Mục tiêu :
- Trình bày được các thành phần của hệ thống xử lý tập trung - Trình bày được các thành phần của hệ thống xử lý phân tán
1.1. Các hệ thống xử lý tập trung
Trên đà phát triển của công nghệ thông tin, trong những thập niên 1950 và 1960, các hệ điều hành multiuser đã ra đời, cho phép nhiều user chia sẻ tài nguyên từ các terminal riêng lẻ. Sử dụng batch-processing sequence (trình tự xử lý theo lô), hai user có thể thực thi hai chương trình khác nhau trong khi vẫn dùng chung một bộ xử lý trung tâm, một thiết bị lưu trữ và một thiết bị kết xuất. Với sự phổ biến của mạng điện thoại chuyển mạch (PSTN), máy tính bắt đầu sử dụng được nhiều tài nguyên tin học ở xa mà không phụ thuộc khoảng cách địa lý. Trong mô hình này, từng bộ xử lý sẽ sử dụng tài nguyên xử lý liên lạc để kết nối với các terminal ở xa. Từ đó đã phát triển ra mô hình front-end processing (xử lý mặt trước) về mặt liên lạc và mô hình xử lý tập trung về mặt dữ liệu.
Trước khi các máy tính được giảm giá mạnh mẽ và trở nên phổ biến khắp nơi thì hầu hết các hệ UNIX đều dùng mô hình xử lý tập trung. Với cách xử lý này, một máy tính lớn (mainframe) có thể phụ trách mọi xử lý. Các user chỉ việc kết nối tới đó và dùng chung tài nguyên của máy lớn. Hiện nay mô hình này càng ngày càng ít được dùng, mặc dù nó vẫn thích hợp cho những trường hợp các user ở cách nhau quá xa. Thí dụ cơ quan của chúng ta có một trung tâm xử lý chính và tất cả các chi nhánh từ xa đều có thể truy cập trung tâm này. Trên bàn của mỗi user là một terminal, bao gồm bàn phím và màn hình được kết nối với máy lớn và dùng chung những tài nguyên như máy in, bộ lưu trữ, vv...
Mô hình xử lý tập trung thường gồm nhiều thành phần như server, bộ xử lý mặt trước (front processor), terminal, modem và những bộ ghép nối nhiều cổng. Khi một user cần truy vấn từ xa, yêu cầu này được gửi về trung tâm và máy tính tại đây sẽ xử lý, sau đó trung tâm sẽ gửi kết quả về nơi yêu cầu. Mọi dữ liệu đều được xử lý và lưu trữ bởi máy lớn.
1.2. Các thành phần của mô hình xử lý tập trung
Muốn làm việc theo mô hình xử lý tập trung, chúng ta phải có một số thành phần như server, bộ xử lý mặt trước, terminal, modem và những bộ ghép nối nhiều cổng.
Có thể định nghĩa server như là một máy tính được thiết lập cấu hình nhằm chia sẻ tài nguyên với những máy khác. Thí dụ chúng ta có thể dùng một máy tính tương thích họ IBM PC làm server với điều kiện máy phải có đủ chỗ trên ổ cứng và đủ RAM.
Bộ xử lý mặt trước kết nối các kênh liên lạc với server và giữ vai trò thao tác các chi tiết liên lạc để server rảnh rang mà xử lý dữ liệu.
Terminal gồm có hai loại phổ biến, đó là terminal thường (dumb) và terminal thông minh (smart). Trước nay UNIX được sử dụng với terminal thường, vốn chỉ có bàn phím và màn hình mà thôi. Điểm nổi bật đối với terminal thường là chúng không có khả năng xử lý. Cổng liên lạc ở terminal thường được nối trực tiếp hoặc gián tiếp với server. Khi gõ bàn phím ở terminal thường, mỗi ký tự gõ vào đều được chuyển về server xử lý. Trong khi đó terminal thông minh có thể xử lý tại chỗ vài công việc đơn giản. Chẳng hạn như máy thu tiền hoặc máy rút tiền tự động là những terminal thông minh. Terminal thông minh lưu trữ yêu cầu giao dịch, sau đó mới chuyển toàn bộ yêu cầu này, thay vì chuyển từng ký tự mỗi lần gõ phím như terminal thường.
Muốn kết nối terminal với server qua mạng điện thoại, chúng ta cần hai modem. Modem thứ nhất ở đầu này chuyển đổi tín hiệu số của terminal (hoặc của máy tính) thành tín hiệu tương tự (analog) phù hợp cho đường điện thoại, modem thứ hai kết nối đường điện thoại ở đầu kia với server. Muốn làm việc từ xa, qua terminal chúng ta quay số điện thoại ở đầu kia và liên lạc được với server khi modem ở đầu kia nhận lời.
Muốn tăng số lượng các cổng cho user kết nối vào, chúng ta cần cài đặt một bộ ghép nối đa cổng. Thông thường một máy PC chỉ có hai cổng nối tiếp COM1 và COM2. Nếu muốn PC của mình trở thành server cho hơn hai user, chúng ta phải dùng bộ ghép nối đa cổng. Đó là một bìa để lắp đặt vào bus trong PC, đi cùng một
cái hộp có tám ổ nối hoặc nhiều hơn và với một bó cáp nối bìa với hộp. Bộ ghép nối đa cổng còn đi kèm một phần mềm để giúp PC điều khiển các cổng nối tiếp đó.
1.3. Các hệ thống xử lý phân tán
Ở mô hình xử lý phân tán, terminal được thay thế bằng trạm làm việc (workstation), vốn là một máy vi tính chạy DOS hoặc Linux/UNIX, và chúng ta có thể chạy chương trình hoặc lưu thông tin trên server hay ở trạm làm việc cũng được. Sau khi xử lý tệp ở trạm làm việc xong, chúng ta lưu trữ thông tin trên server để những user khác có thể truy cập. Chúng ta có thể tuỳ ý in từ máy in tại chỗ hoặc máy in kết nối với server.
Bởi vì hiện nay các trạm làm việc rất mạnh và rẻ tiền, có khả năng là cơ quan của chúng ta sử dụng hệ thống xử lý phân tán thay vì hệ thống xử lý tập trung.
1.4. Các thành phần của mô hình xử lý phân tán
Mô hình xử lý phân tán sử dụng các server tệp, trạm làm việc, bìa giao diện mạng, cùng với một số thiết bị khác như bộ tập trung (hub), bộ khuếch đại (repeater), bộ cầu (bridge), bộ định tuyến (router) và bộ cổng ngõ (gateway). Chức năng của server tệp là phân phối các tệp và các đoạn chương trình đến các trạm làm việc. Hơn 90% công việc xử lý được tiến hành tại các trạm làm việc, chỉ có từ 5 đến 10% công việc dành cho server, chủ yếu là các nhiệm vụ quản trị.
Ngoài chức năng server tệp, chúng ta có thể dùng PC như là một trạm làm việc Linux. Linux được thiết kế để chạy với một cấu hình phần cứng rất khiêm tốn: trước kia vào giữa thập niên 1990 chúng ta đã có thể chạy các bản Linux đầu tiên với CPU 386 SX và 4 MB RAM! Vì các máy tính hiện nay mạnh hơn hẳn yêu cầu tối thiểu của Linux, chúng ta có thể yên tâm, tất nhiên còn phải tuỳ theo phiên bản và nhà sản xuất Linux: như với RedHat, bản 5.x có thể chạy với 4 MB RAM còn bản 7.x thì chỉ chạy tốt khi bộ nhớ RAM lớn hơn 64 MB. Còn phải chừa bao nhiêu khoảng trống trên ổ cứng thì tuỳ vào việc chúng ta muốn cài đặt bao nhiêu phần mềm. Nếu chạy Linux hoàn toàn từ CD-ROM (thí dụ như bản SuSE Linux 7.3 cho CPU Intel) thì chúng ta chỉ cần 5 MB đĩa cứng. Nếu cài đặt từ đĩa cứng thì cần tối thiểu từ 80 đến 300 MB, còn cài trọn bộ thì cần khoảng 3.5 GB, tuỳ theo phiên bản và nhà sản xuất.
Nói chung, các tài nguyên cần dành ưu tiên cho trạm làm việc, nơi mà phần lớn công tác xử lý được thực thi. Tuỳ vào loại công việc dự định thực hiện, chúng ta sẽ dần dà đưa thêm tài nguyên vào. Thí dụ những phần mềm xử lý văn bản chiếm chẳng bao nhiêu tài nguyên (ổ cứng, RAM, chất lượng màn hình) khi so với những công việc xử lý hình ảnh, chẳng hạn như các chương trình CAD (thiết kế bằng máy tính). Với những ứng dụng kiểu CAD, chúng ta cần những ổ cứng lớn (hơn 1 GB) và đầy đủ RAM (hơn 16 MB, có thể lên đến 512 MB), cùng với màn hình và bìa video độ phân giải cao (1280 X 1024 điểm hoặc nhiều hơn). Sau đó, chúng ta có thể cần đến một ổ băng từ để sao lưu và một ổ CD-ROM để đọc các chương trình lớn.
-NIC (bìa giao diện mạng) được gắn vào một khe trên bo mẹ (mother board) và thực hiện qua ổ nối (BNC hoặc RJ-45) mối liên kết vật lý giữa máy tính với dây cáp mạng. Chúng ta có thể nối mạng bằng cáp đồng trục hoặc cáp xoắn đôi.
-Hub (bộ tập trung) là nơi kết nối các cáp mạng, chẳng hạn loại hub khuếch đại thụ động (passive repeater hub) thường có bốn ổ nối RJ-45. Hub chuyển mạch (switching hub) thường có ít nhất tám cổng RJ-45. Loại Hub này vừa khuếch đại vừa chủ động chuyển mạch các tín hiệu.
-Repeater (bộ khuếch đại) có chức năng khuếch đại hoặc tái sinh tín hiệu trên mạng để tăng khoảng cách kết nối của cáp mạng.
-Brigde (bộ cầu) được dùng để nối hai mạng có giao thức và giao diện giống nhau.
-Router (bộ định tuyến) được dùng ở các mạng lớn và phức tạp, cho phép tạo lập và lựa chọn đường đi cho các gói tin đạt mục đích về cùng một địa chỉ trên mạng. Router sẽ xác định đâu là lộ trình tối ưu tại mỗi thời điểm và gửi gói tin theo lộ trình ấy.
-Gateway (cổng ngõ) sẽ chuyển đổi các giao thức cần thiết để cho hai mạng dùng các giao thức khác nhau liên lạc được với nhau. Thí dụ muốn liên lạc giữa các mạng TCP/IP, Netware hoặc AppleTalk thì đều phải qua trung gian gateway thích hợp.