Разработка программного обеспечения для распределенных вычислений

Вопросы, связанные с распределением процессов вычислений, привлекают к себе внимание специалистов уже не один десяток лет. Однако в связи с появлением и активным использованием масштабируемых архитектур происходит переосмысление многих проблем. Масштабируемость в сочетании с требованиями к надежности, соотношению стоимость/производительность, совместимости и мобильности программного продукта являются важнейшими требованиями к современным вычислительным системам. Она подразумевает возможность наращивания количества процессоров, объемов памяти и независимость пропускной способности коммуникационной подсистемы от числа процессорных узлов, участвующих в вычислениях. В настоящее время вопросы масштабирования находятся в поле зрения пользователей и разработчиков как параллельных систем, так и распределенной среды метакомпьютинга. В таких системах поддержка образа общего ресурса сочетается с высокой степенью автономности процессорных узлов, не говоря уже о том, что в глобальной среде Grid на отдельных сайтах могут применяться различные локальные планировщики и отсутствует единая политика администрирования вычислительных ресурсов. Все это приводит к необходимости исследования принципов организации вычислений и распределения ресурсов, обеспечения однозначности результата выполнения распределенных программ и эффективного планирования параллельных процессов. Локальные сети (Local-Area Networks, LAN) соединяют сотни компьютеров, находящихся в здании, таким образом, что машины в состоянии обмениваться небольшими порциями информации за несколько микросекунд.

---

Если вам нужны экзаменационные ответы , закажите их выполнение на сайте Work5.

---

. Большие массивы данных передаются с машины на машину со скоростью от 10 до 1000 Мбит/с. Глобальные сети (Wide-Area Networks, WAN) позволяют миллионам машин во всем мире обмениваться информацией со скоростями, варьирующимися от 64 кбит/с (килобит в секунду) до нескольких гигабит в секунду. В результате развития этих технологий сегодня не просто возможно, но и достаточно легко можно собрать компьютерную систему, состоящую из множества компьютеров, соединенных высокоскоростной сетью. Она обычно называется компьютерной сетью, или распределенной системой (distributed system), в отличие от предшествовавших ей централизованных (centralized systems), или однопроцессорных (single-processor systems), систем, состоявших из одного компьютера, его периферии и, возможно, нескольких удаленных терминалов. К параллельным масштабируемым системам можно отнести муль- тикомпьютеры, вычислительные кластеры, симметричные мультипроцессоры с общей памятью (SMP symmetrical multiprocessing), системы с распределенной разделяемой памятью (DSM — distributed shared memory) и массово- параллельные системы (МРР — massively parallel processing). Подобное деление основывается на проявлении функциональных возможностей систем с точки зрения конечного пользователя и ни в коей мере не претендует на классификацию по структурно-функциональным признакам. Более того, известные МРР-архитсктуры могут быть отнесены к таким разновидностям масштабируемых систем, как мультикомпьютеры (семейство SP фирмы IBM) и подклассы DSM-NUMA (суперкомпьютеры Cray T3D/3E) и ccNUMA (компьютеры компании SGI Onyx2, Origin 2000/3x00). Некоторые авторы подразделяют масштабируемые параллельные системы на МРР, SMP, ccNUMA, кластеры и распределенные системы. Таким образом, актуальность данной работы видится в исследовании технологии проектирования программного обеспечения распределенных вычислений, предназначенного для решения ресурсоемких математических задач. Целью данного дипломного проекта является разработка программного обеспечения распределенных вычислений на языке высокого уровня. Задачами дипломного проекта, в соответствии с целью, являются: • анализ работы данного класса систем, определение имеющихся проблем в работе, нахождение путей их решения; • определение целесообразности применения для решения данного класса математических задач; • изучение аналогичных решений, технологий и программных комплексов, используемых в настоящее время; • определение требований, предъявляемых к будущей распределенной системе; • определение этапов разработки, оценка затрат на разработку распределенной системы; • оценка экономической эффективности предложенного решения. Объектом исследования является построение распределенной системы. Предметом исследования является применение данной системы для широкого класса ресурсоемких научных задач. В работе использована различная методологическая база, в том числе Государственные Стандарты по информационным технологиям, учебная литература по экономическим дисциплинам, базам данных, разработке программного обеспечения и менеджменту.

В дипломном проекте была проведена работа по созданию распределенной системы вычислений математических ресурсоемких операций. В ходе анализа была выявлена необходимость создания систем данного класса. Для реализации этой возможности на языках программирования JavaScript с применением системы управления базами данных MySQL был разработан электронный портал распределенной системы вычислений. Модуль обеспечивает надежную передачу, хранения и обработку массива данных с постановкой задачи и результатами обработки. Среди основных достоинств разработанного модуля нужно отметить высокое быстродействие и надежность работы. В организационно-экономической части освещаются вопросы организации и планирования работ по теме, составной частью которой являлось задание на дипломный проект. В разделе «Охрана труда» были разработаны меры по обеспечению комфортных условий труда инженера-программиста. Задача обеспечения комфортного микроклимата положительно скажется на результатах работы,как отдельного человека, так и всей организации в целом. Несмотря на окончание разработки данного дипломного проекта, система имеет большие возможности для возможной интеграции с другими системами и подсистемами, а объем хранимой в ней информации будет определяться только соотношением текущих потребностей и возможностей в данных вычислениях.

Томас, Бегг, Каролин. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика, 2-е изд. – М.: Издательский дом ”Вильямс”, 2001. 2. Михайлов В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 1989. 3. Глушаков С.В., Ломотько Д.В. Базы данных: Учебный курс. – М.: АСТ, 2001. 4. Цикритизис Д., Доховский Ф. Модели данных. – М.: Финансы и статистика, 1985. 5. Карпова Т.С. Базы данных. Модели, разработка, реализация – СПб: Питер, 2002. 6. Туровец О.Г., Билинкис В.Д. Вопросы экономики и организации производства в дипломных проектах. – М.: Высшая школа, 1988. 7. Астреина Л.А. и др. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учеб. пособие для ВТУЗов; Под ред. Беклешова В.К. – М.: Высшая школа, 1991. 8. ГОСТ 7.32-2001 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчёт о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. 9. ГОСТ 19.003-80 Схемы алгоритмов и программ. Обозначение условные графические. 10. Ф. Д. Ролланд Основные концепции баз данных – М.: Вильямс – 2002 11. Стив Макконнелл Профессиональная разработка программного обеспечения - М.: Символ-Плюс – 2002 12. С. Макконнелл Сколько стоит программный проект – СПб.: Питер – 2007 13. Эдвард Йордон, Карл Аргила Объектно-ориентированный анализ и проектирование систем - М.: Лори – 2007 14. Панкаж Джалота Управление программным проектом на практике - М.: Лори – 2005 15. Иан Соммервилл Инженерия программного обеспечения - М.: Вильямс – 2002 16. В. И. Грекул, Г. Н. Денищенко, Н. Л. Коровкина Проектирование информационных систем - М.: ИНТУИТ – 2005 17. Эрик Дж. Брауде Технология разработки программного обеспечения - СПб.: Питер – 2004 18. Луиза Тамре Введение в тестирование программного обеспечения - М.: Вильямс – 2003 19. Кент Бек Экстремальное программирование: разработка через тестирование - СПб.: Питер – 2003 20. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» 21. Хант Э., Томас Д. Программист-прагматик. Путь от подмастерья к мастеру - М.: Лори – 2004 22. Робин Никсон Создаем динамические веб-сайты с помощью PHP, MySQL и JavaScript - СПб.: Питер – 2011 23. Рева О. Н. JavaScript в кармане— М. : Эксмо. 200в. — 256 с: ил. 24. Стефанов С. JavaScript. Шаблоны, Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2011.-272 с, ил. 25. Топорков В. В. Модели распределенных вычислений. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 320 с. 26. Э. Таненбаум. М. ван Стеен. Распределенные системы. Принципы и парадигмы — СПб.: Питер, 2003. — 877 с: ил.