Kiến trúc hệ thống phân tán (mức trên)

Theo nghĩa trừu tượng nhất, thế giới HĐH tập trung chỉ bao gồm hai kiểu thực thể chính là QT và file. Theo giả thiết của một mạng, HĐH phân tán bắt buộc bổ sung thành phần thứ ba, đó là đường truyền thông (hay cổng) trên đó cho phép tính trong suốt của hệ thống.

Như vậy, trong HĐH phân tán, ba thực thể chính là QT, File và đường truyền thông. Phần cứng nhìn thấy được là các trạm làm việc và mạng. Hơn nữa, người dùng không quan tâm đến các thành phần vật lý, ngoại trừ giá cả, hình dáng và hiệu năng của chúng. QT người dùng hoặc đòi hỏi hoặc cung cấp dịch vụ. Một số trạm làm việc được dành riêng để cung cấp các dịch vụ (theo lý do địa lý hoặc hiệu năng, gọi là máy trạm phục vụ dành riêng). Đây là mô hình trạm làm việc-phục vụ (workstation - server) được trình bày trong hình 2.1.

Trong mô hình trạm - phục vụ, máy trạm có thể đóng vai trò như một máy tính độc lập hoặc như một phần của mạng toàn bộ. Nó cung cấp năng lực một bộ xử lý cục bộ và một giao diện mạng. Một số trạm làm việc không có đĩa, mọi dịch vụ file và khởi động được hỗ trợ bởi hệ thống file mạng. Sự tồn tại đĩa là trong suốt, ngoại trừ tiếng lạch cạch định kỳ của ổ đĩa, cho biết máy tính đang tồn tại. Nếu QT được thực hiện từ xa thì điều phân biệt giữa một trạm làm việc với một trạm cuối trở nên mập mờ.

Trong mô hình trạm - phục vụ, đa số các trạm làm việc nhàn rỗi. Điều này đưa đến một yêu cầu là nên chăng tập trung mọi năng lực xử lý vào một vị trí và cho phép người dùng chỉ dùng trạm cuối (hỗ trợ tốt phần cứng và phần mềm hiển thị ). Năng lực xử lý có thể được tận dụng tốt hơn trên một nền tảng yêu cầu. Quan niệm này dẫn tới mô hình xâu bộ xử lý (processors - pool), được chỉ ra trong hình 2.2. Đặc trưng chính của mô hình này là chia xẻ tính toán, bổ sung vào chia xẻ tài nguyên.

Trong mô hình xâu-bộ xử lý, người dùng được phép truy nhập vào hệ thống máy tính đơn ảo nhờ vào các trạm cuối thông minh, như X-terminal. Tiêu chuẩn "thông minh" của trạm cuối ít nhất phải bao gồm (1) boot máy từ xa, (2) gắn kết (mount) hệ thống file từ xa, (3) chủ động quản lý trạm cuối ảo, (4) năng lực thiết kế và giải thiết kế gói (packet assembling and deassembling - PAD) đối với truyền thông chuyển mạch gói. PAD có thể được thiết kế ngay tại trạm cuối hoặc đứng riêng để có thể có được tính đa thành phần gồm một số lượng lớn các trạm cuối. Định vị file và bộ xử lý do hệ thống thực hiện. Mô hình này có được tính trong suốt song song.

Tồn tại mô hình kiến trúc "lai" là kết quả tích hợp nội dung hai mô hình trên đây. Hiện vẫn còn một số câu hỏi về cách thức tích hợp hai mô hình: Có thể hay không các bộ xử lý trong mô hình trạm - phục vụ được dùng như xâu - bộ xử lý ? Nếu di trú QT được thi hành hiệu quả thì tại sao lại không làm như vậy. Các QT có thể di trú tới các bộ xử lý nhàn rỗi hoặc tải ít dựa theo chiến lược tải nào đó. Tất nhiên là giải pháp như vậy còn liên quan đến nhiều yếu tố khác nữa.

Kiến trúc mạng truyền thông

Tính đa thành phần của hệ thống máy tính trong hệ phân tán dẫn đến đòi hỏi cần kết nối các thành phần này. Nói khác đi, nhu cầu chia xẻ tài nguyên (phần cứng, phần mềm, thông tin ...) từ một tập hợp nhiều máy tính đòi hỏi liên kết các thành phần trong tập hợp đó.

Điều này đã được thực hiện trong mạng với HĐH mạng. Trong hệ phân tán, hạ tầng kết nối tương tự như HĐH mạng. Các thành phần trong hệ thống có thể kết nối điểm-điểm (có kết nối trực tiếp giữa các cặp nút máy tính trong hệ thống) hoặc kênh truyền thông đa điểm (tuyến chia xẻ - bus, hay mạng liên kết nối - switch).

Truy nhập các phương tiện truyền thông trong tuyến chia xẻ là phân chia thời gian, còn switch cung cấp tính đa hợp không gian-thời gian (phân chia cả thời gian lẫn không gian) với chi phí phần cứng và độ phức tạp cao hơn.

Mạng truyền thông dựa trên-bus được dùng rộng rãi trong mạng LAN vì công nghệ đơn giản và tính hoàn thiện của nó. Chuẩn IEEE 802 LAN định nghĩa một số phương tiện dựa trên-bus, bao gồm Ethernet, Token Bus, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) và Distributed Queue Dual Buses (DQDB).

Hệ thống switch phổ thông hơn, thường được dùng để thi hành các hệ thống đa xử lý hiệu năng cao và liên kết nối các mạng LAN dọc theo các vật mang dịch vụ truyền thông công cộng. Switch nguyên thủy điển hình cho hệ đa xử lý là mạng liên kết nối ngang hàng hoặc đa mức. Dịch vụ switch công cộng bao gồm các dạng mạng Intergrated Services Digital Network (ISDN) và ô rơle Switched Multimegabit Data Service (SMDS), và nổi bật là Asynchronous Transfer Mode (ATM). Điều quan trọng dẫn đường dữ liệu không phải do host mà do các switch thi hành. Switch còn đảm nhận một số chức năng mạng.

Các LAN được kết nối thành mạng thành phố (MAN: Metropolitan Area Network) hoặc mạng diện rộng (WAN: Wide Area Network). Mạng được đặc trưng theo yêu cầu năng lực và khoảng cách địa lý của chúng. LAN có năng lực đến 20 Mbps và khoảng cách dưới vài km, được dùng cho một cơ quan cục bộ đơn lẻ. WAN có thể trải trên khoảng cách vài trăm đến vài nghìn km và qua một số nút truyền thông. WAN truyền thống tốc độ thấp, tốc độ dữ liệu từ vài Kbps (kilobits-per-second) và đòi hỏi bộ đệm lưu giữ-chuyển tiếp (store-and-forward). Năng lực điển hình là các kênh T1 56 Kbps và 1.544 Mbps. Đã mở rộng năng lực bằng công nghệ sợi quang đạt từ mức DS1 (1.5 Mbps) tới mức DS3 (45 Mbps) và giao thức mạng quang đồng bộ (Synchrronous Optical NETwork - SONET, 155 Mbps). Tốc độ cao cho phép phát triển WAN và MAN. Dữ liệu trộn bao gồm văn bản, tiếng nói, video được sinh ra từ các LAN. áp dụng công nghệ chuyển mạch gói nhằm nâng cao tốc độ và kéo dài khoảng cách truyền.

Năng lực và khoảng cách đóng vai trò quan trọng trong việc xác định kiểu ứng dụng có thể thực hiện trên mạng. Để phân biệt, sử dụng tham số a như tỷ số của độ trễ truyền trên độ trễ chuyển. LAN có tham số a nhỏ thua nhiều so với MAN hoặc WAN tốc độ cao. Mạng với a bé là mạng kín, với a lớn là mạng định hướng truyền thông.