Проміжне середовище функціонування розподілених систем в середовищі сучасних операційних систем

Розподілені операційні системи не призначені для управління набором незалежних комп’ютерів, а мережні операційні системи не дають представлення однієї погодженої системи. Бажаною властивістю розподіленої системи є можливість організації ефективного обміну даними при взаємодії програмних компонентів, що перебувають на одному комп’ютері або на різних комп’ютерах. Щоб дійсно побудувати розподілену систему, служб мережної операційної системи недостатньо. Необхідно додати до них прикладні програмні компоненти для організації кращої підтримки прозорості розподілу. Рішення масштабованості й відкритості було знайдено у вигляді додаткового рівня програмного забезпечення, що у мережних операційних системах дозволяє більш-менш сховати від користувача різнорідність набору апаратних платформ і підвищити прозорість розподілу. Багато сучасних розподілених систем побудовані розраховуючи на цей додатковий рівень, що одержав назву програмного забезпечення проміжного рівня, платформа розподілу, система проміжного рівня, або проміжне середовище (middleware).

Багато розподілених прикладних програм допускають безпосередньо використання програмного інтерфейсу, який є у мережних операційних систем. Крім того, прикладні програми часто користуються інтерфейсами локальних файлових систем. Проблема такого підходу полягає в тому, що наявність розподілу є занадто очевидною. Рішення полягає в тому, щоб помістити між прикладною програмою й мережною операційною системою проміжний рівень програмної підтримки, що забезпечує додаткове абстрагування. Тому цей рівень і називається проміжним. Він перебуває посередині між прикладною програмою й мережною операційною системою, як показано на рис. 7.

Система проміжного рівня забезпечує скоординовану роботу мереж і ОС із можливостями використання їхнього програмного інтерфейсу.

Ефективне проміжне середовище повинне мати можливість організації взаємодії групи комп’ютерів мережі без порушення стека протоколів TCP/IP. Для цього можуть використовуватися системні сокети (unix sockets) в POSIX системах або іменовані канали (named pipes).

Платформа розподілу підтримує взаємодію між потенційно гетерогенними системами, які на верхньому рівні працюють з прикладними компонентами. Платформа розподілу може додаватися до локальної операційної системи або приймати завдання від операційної системи. Таким чином підтримується прозорість розподілу. Прикладні програми ізолюються від деталізації структури функцій операційної системи й взаємодії її внутрішніх процесів. Платформи розподілу можуть бути покладені в основу багатьох конкретних прикладних систем. На платформі розподілу може функціонувати одночасно ряд прикладних програм.

Основне завдання програмного забезпечення проміжного рівня — сховати відмінності базових стандартів ОС від прикладних програм. При розробці програмного забезпечення використовують деякі моделі або параметри розподілених систем, основні з яких базуються на моделях, що визначають розподіл і зв’язок.

Крім платформи розподілу ще однією моделлю організації взаємодії між прикладними програмами або системами в розподіленому гетерогенному середовищі є модель віддаленого виклику процедур RPC (Remote Procedure Call), яка забезпечує виклик процедур з віддалених машин. Під час виклику процедури параметри RPC прозоро віддаються на віддалену машину, а результат повертається назад. У випадку використання об'єктного підходу при побудові прикладних програм використовуються розподілені об'єкти. Розподілені об'єкти являють собою деяку програмну реалізацію, причому кожний із цих об'єктів реалізує свій інтерфейс, який ховає всі внутрішні деталі реалізації процесу взаємодії від кінцевого користувача. Інтерфейс передає вихідні дані для реалізації методів, взаємодіючі процеси як внутрішній, так і зовнішній бачать тільки свій інтерфейс. Часто такі розподілені об'єкти розміщаються на одній машині, а програмне забезпечення проміжного рівня надає дозвіл на доступ до інтерфейсів об'єктів й виконує сам доступ до них з інших машин. Під час виклику процесором методу інтерфейс перетворює його в повідомлення, яке відсилається об'єкту. Об'єкт виконує метод і повертає результат.

Прикладна програма, що реалізує кожну із системних функцій платформи розподілу, називається службою. Основні служби платформи розподілу:

засоби прозорого доступу до віддалених даних (FS, www);

служби віддаленого доступу (для виклику процедур і звертання до розподілених об'єктів);

служби іменування (url);

засоби збереження даних, або засоби живучості (persistence) (розподілені FS, інтегровані бази даних, засоби зв’язування прикладних програм з базами даних);

засоби розподілених транзакцій, які здійснюють ряд операцій зчитування й запису в рамках однієї атомарної операції).

Програмне забезпечення проміжного рівня дозволяє поєднувати масштабованість й відкритість мережних операційних систем із прозорістю й простотою використання розподілених систем.