлової системи, а також від завантаження

серверу, що обслуговує систему зберігання. Прикладом принципу

зберігання такого типу може слугувати файловий сервер. SAS допускає

сумісне використовування сховищ даних декількома серверами, що

виправдано в малих локальних мережах підприємств, проте ускладнює

роботу масштабних інформаційних систем. Крім того, у рішеннях SAS

існують обмеження на

обсяги даних одного пристрою зберігання.

Проте, подолати такий недолік SAS дає змогу використовування DVD/

CD бібліотек, підключених через сервер, особливо за допомогою

програмного забезпечення, де передбачено міграцію часто найзапро-

шуваніших файлів із бібліотеки в сервер.

SAS-рішення оптимізовані для використовування в невеликих

локальних мережах, коли існує необхідність високошвидкісного

оброблення невеликих обсягів даних. Серед переваг технології

можна

назвати також низьку вартість рішень, що виправдовує її застосування

у невеликих локальних мережах підприємств малого і середнього

бізнесів.

WWSAN. Завдяки активному розвитку мережного зберігання

даних і технологіям IP Storage, на базі якого будуються просторово

розподілені сховища, почалося формування концепції Wor ld Wid e Stora ge

150

Area Network (WWSAN). WWSAN – концепція, що передбачає

створення інфраструктури всесвітньої мережі зберігання даних, яка

забезпечить високошвидкісний доступ і зберігання даних. Технології

вказаної концепції близькі до технології широко поширеної концепції

WWW, але мають у своїй основі інші сервіси, використовування яких

дасть змогу користувачам отримати високошвидкісний доступ до

необхідних даних без певних складнощів, що виникають при

використовуванні сервісів WWW.

1.4.8. Технології та протоколи для побудови систем

зберігання даних

Багато виробників систем зберігання даних використовують під

час проектування комп’ютерних накопичувачів інтерфейси ATA , S e r i a l

ATA, SCSI, SAS, Fibre Channel, Ethernet і InfiniBand. Дорогі диски з

інтерфейсом SCSI призначені, передусім, для корпоративних інфор-

маційних систем і зазвичай мають вищі показники швидкодії у разі

оброблення великої кількості запитів. Якщо вартість даних невелика

або потрібний тільки проміжний пристрій для їх резервування, то цілком

допустимо використовувати

накопичувач з ATA- дисками, хоча існує

низка протипоказань щодо застосування ATA - дисків у великих

системах зберігання даних.

Fibre Channel. Технологія, що часто використовується під час

побудови мереж зберігання даних. Fibre Channel – це відкритий

промисловий стандарт високошвидкісного послідовного інтерфейсу.

Застосування цієї технології дає можливість використовувати сервери і

дискові системи на відстані до 10 км при швидкості передачі більше

100 Мб/с

. Підтримка низки стандартних протоколів при використову-

ванні одного фізичного носія дає можливість спростити побудову мереж-

ної інфраструктури і зменшити вартість інсталяції системи зберігання.

У стандарті Fibre Channel можливе використання декількох

топологій:

— “точка-точка” (роint-to-роint). У разі під’єднання одиночного

дискового масиву до серверу швидкість обміну даними становить 100–

200 Мб/с;

151

— Fibre Channel Arbitrated концентратор (Loop або Hub FC-AL).

Можливе під’єднання до 127-ми систем зберігання даних і серверів до

FC-концентратора. Смуга пропускання ділиться між усіма пристроями;

— комутоване під’єднання. Накопичувачі і сервери (до 16 млн.

одиниць) під’єднуються до FC-комутатора, внаслідок чого смуга

пропускання буде доступна для кожного під’єднаного пристрою.

Комутатори використовують для забезпечення максимальної швид-

кодії і відмовостійкості для складних, великих і розгалужених систем;

— змішане під’єднання. Використовуються і комутатори, і

концентратори. Водночас кожний FC-концентратор може мати лише

один порт, під’єднаний до порту комутатора. Кожний FC-концентратор

може бути призначений або приватним (private), або загальнодоступним

(public). Пристрої, під’єднані до приватних FC-концентраторів, можуть

взаємодіяти лише з пристроями, під’єднаними

до того ж FC-концентра-

тора. Пристрої, під’єднані до загальнодоступного FC-концентратора,

можуть взаємодіяти з пристроями, під’єднаними до інших FC-

концентраторів і комутаторів.

Характеристики мереж зберігання даних, побудованих на базі

протоколу FC:

— високі швидкості передачі даних;

— можливість вибору оптимального протоколу (0–3 рівні);

— великі відстані між точками;

— низькі затримки при передачі коротких пакетів;

— висока надійність передачі даних;

— практично необмежене масштабування;

— багатоточкові топології.

iSCSI (Internet SCSI). Технологія, побудована за стандартами

IETF, яка укладає блоки SCSI в Ethernet-пакети. Формально кажучи,

протокол iSCSI – це протокол транспортування з низькими затрим-

ками блоків SCSI по IP-мережах.

Використовуючи протокол iSCSI, користувач може створювати

мережі зберігання даних на базі протоколу IP, використовуючи при

цьому локальну мережу Ethernet. Таким чином

з’являється можливість

оминати обмеження під час використовування сховищ даних з прямим

під’єднанням, у тому числі і неможливість сумісного використовування

152

ресурсів через сервери, і неможливість під’єднання додаткових

пристроїв розширення місткості без від’єднання програм.

Характеристики мереж зберігання даних, побудованих на базі

протоколу iSCSI:

— висока доступність – наявність декількох шляхів між серве-

рами і сховищами даних забезпечує можливість постійного під’єднання,

навіть при відмові низки каналів;

— масштабованість – розширення місткості сховищ даних без

необхідності

відключення програм;

— у рамках гетерогенних платформ можливість використовування

дискових і стрічкових накопичувачів;

— використовування добре відомої технології Ethernet;

— використовування стандартних комутаторів.

Ethernet. Ethernet – найпоширеніша мережна технологія у світі;

існує величезна кількість фахівців і багато методів для впровадження

і управління мережами Ethernet. Хоча 10/100-мегабітні різновиди

Ethernet достатні для NAS, вони не підходять для підтримки SAN

внаслідок обмежень смуги

пропускання і відсутності управління

потоками. Тому основою для побудови SAN стане, мабуть, Gigabit

Ethernet.

InfiniBand. InfiniBand – послідовна шина даних – слугує замі-

ною системній шині введення-виведення PCI. Розробку InfiniBand

очолювала корпорація Intel у співпраці з Compaq, Hewlett-Packard, IBM,

Sun тощо. Як основний компонент системи, який, як очікується, вико-

ристовуватиметься на платформах PC та UNIX, InfiniBand, імовірно,

застосовуватиметься у значних масштабах.

Щодо мережних сховищ, виникають

такі запитання. Чи файлові

програми і програми зберігання функціонуватимуть безпосередньо на

шині InfiniBand, чи вимагатимуть певні мережні адаптери InfiniBand?

І коли це відбудеться – відразу, швидко, через декілька років, або взагалі

ніколи? Мабуть, ця технологія має, насамперед, зарекомендувати себе

як загальна системна шина введення-виведення, перш ніж ефективно

завойовувати такі нові ринки, як ринок мережних сховищ.

Проте у

InfiniBand є очевидний потенціал, аби в майбутньому стати основною

функцією комутації.